اثبات سهام نمایندگی ‌شده (DPoS) چیست؟

یکی از پایه‌های اساسی شبکه‌های بلاک چین، ایجاد مکانیزمی برای رسیدن به اجماع بین گره‌های شبکه در مورد یک نسخه واحد از تراکنش‌های تایید شده و ایجاد یک زنجیره بلوکی واحد در شبکه است. الگوریتم Proof of Work یا PoW و Proof of Stake یا PoS دو روش شناخته شده و معروف در این زمینه هستند. الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده که به اختصار DPoS نامیده می‌شود روش دیگری است که در این مقاله به معرفی آن می‌پردازیم و نحوه عملکرد آن را نشان می‌دهیم.

علت ایجاد مکانیسم اثبات سهام نمایندگی ‌شده

با توجه به ماهیت PoW، استفاده از این الگوریتم به منابع سخت افزاری زیادی نیاز دارد. الگوریتم اجماع اثبات کار به رایانه‌هایی با قدرت محاسباتی بسیار بالا برای حفظ تغییرناپذیری داده‌ها، تمرکززدایی شبکه و شفافیت دفتر کل توزیع شده نیاز دارد. در مقابل استفاده از روش‌های اثبات سهام، به امکانات اضافی محدودی نیاز دارند و به دلیل ماهیت و مکانیسم خاص خود، سازگاری بیشتری با اصول پایداری محیطی دارند.

حقیقت این است که هر روشی که در ادامه این مقاله بررسی خواهیم کرد، مزایا و معایب خود را دارد و بسته به اینکه از یک شبکه چه انتظاری داریم، می‌توان استفاده از مکانیزم اجماع را در اولویت قرار داد. بسیاری بر این باورند که اثبات سهام نمایندگی ‌شده نسخه دموکراتیک و کارآمدی است که در ادامه به توضیح و معرفی آن می‌پردازیم.

در مورد الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده

به طور کلی، یکی از بزرگترین مزایای استفاده از مکانیسم DPoS در مقایسه با PoW و PoS این است که بلاک چین را مقیاس‌پذیرتر می‌کند و نرخ پردازش تراکنش در ثانیه (TPS) را افزایش می‌دهد. اما برای درک بهتر مکانیسم الگوریتم اجماع DPoS، ابتدا باید دید خوبی از الگوریتم‌های اجماع اثبات سهام و اثبات کار داشت. در ادامه ابتدا به معرفی این الگوریتم‌ها و سپس مقایسه آنها می‌پردازیم:

مکانیسم اجماع اثبات کار (PoW) چیست؟

بسیاری از ارزهای دیجیتال بر اساس نوعی دفتر کل توزیع شده ساخته شده‌اند. معروف‌ترین آنها بلاک چین است. الگوریتم اثبات کار اولین روشی بود که برای اجماع در بلاک چین استفاده شد. در واقع هسته اصلی پروتکل بیت کوین برای استخراج بلاک‌ها و ایمن نگه داشتن شبکه، الگوریتم PoW است. هدف نهایی از راه اندازی بیت کوین جایگزینی آن با سیستم پولی متمرکز سنتی بوده است و ابداع الگوریتم اجماع اثبات کار و استفاده از آن برای استخراج سکه‌های بیت کوین پروتکلی کارآمد در کسب استقلال و رفع نیاز به یک سیستم مالی متمرکز بود. سیستم انتقال پول بیت کوین به یک سیستم غیرمتمرکز برای پرداخت‌های فوری دست یافت که در آن تمام تراکنش‌ها به صورت همتا به همتا (P2P) انجام می‌شود. با بیت کوین نیاز به واسطه در شبکه اقتصادی از بین رفت و هزینه مبادله دارایی‌ها و انجام تراکنش‌ها بسیار کاهش یافت.

یک سیستم PoW به شبکه‌ای از گره‌های ماینر بستگی دارد. هر یک از این گره‌ها برای استخراج بلوک‌های جدید نیاز به استفاده از رایانه‌های قدرتمندی دارند که از سخت افزار خاصی به نام ASIC تشکیل شده‌اند. فرآیند استخراج بلاک‌های یک بلاک چین که با PoW کار می‌کند به این صورت است که ماینرها برای حل یک مشکل رمزنگاری پیچیده با یکدیگر رقابت می‌کنند تا به اصطلاح موفق به بستن بلوک‌های جدید شوند.

در بیت کوین به طور متوسط هر 10 دقیقه یک بلاک استخراج می‌شود و هر ماینر تنها در صورتی موفق می‌شود که یک بلوک را ببندد و پاداش آن را دریافت کرده که بتواند زودتر از دیگران راه حل مشکل را پیدا کند. البته با وجود موفقیت این روش در حفظ امنیت و عدم تمرکز شبکه، انتقاداتی نیز به آن وارد است: اثبات کار ماینرها به معنای مصرف انرژی زیاد برای دستگاه‌های ماینر و همچنین هزینه خرید این سخت افزار است.

یک ماینر استخراج بیت کوین چقدر برق مصرف می‌کند؟

علاوه بر مشکلات ذکر شده، چالش سرعت کم شبکه‌ها بر اساس مکانیسم اثبات کار نیز یکی از دغدغه‌هایی است که توسعه دهندگان را به یافتن روش‌های کارآمدتر مانند مکانیسم اجماع DPoS ترغیب می‌کند. الگوریتم اثبات سهام و مشتقات آن، مانند اثبات سهام نمایندگی شده، تلاشی برای حل چالش‌های مکانیسم PoW بود که البته هنوز در حال آزمایش و توسعه هستند. با این حال، الگوریتم اجماع اثبات کار همچنان امن ترین روش مورد استفاده در بلاک چین است و استانداردی برای تحمل خطا در دنیای بلاک چین ایجاد کرده است.

مکانیسم اجماع اثبات سهام (PoS) چیست؟

مکانیسم اجماع اثبات سهام یا الگوریتم PoS روشی جایگزین برای روش قبلی بود. هدف از ابداع این روش حل مشکلاتی مانند مصرف بالای انرژی و هزینه زیاد خرید دستگاه‌های ماینر بود. در زنجیره بلوکی که با الگوریتم اثبات سهام کار می‌کند، اعتبار سنجی بلوک‌های جدید، مستقل از هر فرآیند استخراج پرهزینه، تنها به شرط‌بندی بستگی دارد.

هر چه توکن‌های بیشتری توسط یک گره شبکه به اشتراک گذاشته شود، شانس بیشتری برای انتخاب شدن به عنوان اعتبارسنجی وجود دارد. یک اعتبارسنجی بلوک در سیستم PoS نیز Minter یا Forger نامیده می‌شود. استفاده از کلمه Forger به جای ماینر در مکانیزم اثبات سهام به این دلیل است که پاداش اعتبارسنجی و تولید بلوک به صورت سکه‌های جدید پرداخت نمی‌شود (کوین جدیدی استخراج نمی‌شود) بلکه اعتبار دهنده فقط کارمزد تراکنش را می‌گیرد.

الگوریتم اثبات کار به امکانات سخت‌افزاری و مصرف کلان انرژی بستگی دارد، در حالی که مکانیسم اثبات سهام فقط بر اساس توکن‌هایی کار می‌کند که توسط شرکت‌کنندگان شبکه به اشتراک گذاشته شده‌اند. مزیت دیگر PoS این است که انجام کارهای مخرب و هرگونه حمله به شبکه در این روش بسیار گران است. اگر کسی بخواهد شبکه را ویران و داده‌ها را دستکاری کند، باید 51 درصد از تمام توکن‌های سهام را در اختیار داشته باشد. در ضمن اگر مهاجم حمله موفقی نداشته باشد باید هزینه بالایی بپردازد. البته با وجود تمام این مزایا، این مکانیسم هنوز جدید است و باید در مقیاس بزرگتری آزمایش شود.

اثبات سهام نمایندگی ‌شده (DPoS) چیست؟

در شبکه‌های متمرکز به دلیل وجود بدنه مدیریت مرکزی، کلیه اطلاعات پردازش شده در شبکه به صورت متمرکز و تحت کنترل کامل دستگاه مسئول ثبت و ذخیره می‌شود. اما در سیستم‌های توزیع شده و غیرمتمرکز به دلیل حذف نهاد مرکزی مسئول، اطلاعات شبکه توسط گره‌های آن پردازش و ذخیره می‌شود. هر گره نسخه مخصوص به خود را در شبکه دارد و برای رسیدن به یک نسخه واحد از اطلاعات ذخیره شده، باید بین این گره‌ها اجماع حاصل شود تا همه یا اکثر آنها بر روی یک نسخه توافق کنند.

این توافق با الگوریتم‌های اجماع انجام می‌شود. در زمینه بلاک چین، Proof of Work و Proof of Stake دو الگوریتم معروف هستند که در بسیاری از شبکه‌ها استفاده می‌شوند. الگوریتم Delegated Proof of Stake یا به اختصار DPoS در فارسی به عنوان اثبات سهام نمایندگی ‌شده ترجمه شده است. این روش تقریباً ساختاری مشابه اثبات سهام دارد، اما تغییرات مهمی در آن اعمال شده که این روش را به یک الگوریتم اجماع جدید تبدیل کرده است. در ادامه برای درک بهتر اثبات سهام نمایندگی ‌شده ابتدا به معرفی روش اثبات سهام می‌پردازیم و سپس به معرفی روش DPoS و شرح عملکرد آن خواهیم پرداخت.

اثبات سهام نمایندگی ‌شده چگونه کار می‌کند؟

بلاک چین‌های اثبات سهام برای دستیابی به اجماع به یک سیستم رای گیری مبتنی بر اعتماد متکی هستند. هر کاربری که دارای توکن بلاک چین بومی باشد می‌تواند به اعتبارسنجی شبکه رای دهد. قدرت رای گیری بر اساس تعداد سکه‌هایی است که کاربر دارد. همانطور که از نام آن پیداست، در اثبات نمایندگی سهام، یک اعتبارسنجی به نمایندگی از کاربران، مسئول تایید تراکنش‌ها خواهد بود.

اثبات سهام نمایندگی ‌شده مشابه Proof of Stake است، فرآیندی مقیاس پذیرتر، سریع تر و سازگار با محیط زیست، با این تفاوت که اثبات سهام نمایندگی شده سعی می‌کند اعتبار سنجی‌ها را به صورت دموکراتیک‌تر انتخاب کند. لازم به ذکر است که در این الگوریتم، اعتبار دهنده به عنوان تولید کننده بلوک یا شاهد نیز شناخته می‌شود.

در این الگوریتم، مانند اثبات سهام، اعتبار سنجی‌ها بر اساس دارایی‌ها انتخاب می‌شوند. اما بخش عمده‌ای از این دارایی متعلق به واگذار کنندگانی است که به اعتباردهنده اعتماد دارند و توکن (حق رای) خود را به او اختصاص می‌دهند. از سوی دیگر اعتباردهنده پاداش بلوک را به نسبت سهم هر کاربر بین تخصیص دهندگان تقسیم می‌کند. سیستم رای گیری از پروژه‌ای به پروژه دیگر متفاوت است. اما به طور کلی، هر نماینده یک پیشنهاد ویژه برای جذب ارجاع ارائه می‌دهد. معمولاً پاداش جمع آوری شده توسط نمایندگان بر اساس سهم کاربران بین آنها توزیع می‌شود.

لازم به ذکر است که کاربران نه تنها در جوایز شریک هستند، بلکه در جریمه اعتبار سنجی نیز شریک هستند. اگر نماینده‌ای به درستی عمل نکند یا برای مدت طولانی آفلاین بماند، بخشی از سرمایه خود از جمله دارایی واگذارندگانی که به آن رای داده‌اند از دست می‌دهد.

مقایسه مکانیزم DPoS و PoS

در حالی که مکانیسم‌های اثبات سهام و اثبات سهام واگذار شده هر دو بر اساس سکه‌های شرط‌بندی عمل می‌کنند، الگوریتم اجماع DPoS با معرفی یک سیستم رأی‌گیری در انتخاب شهود، روشی دموکراتیک‌تر در نظر گرفته می‌شود. زمانی که تولیدکنندگان بلوک از روی استیکرها انتخاب می‌شوند، باید مسئولیت پذیر و صادق باشند و در غیر این صورت از سیستم رد می‌شوند.

علاوه بر این، DPoS سریعتر از PoS است. مکانیسم اجماع سهام‌های نمایندگی بر مقیاس پذیرتر کردن شبکه و افزایش سرعت پردازش تراکنش متمرکز است و در این موارد از نمونه‌های دیگر جلوتر است.

از یک طرف، انتقاد بر DPoS این است که سهامداران خرد با داشتن حق رای کمتر نسبت به سایرین، ممکن است انگیزه خود را برای شرکت در انتخابات از دست بدهند و برخی از سودجویان ممکن است در حالت رای گیری نیابتی از این مزیت استفاده کنند. در بلاک چین‌هایی که از الگوریتم‌های اثبات سهام استفاده می‌کنند، استفاده از سکه‌های staked به ایجاد حق رای برای دارندگان آنها محدود می‌شود که می‌تواند یکی از معایب این روش باشد.

البته استیکرها می‌توانند به تغییرات و به روز رسانی‌های پروتکل نیز رأی دهند. علاوه بر این، هر سهامدار (با هر تعداد توکنی که برای تبدیل شدن به یک سهامدار در شبکه به اشتراک گذاشته شده است) می‌تواند دارای حق رای متناسب باشد که بازتابی از دموکراسی واقعی است که در این مکانیسم اجماع استفاده می‌شود. در روش PoS حداقل کف مجاز برای تعداد استیکر توکن و تبدیل شدن به یک اعتبار سنج مشخص می‌شود که معمولا مقدار قابل توجهی است.

مقایسه الگوریتم DPoS و PoW

روش PoS برای حل مشکلات PoW ابداع شد. یکی از مشکلات بزرگ بلاک چین PoW سرعت بسیار پایین پردازش تراکنش است. در حالی که هر دو مکانیسم اجماع اثبات سهام و سهام تفویض شده راه حل بهتری در این زمینه ارائه کردند، DPoS عملکرد بهتری در بهبود فرآیند و سرعت تولید بلوک نشان داده است.

به عبارت ساده‌تر، تمرکززدایی یک بلاک چین به طور مستقیم با تعداد گره‌هایی که بلوک تولید می‌کنند، مرتبط است. هر چه این عدد بیشتر باشد، عدم تمرکز بیشتر است. در حالی که در مکانیسم اجماع DPoS، تعداد اعتباردهنده‌ها محدود است و پیوستن به شبکه برای حضور در میان نمایندگان برای تایید بلوک‌ها آسان نیست. برخی این را مغایر با اصول تمرکززدایی می‌دانند و بیان می‌کنند که در الگوریتم اجماع DPoS، تمرکززدایی قربانی مقیاس پذیری و بلوک سرعت تولید شده است (برخی منابع ممکن است این شبکه را نیمه متمرکز بنامند.)

از آنجایی که این روش به دنبال تسهیل فرآیند تولید بلوک بوده است، همواره به آسیب پذیری ناشی از نیمه متمرکز بودن شبکه توجه کمتری داشته است. با توجه به این موضوع، PoW همچنان امن‌ترین الگوریتم اجماع مورد استفاده در بلاک چین است و در واقع این بلاک چین‌ها همچنان پرکاربردترین هستند و بیشترین میزان انتقال دارایی‌های دیجیتال در بستر این شبکه‌ها صورت می‌گیرد. انتخاب شرکت کنندگان شبکه برای تولید بلوک در DPoS کاملاً با سیستم مکانیزم PoW بسیار رقابتی متفاوت است. برخی استدلال می‌کنند که DPoS باید مکانیزم اثبات اصالت (PoA) در نظر گرفته شود.

اجماع و سهام در ارزهای دیجیتال

بیت کوین به عنوان بزرگترین ارز دیجیتال فعلی جهان، از الگوریتم اثبات کار برای اجماع در شبکه بلاک چین خود استفاده می‌کند. اگرچه این الگوریتم امنیت بسیار بالایی را برای این شبکه به ارمغان آورده است، اما انتقادات زیادی به این روش وارد است.

بیت کوین انرژی و پول زیادی را صرف امنیت خود می‌کند. به همین دلیل (و البته دلایل دیگر) روش Proof of Stake یا PoS به عنوان جایگزینی برای این الگوریتم معرفی شد. در روش PoS، گره‌های شبکه برای یافتن یک بلوک جدید با استفاده از پردازنده‌های قدرتمند و حل یک تابع پیچیده با یکدیگر رقابت می‌کنند. هرکسی که قدرت پردازش بالاتری داشته باشد شانس بیشتری برای یافتن بلاک خواهد داشت و یافتن بلاک جدید برابر با دریافت پاداش استخراج است. در این روش هرکسی که سرمایه بالاتری داشته باشد می‌تواند قدرت پردازش بالاتری را ارائه کند و در نتیجه سود بیشتری نیز خواهد داشت.

در الگوریتم اثبات سهام، گره‌ها به‌جای خرید دستگاه‌های ماینر ویژه با قدرت پردازش بالا، صرفاً با خرید ارز شبکه و واریز یا قرار دادن آن، واجد شرایط ایجاد یک بلوک جدید و دریافت پاداش برای تهیه بلوک خواهند بود. با این حال، در این روش، هرکسی که تعداد بیشتری توکن شبکه را سپرده گذاری کند، شانس بیشتری برای ایجاد یک بلوک جدید در شبکه خواهد داشت. انتخاب این گره به میزان سپرده وی (در اکثر شبکه ها) بستگی دارد.

تاریخچه الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده چیست؟

ایده روش DPoS در سال 2014 توسط دانیل لاریمر، بنیانگذار شبکه IAS مطرح شد. در این روش به گره‌هایی که وظیفه و توانایی تایید تراکنش و ایجاد بلوک در شبکه را دارند، Block Producer یا Witness می‌گویند. این گره‌ها با برگزاری انتخابات در شبکه و بر اساس رای سپرده گذاران انتخاب می‌شوند. به همین دلیل به این روش اثبات سهام نمایندگی شده می‌گویند. این افراد به نمایندگی از سپرده گذاران بلوک جدید را تولید خواهند کرد.

این روش را می‌توان نسخه بهینه روش اثبات اشتراک در نظر گرفت. در روش DPoS، افراد می‌توانند با خرید کوین اصلی شبکه، آن را به اشتراک بگذارند و با رای دادن از میان گره‌های شبکه که مجوز ایجاد بلوک جدید در شبکه را دارند، نمایندگان خود را انتخاب کنند. گره‌های انتخاب شده نیز وظیفه ایجاد یک بلوک در شبکه را در بازه زمانی مشخصی بر عهده خواهند داشت و پس از این مدت، مجدداً رای گیری در شبکه انجام شده و این روند دائماً تکرار می‌شود.

یکی از تفاوت‌های مهم بین شبکه‌ها بر اساس الگوریتم اثبات سهام نمایندگی شده با شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام در تعداد گره‌های ایجاد بلوک در شبکه است. در شبکه PoS همه گره‌ها فرصت ایجاد یک بلوک جدید در شبکه را دارند اما در شبکه‌های DPoS تعداد این گره‌ها کاهش می‌یابد و این گره‌های محدود تراکنش‌ها را از طرف دیگران تایید کرده و بلوک جدیدی را به شبکه معرفی می‌کنند.

پیاده سازی روش اثبات سهام نمایندگی ‌شده چگونه است؟

هنگام پیاده سازی روش اثبات سهام نمایندگی ‌شده، به پارامترهایی نیاز داریم که در زیر به معرفی هر یک از آنها می‌پردازیم و هدف آن را شرح می‌دهیم:

روند رای گیری

فرآیند رای گیری یکی از پارامترهای اساسی در شبکه‌های DPoS است. در این شبکه‌ها هرکسی که سکه اصلی این شبکه را در کیف پول خود ذخیره کرده باشد، می‌تواند با درج ارز خود در قرارداد رای گیری در روند انتخابات شرکت کند. در نتیجه، صاحبان سکه اصلی شبکه می‌توانند مستقیماً در فرآیند رأی گیری شرکت کرده یا قدرت رأی خود را به شخص دیگری واگذار کنند.

این روند رای گیری برای انتخاب نمایندگان سپرده گذاران برگزار می‌شود. هر فرد می‌تواند یک یا چند نماینده را انتخاب کند. به عنوان مثال، در شبکه IAS، هر دارنده توکن می‌تواند حداکثر 30 نماینده را انتخاب کند. تعداد این نمایندگان عموماً بین 21 تا 100 نفر است و سپرده گذاران نمایندگان خود را از این فهرست انتخاب می‌کنند. هر کسی که سکه‌های بیشتری در کیف پول خود داشته باشد، قدرت رای بیشتری خواهد داشت. در نهایت، هر کسی که بیشترین آرا را به دست آورد، به عنوان نماینده منتخب برای تولید بلوک‌های بعدی شبکه، تراکنش‌ها را بررسی کرده و در بلوک جدید شبکه ذخیره می‌کند.

از سوی دیگر، این نماینده باید مقدار مشخصی از کوین‌های شبکه را شرط بندی کند تا اگر بلاک معرفی شده توسط وی مغایر با قوانین شبکه باشد، جریمه شود. این امر انگیزه اقتصادی آسیب رساندن به شبکه را از بین می‌برد.

اگر نماینده منتخب تراکنش‌های تایید شده را در قالب بلوک جدید به شبکه معرفی کند، پاداشی دریافت می‌کند که به طور کلی بین او و تمامی افرادی که او را انتخاب کرده‌اند، توزیع می‌شود. اما در صورتی که در زمان مشخص شده تراکنش‌ها را تایید نکند، به هر دلیلی بلاک جدید در آن بازه زمانی به شبکه اضافه نخواهد شد و تمامی تراکنش‌ها در شبکه تایید نشده باقی می‌ماند. در این صورت نماینده بعدی مسئولیت ایجاد بلاک را بر عهده خواهد داشت و در صورت ارسال بلاک جدید، پاداش بلاک قبلی و بلاکی که به شبکه اضافه کرده است را دریافت خواهد کرد.

نمایندگان

پارامتر بعدی در الگوریتم روش اثبات سهام نمایندگی ‌شده، نمایندگان شبکه است. یکی از انتقادات وارده به شبکه‌های DPoS مربوط به عوامل شبکه است. تعداد این نمایندگان به طور کلی بین 21 تا 100 نود تعریف شده است. این افراد را می‌توان مشابه ماینرهای شبکه بیت کوین یا هر شبکه PoW دیگری در نظر گرفت. زیرا در شبکه‌های اثبات سهام نمایندگی شده، تنها این افراد می‌توانند تراکنش‌ها را تایید کرده و بلوک‌های جدیدی را به شبکه اضافه کنند. لازم به ذکر است افراد می‌توانند با داشتن دفتر کل شبکه و ارائه موارد لازم جهت راه اندازی گره در آن شبکه در لیست واجدین شرایط برای نمایندگی در این شبکه قرار گیرند.

سپس از این لیست بر اساس رای تمامی دارندگان شبکه، تعدادی گره به لیست اصلی اضافه می‌شود. در این لیست 21 نماینده در شبکه IAS و حداکثر 100 نماینده در برخی شبکه‌ها وجود دارد. به محض آفلاین شدن یکی از این گره‌ها، از لیست افرادی که منتظر ورود به لیست اصلی هستند، فردی که بالاترین رای را داشته باشد به لیست نمایندگان اضافه می‌شود. در نتیجه همیشه رقابتی بین گره‌ها برای قرار گرفتن در لیست نمایندگان فعال وجود دارد.

روش کار نمایندگان در الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده چیست؟

هنگامی که یک گره در لیست نمایندگان فعال قرار می‌گیرد، باید مقداری از ارز اصلی شبکه را به عنوان سهام در شبکه قفل کند (این مقدار با توجه به شبکه‌های مختلف متفاوت خواهد بود). این استیک اهرمی برای جریمه کردن افراد خطرناک در شبکه در نظر گرفته خواهد شد.

بر اساس پروتکل هر شبکه، تعداد معینی از نمایندگان برای مدت معینی به عنوان تولیدکنندگان بلوک جدید در شبکه در نظر گرفته می‌شوند. این بازه زمانی در هر شبکه متغیر است و به طور کلی مفهوم Epoch در این شبکه‌ها به همین بازه زمانی خاص اشاره دارد. در هر دوره می‌توان تعداد معینی بلوک تولید کرد. برای درک بهتر این فرآیند، به مثال زیر توجه کنید:  پروتکل یک شبکه بلاک چین به گونه‌ای تعریف شده است که در هر بازه زمانی، 21 نماینده از لیست نمایندگان (21 نفر اول که بیشترین رای را دارند) انتخاب می‌شوند.

هر گره واجد شرایط مسئولیت تولید بلوک در شبکه را بر عهده خواهد داشت و زمانی که تعداد بلوک‌های ایجاد شده به 21 رسید، این بازه زمانی به پایان رسیده و فرآیند از ابتدا شروع می‌شود. تا زمانی که رای دهندگان رای خود را تغییر ندهند، ترتیب نمایندگان در هر دوره به همین ترتیب ادامه خواهد داشت.

از آنجایی که تعداد گره‌های تولید کننده بلوک در شبکه در مقایسه با شبکه‌های PoW و PoS بسیار کمتر است، در نتیجه فرآیند ایجاد بلاک می‌تواند سریع‌تر اتفاق بیفتد که منجر به افزایش سرعت کلی شبکه بلاک‌چین می‌شود. این نکته یکی از مسائل اساسی در شبکه بلاک چین یعنی مقیاس پذیری را تا حد زیادی حل کرده است. در چنین شبکه‌هایی اگر بیش از 66% گره‌ها (در این مثال بالای 15 گره) بلوک را تایید کنند، آن بلوک تایید شده در شبکه محسوب می‌شود.

مزایا و معایب الگوریتم DPoS

در این بخش، مزایا و معایب الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده را ارائه می‌کنیم:

مزایای اثبات سهام نمایندگی ‌شده

• معاملات در این شبکه‌ها ارزان‌تر است.
• شبکه‌هایی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند نسبت به شبکه‌های PoW و PoS مقیاس پذیرتر هستند.
• مصرف انرژی در این الگوریتم بسیار کاهش یافته و یک الگوریتم دوست‌دار محیط زیست محسوب می‌شود.

معایب اثبات سهام نمایندگی ‌شده

• شبکه کاملا غیر متمرکز نیست و عموماً به این شبکه‌ها نیمه متمرکز می‌گویند. این یک انتقاد بسیار مهم به این الگوریتم است.
• در این سیستم افرادی که توکن‌های بیشتری دارند نقش بیشتری در شبکه خواهند داشت. زیرا تعداد گره‌هایی که برای تشکیل بلوک انتخاب می‌شوند کمتر است. در نتیجه آسیب پذیری شبکه افزایش می‌یابد و احتمال حمله به آن افزایش می‌یابد.
• برای اجرای صحیح این سیستم افراد زیادی باید در شبکه شرکت کنند.

اهمیت استفاده از الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده چیست؟

اگرچه اثبات سهام و اثبات سهام نمایندگی ‌شده از نظر شرط بندی مشابه هستند، اثبات سهام نمایندگی ‌شده یک سیستم رأی دهی دموکراتیک جدید ارائه می‌دهد که از طریق آن تولیدکنندگان بلوک انتخاب می‌شوند. از آنجایی که سیستم اثبات سهام نمایندگی ‌شده توسط رای دهندگان حفظ می‌شود، نمایندگان نیابتی تشویق می‌شوند که صادقانه عمل کنند. در غیر این صورت از آنها رای داده خواهد شد. علاوه بر این، بلاک چین‌های مبتنی بر DPoS از نظر تعداد تراکنش در ثانیه سریعتر هستند.

هدف اثبات موجودی از بین بردن عیوب اثبات کار است. در حالی که اثبات سهام نمایندگی به دنبال تسهیل فرآیند تولید بلوک است. به همین دلیل، سیستم‌های مبتنی بر اثبات سهام نمایندگی شده می‌توانند تعداد بیشتری از تراکنش‌ها را به سرعت پردازش کنند.

در حال حاضر از اثبات سهام نمایندگی ‌شده مانند اثبات کار استفاده نمی‌شود. Proof of Work همچنان امن ترین الگوریتم اجماع در نظر گرفته می‌شود و بنابراین، بیشترین انتقال پول در این سیستم‌ها انجام می‌شود. تولید بلوک در اثبات سهام نمایندگی شده در برابر سیستم اثبات کار مبتنی بر رقابت کار می‌کند و از قبل مشخص شده است. هر شاهد یک نوبت برای تولید بلوک دارد. در نتیجه می‌توان گفت که اثبات سهام نمایندگی ‌شده باید یک سیستم اثبات اعتباری در نظر گرفته شود.

اثبات سهام نمایندگی ‌شده با اثبات کار و حتی اثبات سهم تفاوت چشمگیری دارد. یکپارچگی رای سپرده گذاران به عنوان یک ابزار تصمیم گیری عمل کرده و نمایندگان را به رفتار صادقانه تشویق می‌کند. با این حال، تولید بلوک کاملاً با سیستم‌های مبتنی بر اثبات سهام متفاوت است و در بسیاری از موارد عملکرد بهتری را از نظر تعداد تراکنش در ثانیه ارائه می‌دهد.

چه شبکه‌هایی از الگوریتم DPoS استفاده می‌کنند؟

شبکه‌های بلاک چینی که از الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده استفاده می‌کنند، بر اساس اهداف پروژه، تعداد کاربران و توزیع جامعه خود، تغییراتی در این الگوریتم‌ها ایجاد خواهند کرد. اما در این قسمت شبکه‌هایی را معرفی می‌کنیم که از این الگوریتم برای رسیدن به اجماع بین گره‌های شبکه خود استفاده می‌کنند.

شبکه بلاک چین IAS یکی از مهم‌ترین شبکه‌هایی است که این الگوریتم را به صورت جامع‌تری در شبکه خود پیاده سازی کرده است. در این شبکه تعداد گره‌های ایجاد کننده بلوک در شبکه 21 عدد تعریف شده است، همچنین شبکه Lisk از الگوریتم اثبات سهام نمایندگی شده استفاده می‌کند، تعداد گره‌های انتخاب شده در این شبکه 101 گره تنظیم شده است. شبکه لونا شبکه دیگری است که از این الگوریتم استفاده می‌کند.  Ubeke، Tron ۷ و Tezos نیز از این الگوریتم در شبکه‌های بلاک چین خود استفاده می‌کنند.

کدام شبکه‌های بلاک چین از DPoS استفاده می‌کنند؟

در بین شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام نمایندگی ‌شده، نام چندین پروژه بزرگ به چشم می‌خورد. در زیر به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:

سولانا

بسیاری الگوریتم اجماع سولانا را اثبات تاریخ می‌دانند، اما در واقعیت، اثبات تاریخ الگویی برای تسریع روند دستیابی به اجماع در شبکه سولانا است. به طور دقیق‌تر، سولانا سرعت DPoS را با PoH به صورت تصاعدی افزایش داده است، به طوری که می‌تواند به 50000 TPS باورنکردنی برسد!

ترون

علیرغم ظهور رقبای قدرتمندی مانند سولانا در سال‌های اخیر، ترون همچنان یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین اکوسیستم‌های رمزنگاری محسوب می‌شود. ظرفیت کافی برای ثبت سریع تراکنش‌ها، همراه با کارمزدهای رقابتی، بسیاری از توسعه دهندگان، شرکت‌ها و سازمان‌ها را تشویق به استفاده از Tron کرده است. یکی از دلایل موفقیت ترون استفاده از مکانیسم اثبات سهام نمایندگی شده بوده است. در اینجا به هر نماینده “ابر نماینده” گفته می‌شود. هر گره سهامداری TRX می‌تواند 5 نماینده ویژه را در طول هر رای انتخاب کند. این رای گیری هر 24 ساعت یک بار انجام می‌شود. مسئولیت اعتبار سنجی در نهایت بر عهده 27 نامزد برتر خواهد بود.

EOS

ما باید شبکه IAS را به عنوان مهمترین بلاک چین بر اساس الگوریتم اثبات سهام ارائه شده در نظر بگیریم. یکی از دلایل آن توسعه IAS توسط خالق مکانیزم DPoS، دن لریمر بود. در اینجا تعداد نمایندگان نسبت به ترون به 21 نفر کاهش یافته است. دن لریمر در پروژه BitShares تعداد نمایندگان مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها و تولید بلاک‌های جدید را ۱۰۰ نفر تعیین کرده بود، اما پس از کسب تجربه از این پروژه، تصمیم گرفت تعداد نمایندگان مسئول این وظایف در IAS را به یک پنجم کاهش دهد. وی در مصاحبه‌ای مدعی شد که مشکل داشتن یک گروه بزرگ از نمایندگان این است که کار ارزیابی را برای رای دهندگان سخت می‌کند.

BitShares

الگوریتم اجماع DPoS برای اولین بار در Bitshares، یک شبکه غیرمتمرکز که با هدف ارائه بستری برای پرداخت‌های بین المللی متولد شد، استفاده شد. اگرچه تعداد گره‌های نمایندگی در BitShares از اکثر شبکه‌های اثبات سهام واگذار شده بیشتر است، اما همچنان می‌تواند تراکنش‌ها را در عرض سه ثانیه ثبت کند.

تراکنش های اثبات سهام (TAPOS)چیست؟

تراکنش‌های اثبات سهام یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد DPoS است. این ویژگی به هر تراکنش در شبکه اجازه می‌دهد تا به صورت اختیاری هش آخرین بلوک را شامل شود. با این کار، امضاکننده معامله می‌تواند مطمئن شود که معامله او در جای دیگری قابل اعمال نیست. این ویژگی از هزینه مضاعف جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، استفاده از آن به همه طرفین کمک می‌کند تا در نهایت صحت تاریخ تراکنش را تأیید کنند.

مزایای استفاده از تراکنش‌های اثبات سهام

• سیستم رای گیری “نماینده” سریع است: می‌توانید به سرعت تولیدکنندگان بلوک را در هر دور راه اندازی کنید، که نتیجه مستقیم بهبود قابل توجه در مقیاس پذیری بلاک چین است.
• مشارکت غیر متمرکز در شبکه؛ که به لطف ارتباط DPoS با سهامداران از طریق میزان توکنی که هر فرد دارد امکان پذیر است و از این طریق سهامداران را به مشارکت تشویق می‌کند.
• موازی ایجاد شده توسط DPoS عملکرد و مقیاس پذیری بالایی را امکان پذیر می‌کند. به عنوان مثال، در بلاک چین EOS، 0.5 بلاک در هر نوبت (126 ثانیه) تولید می‌شود، که به ما ایده‌ای از ظرفیت تراکنش بالایی که این بلاک چین‌ها می‌توانند به دست آورند، می‌دهد.
• امکان حداکثر سود برای دارندگان توکن: به این دلیل است که با توکن‌های بیشتر، مشارکت بیشتری در شبکه دارند و می‌توانند بلاک‌های بیشتری ایجاد کنند.
• هزینه حفظ امنیت شبکه کاهش می‌یابد. زیرا برای عملکرد صحیح شبکه نیازی به داشتن تجهیزات توان بالا نیست.

معایب استفاده از تراکنش‌های اثبات سهام

• موفقیت شبکه مستلزم مشارکت و هماهنگی جامعه‌ای است که واقعاً مشتاق حکمرانی مؤثر است.
• DPoS زنجیره بلوکی را در معرض شکست‌های مرتبط با سیستم رای گیری قرار می‌دهد. به عنوان مثال، کاربران DPoS با سهام کوچک ممکن است درک کنند که رای آنها در مقایسه با رای سهامداران بزرگتر اهمیتی ندارد.
• برخی از مخالفان مدل DPoS استدلال می‌کنند که پروتکل با این فرض که سیستم رای‌گیری همیشه به دنبال انتخاب کسانی است که بیشترین توکن‌ها را دارند، تمرکز را در سیستم ارتقا می‌دهد. با این حال، بلاک چین‌هایی که از آن استفاده می‌کنند، مکانیسم‌هایی را برای جلوگیری از این وضعیت ایجاد کرده‌اند که قبلاً به آن اشاره کردیم.

ویژگی منحصر به فرد DPoSکدامند؟

بحث در مورد DPoS عموماً آن را به عنوان جایگزین بهتری برای الگوریتم اجماع اثبات سهام نشان می‌دهد. با این حال، قبل از هر گونه فرضی، توجه به تفاوت بین اثبات سهام و اثبات سهام نمایندگی شده مهم است. بررسی اجمالی مقایسه PoS در مقابل DPoS با طرح کلی از مزایای PoS واگذار شده نسبت به اجماع اثبات سهام می‌تواند شک شما را برطرف کند.

اول از همه، باید توجه داشته باشید که چگونه Proof of Stake یک نوع کارآمدتر و دموکراتیک تر از Proof of Stake را ارائه می‌دهد. کاربران بلاک چین Proof of Stake بر اساس سهم خود در پلتفرم بلاک چین و مدت زمانی که در شبکه سرمایه گذاری کرده‌اند، بلوک‌ها را توسعه می‌دهند. از سوی دیگر، اثبات سهام نمایندگی، شاهدان و نمایندگان منتخب را برای انجام کارهای سنگین می‌آورد. انتخاب دموکراتیک شاهدان و نمایندگان، همراه با یک رویکرد تشویقی برای تأیید تراکنش، به عنوان مزایای ارزش قابل توجهی در مکانیسم‌های غیرمتمرکز PoS عمل می‌کند.

در این قسمت به بررسی ویژگی‌های مثبت و منفی این الگوریتم اجماع می‌پردازیم.

ویژگی‌های مثبت DPoS

• الگوریتم اجماع اثبات سهام می‌تواند مشکل مقیاس بندی شبکه‌های بلاک چین را بدون نیاز به استفاده از تجهیزات قدرتمند و گران قیمت حل کند.
• این الگوریتم تحمل خطای بیزانسی (BFT) را ارائه می‌دهد که استفاده از پروتکل را در بلاک چین‌های عمومی آسان می‌کند.
• این بر اساس یک سیستم دموکراتیک کار می‌کند که شهرت و مشارکت کاربران را می‌سنجد.
• DPoS موازی سازی را برای انجام وظایف در شبکه دنبال می‌کند و همچنین به طور قابل توجهی استفاده از منابع شبکه مانند پهنای باند و CPU را بهینه می‌کند.
• ویژگی منحصر به فرد الگوریتم اجماع Delegated Proof of Stake این است که هر تراکنش در شبکه اختیاری است و امضاکننده تراکنش اطمینان می‌دهد که تراکنش او نمی‌تواند روی دیگری اعمال شود. همچنین علاوه بر جلوگیری از هزینه مضاعف، به طرفین در تأیید صحت تاریخ معامله نیز کمک خواهد کرد.
• این الگوریتم مشارکت در شبکه را با مقدار توکن‌هایی که هر کاربر دارد مرتبط می‌کند و او را به مشارکت تشویق می‌کند. به عبارت ساده تر، با توکن‌های بیشتر، مشارکت بیشتری در شبکه بلاک چین خواهید داشت و با مشارکت بیشتر، بلاک‌های بیشتری ایجاد خواهید کرد و با بلاک‌های بیشتر، درآمد بیشتری کسب خواهید کرد!
• هزینه حفظ امنیت شبکه نیز با این مکانیسم کاهش خواهد یافت. زیرا برای عملکرد صحیح شبکه نیازی به داشتن تجهیزات پرقدرت نخواهد بود.

ویژگی‌های منفی DPoS

• موفقیت شبکه به طور باورنکردنی به مشارکت و هماهنگی کاربرانی بستگی دارد که واقعاً به حاکمیت مؤثر علاقه مند هستند.
• این الگوریتم زنجیره بلوک را در معرض چالش‌های مربوط به سیستم رای گیری قرار می‌دهد.
• برخی از مخالفان مدل DPoS معتقدند که این الگوریتم تمرکز را ارتقا می‌دهد. آنها معتقدند که از آنجایی که تنها تعداد محدودی از کاربران می‌توانند در ایجاد بلوک شرکت کنند، این رویکرد می‌تواند به چنین عواملی اجازه دهد تا به عنوان یک موجودیت مرکزی عمل کنند، که شبکه را به سمت تمرکز بیشتر سوق می‌دهد.
• امکان رای گیری وزنی نیز یکی دیگر از ویژگی‌های منفی الگوریتم اجماع اثبات سهام است که بر اساس آن کاربرانی که سهم زیادی ندارند ممکن است رای ندهند.

سخن پایانی

الگوریتم اجماع یکی از اجزای اساسی در شبکه‌های توزیع شده و غیرمتمرکز است. بیت کوین با معرفی الگوریتم Proof of Work یا PoW فعالیت خود را در این زمینه آغاز کرد و تا به امروز این الگوریتم اجماع همچنان ادامه دارد و با وجود تمام انتقاداتی که به آن وارد شده است، همچنان بزرگترین ارز رمزنگاری شده جهان بر این اساس است. روشDPoS یا الگوریتم اثبات سهام نمایندگی شده روشی برای بهبود عملکرد الگوریتم Proof of Stake است که برخی از شبکه‌های بازار مطرح نیز از این الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند. در این مقاله به معرفی این الگوریتم و نحوه عملکرد آن پرداختیم و به تفاوت‌های جدی بین سه الگوریتم اجماع PoW، PoS و DPoS اشاره کردیم.