التعدين وإثبات الحصة

البلوك تشين سجل مشترك تحتفظ به آلاف الحواسيب المستقلة. لا يتولى أي منها القيادة، ومع ذلك يجب أن تتفق جميعها على المعاملات التي حدثت وعلى ترتيبها. مجموعة القواعد التي تتيح لها الوصول إلى هذا الاتفاق تسمى آلية الإجماع. والآليتان الأكثر استخداما هما إثبات العمل (PoW) القائم على التعدين، وإثبات الحصة (PoS) القائم على مدققين يجمدون عملاتهم.

لماذا يحتاج البلوك تشين إلى الإجماع

تخيل أن أي شخص يستطيع إضافة كتلة متى شاء. قد ينشر شخصان نسختين متعارضتين من التاريخ، أو يحاول شخص واحد إنفاق العملات نفسها مرتين. تحل آلية الإجماع هذه المشكلة بجعل اقتراح الكتل مكلفا، وبإعطاء الجميع قاعدة واضحة لتحديد السلسلة الصحيحة. هذه التكلفة هي ما يجعل الغش صفقة خاسرة: سيحتاج المهاجم إلى إنفاق موارد هائلة لإعادة كتابة التاريخ.

إثبات العمل: التعدين

قدمت بيتكوين آلية إثبات العمل، وما زالت تستخدمها حتى اليوم.

كيف يعمل التعدين

يجمع المعدنون المعاملات المعلقة في كتلة مرشحة. ولإضافتها إلى السلسلة، عليهم إيجاد رقم يعطي، عند دمجه مع بيانات الكتلة وتمريره عبر دالة تجزئة، نتيجة أقل من هدف معين. لا يوجد طريق مختصر: الطريقة الوحيدة لإيجاد هذا الرقم هي تجربة أعداد هائلة من التخمينات. وتقوم الأجهزة المتخصصة بذلك مليارات المرات في الثانية.

أول من يجد إجابة صحيحة من المعدنين يبث الكتلة. وتستطيع عقد الشبكة الأخرى التحقق من الإجابة فورا، رغم أن إيجادها كان صعبا. ويحصل الفائز على مكافأة الكتلة، المكونة من عملات جديدة إضافة إلى رسوم المعاملات.

الصعوبة

لو انضم مزيد من المعدنين لصارت الكتل تكتشف أسرع. ولمنع ذلك تعدل الشبكة صعوبة اللغز. في بيتكوين يحدث هذا كل 2,016 كتلة تقريبا، ما يبقي متوسط زمن الكتلة قريبا من 10 دقائق.

نقاط القوة والانتقادات لإثبات العمل

• نقاط القوة: سجل طويل، ونموذج أمان بسيط ومدروس جيدا، وأمان مرتبط بموارد حقيقية يصعب تزييفها.
• الانتقادات: استهلاك مرتفع للكهرباء، ويميل التعدين إلى التمركز حيث الأجهزة والطاقة أرخص. كما تجمع مجمعات التعدين الكبيرة عمل عدد كبير من المشاركين.

إثبات الحصة: المدققون

يستبدل إثبات الحصة قوة الحوسبة بالتزام اقتصادي. فبدلا من شراء الأجهزة ودفع ثمن الكهرباء، يجمد المشاركون عملات الشبكة نفسها كحصة.

كيف يعمل التحقق

يصبح المشاركون الذين يجمدون عملاتهم في التخزين (الستيكينغ) مدققين. يختار البروتوكول مدققين لاقتراح كتل جديدة، ويتحقق مدققون آخرون منها ويصوتون عليها، وتسمى هذه الأصوات في إيثريوم «إقرارات» (attestations). الاختيار عشوائي لكنه مرجح بحجم الحصة. ويحصل المدققون الملتزمون بالقواعد على مكافآت من البروتوكول ومن الرسوم.

الاقتطاع (Slashing)

مفتاح أمان إثبات الحصة هو معاقبة سوء السلوك. إذا حاول مدقق الغش، مثلا بتوقيع كتلتين متعارضتين، يستطيع البروتوكول إتلاف جزء من حصته. يسمى ذلك الاقتطاع (slashing). وقد يخسر المدققون الذين يكونون غير متصلين ببساطة مبالغ صغيرة أيضا. لذلك سيحتاج المهاجم إلى امتلاك حصة كبيرة جدا من جميع العملات المجمدة، وسيخاطر بخسارتها.

إيثريوم كمثال رئيسي

انطلقت إيثريوم في 2015 بآلية إثبات العمل. وفي سبتمبر 2022 انتقلت إلى إثبات الحصة في ترقية سميت الدمج (The Merge). لتشغيل مدقق بمفرده، يجمد المشارك 32 ETH. أما من يملكون أقل من ذلك، أو لا يريدون تشغيل خادم، فيستخدمون غالبا خدمات أو مجمعات التخزين، وهذا يضيف ثقة بطرف ثالث ومجموعة خاصة من المخاطر.

نقاط القوة والانتقادات لإثبات الحصة

• نقاط القوة: استهلاك أقل بكثير للطاقة، ولا حاجة إلى أجهزة متخصصة، وعقوبات تستهدف أموال المهاجمين مباشرة.
• الانتقادات: من يملك عملات أكثر يملك نفوذا أكبر، وقد يتركز التحكم لدى مزودي التخزين الكبار، والتصميم أكثر تعقيدا وأحدث عهدا من إثبات العمل.

مقارنة بين الآليتين

• المورد المستهلك: الكهرباء والأجهزة في PoW، والعملات المجمدة في PoS
• من ينتج الكتل: المعدنون في PoW، والمدققون في PoS
• العقوبة: طاقة مهدرة لمن يخسر من المعدنين في PoW، واقتطاع الحصة في PoS
• الأمثلة الرئيسية: بيتكوين لـPoW، وإيثريوم لـPoS

ملاحظة حول المكافآت

يأتي التعدين والتخزين كلاهما مع مكافآت، لكن أيا منهما لا يضمن الربح. يعتمد دخل التعدين على الأجهزة وتكاليف الكهرباء والمنافسة. وتتغير مكافآت التخزين بحسب ظروف الشبكة، وقد تفقد العملات المجمدة قيمتها أو تتعرض للاقتطاع. كما أن التخزين عبر طرف ثالث يعني ائتمان تلك الخدمة على أموالك.

النقاط الرئيسية

• تتيح آليات الإجماع لحواسيب مستقلة الاتفاق على تاريخ واحد مشترك.
• يؤمن إثبات العمل السلسلة بقوة الحوسبة، وتستخدمه بيتكوين.
• يؤمن إثبات الحصة السلسلة بالعملات المجمدة والعقوبات، وتستخدمه إيثريوم منذ الدمج في 2022.
• لكل نهج مفاضلاته في الطاقة واللامركزية والتعقيد.