إثبات الحصة مقابل إثبات العمل

احتاج إثبات الحصّة عند إطلاق الإيثريوم إلى الكثير من البحث والتطوير قبل أن يُوثق به لتأمين الشبكة. كان إثبات العمل آلية أبسط أثبتت فعاليتها بالفعل في شبكة بيتكوين، ما سمح للمطورين الأساسيين باستخدامه مباشرة لإطلاق شبكة الإيثريوم. استغرق تطوير إثبات الحصّة ثماني سنوات إضافية حتى وصل إلى مرحلة يمكن استخدامه فيها.

تشرح هذه الصفحة الأسباب الكامنة وراء انتقال الإيثريوم من إثبات العمل إلى إثبات الحصّة، إضافةً إلى المفاضلات المرتبطة بهذا التحول.

حماية

يعتبر باحثو الإيثريوم إثبات الحصّة أكثر أمانًا من إثبات العمل. استُخدم إثبات الحصّة مؤخرًا فقط على الشبكة الرئيسية الحقيقية للإيثريوم، وما زال أقل إثباتًا مقارنةً بإثبات العمل من ناحية الزمن. تناقش الأقسام التالية مزايا وعيوب نموذج الأمان في إثبات الحصّة مقارنةً بإثبات العمل.

تكلفة الهجوم

يُلزم إثبات الحصّة المدققين بإيداع ("حصة") لا تقل عن 32 إيثريوم في العقد الذكي. تستطيع الإيثريوم تدمير الإيثر المرهون لمعاقبة المدققين الذين يسيئون السلوك. يجب أن يصوّت ما لا يقل عن 66% من إجمالي الإيثر المرهون لصالح مجموعة معيّنة من الكتل للوصول إلى الإجماع. تصبح الكتل التي يُصوّت لها بنسبة >=66% من الحصص "نهائية"، ما يعني أنه لا يمكن إزالتها أو إعادة تنظيمها.

قد تعني مهاجمة الشبكة منع السلسلة من الاكتمال أو فرض تنظيم معيّن للكتل في السلسلة الأساسية بما يُحقق منفعة للمهاجم. يتطلّب هذا من المهاجم تحويل مسار الإجماع الصادق إمّا عن طريق تجميع كمية كبيرة من الإيثر والتصويت بها مباشرة، أو خداع المدققين النزيهين للتصويت بطريقة معيّنة. باستثناء الهجمات المعقّدة ضعيفة الاحتمال التي تخدع المدقّقين النزيهين، تتمثّل تكلفة الهجوم على شبكة الإيثريوم في تكلفة الحصص التي يجب أن يجمعها المهاجم للتأثير على الإجماع لصالحه.

أقل تكلفة للهجوم هي أكثر من 33% من إجمالي الحصة. يمكن للمهاجم الذي يمتلك أكثر من 33% من إجمالي الحصة أن يسبب تأخيرًا في النهائية بمجرد انقطاعه عن الشبكة. وهذه مشكلة بسيطة نسبيًا بالنسبة للشبكة نظرًا لوجود آلية تُعرف باسم "تسرب الخمول" والتي تعمل على تسريب الحصة بعيدًا عن المحققين غير المتصلين بالإنترنت حتى تمثل الأغلبية عبر الإنترنت 66% من الحصة ويمكنها إنهاء السلسلة مرة أخرى. من الناحية النظرية، من الممكن أيضًا أن يتسبب المهاجم في نهائية مزدوجة بأكثر من 33% من إجمالي الحصة عن طريق إنشاء كتلتين بدلاً من واحدة عندما يُطلب منه أن يكون منتجًا للكتل ثم التصويت مرتين مع جميع المحققين لديهم. يتطلب كل شوكة 50% فقط من المحققين الصادقين المتبقين لرؤية كل كتلة أولاً، لذلك إذا تمكنوا من تحديد توقيت رسائلهم بشكل صحيح، فقد يتمكنون من إنهاء كلا الشوكة. احتمالية نجاح هذه منخفضة، ولكن إذا تمكن المهاجم من التسبب في نهائية مزدوجة، فسيتعين على مجتمع إيثريوم أن يقرر اتباع شوكة واحدة، وفي هذه الحالة سيتم بالضرورة قطع المحققين لدى المهاجم على الشوكة الأخرى.

مع امتلاك أكثر من 33% من إجمالي الحصة، يكون لدى المهاجم فرصة لإحداث تأثير بسيط (تأخير النهائية) أو تأثير أكثر خطورة (النهائية المزدوجة) على شبكة إيثريوم. مع وجود أكثر من 14,000,000 ETH محصصة على الشبكة وسعر تمثيلي يبلغ 1000 دولار/ETH، فإن الحد الأدنى لتكلفة شن هذه الهجمات هو 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000. سوف يخسر المهاجم هذه الأموال من خلال التقطيع ويتم طرده من الشبكة. للهجوم مرة أخرى، سيتعين عليهم تجميع ما يزيد عن 33% من الحصة (مرة أخرى) وحرقها (مرة أخرى). ستكلف كل محاولة لمهاجمة الشبكة أكثر من 4.6 مليار دولار (بسعر 1000 دولار/ETH ووجود 14 مليون ETH محصصة). يتم أيضًا طرد المهاجم من الشبكة عندما يتم قطعه، ويجب إليه الانضمام إلى قائمة التنشيط للانضمام مرة أخرى. وهذا يعني أن معدل تكرار الهجوم لا يقتصر فقط على المعدل الذي يمكن للمهاجم من خلاله تجميع ما يزيد عن 33% من إجمالي الحصة، ولكن أيضًا على الوقت الذي يستغرقه إدخال جميع المدققين التابعين له إلى الشبكة. في كل مرة يقوم المهاجم بالهجوم، فإنه يصبح أكثر فقراً بكثير، ويصبح بقية المجتمع أكثر ثراءً، وذلك بفضل صدمة العرض الناتجة عن ذلك.

تتطلب الهجمات الأخرى، مثل هجمات 51% أو العودة إلى النهاية بنسبة 66% من إجمالي الحصة، كمية أكبر بكثير من ETH وتكون أكثر تكلفة للمهاجم.

قارن هذا بإثبات العمل. كانت تكلفة شن هجوم على شبكة إيثريوم القائمة على إثبات العمل هي تكلفة امتلاك أكثر من 50% من إجمالي معدل تجزئة الشبكة باستمرار. وقد أدى ذلك إلى ارتفاع تكاليف الأجهزة وتشغيل قوة الحوسبة الكافية للتغلب على عمال المناجم الآخرين في حساب حلول إثبات العمل بشكل متسق. تم تعدين الإيثريوم في الغالب باستخدام وحدات معالجة الرسوميات GPU بدلاً من ، وهو ما أبقى التكلفة منخفضة (على الرغم من أن تعدين الإيثريوم باستخدام إثبات العمل ربما كان ليصبح أكثر شعبية). سيتعين على الخَصْم شراء الكثير من الأجهزة ودفع ثمن الكهرباء لتشغيلها لمهاجمة شبكة إيثريوم لإثبات العمل، ولكن التكلفة الإجمالية ستكون أقل من التكلفة المطلوبة لتجميع ما يكفي من ETH لشن هجوم. تُعد هجمة 51% (opens in a new tab) أقل تكلفة بحوالي 20 مرة على شبكات إثبات العمل مقارنة بإثبات الحصة. إذا تم اكتشاف الهجوم وتم تقسيم السلسلة بشكل صعب لإزالة التغييرات، فيمكن للمهاجم استخدام نفس الأجهزة بشكل متكرر لمهاجمة التقسيم الجديد.

التعقيد

إن إثبات الحصة أكثر تعقيدًا بكثير من إثبات العمل. يمكن أن يكون هذه نقطة لصالح إثبات العمل لأنه من الصعب إدخال الأخطاء أو التأثيرات غير المقصودة في البروتوكولات البسيطة عن طريق الخطأ. ومع ذلك، فقد تم ترويض التعقيد من خلال سنوات من البحث والتطوير والمحاكاة وتنفيذات الشبكة التجريبية. تم تنفيذ بروتوكول إثبات الحصة بشكل مستقل من قبل خمس فرق منفصلة (على كل من طبقات التنفيذ والإجماع) بخمس لغات برمجة، مما يوفر المرونة ضد أخطاء العميل.

من أجل تطوير واختبار منطق إجماع إثبات الحصة بشكل آمن، تم إطلاق بيكون تشين قبل عامين من تنفيذ إثبات الحصة على إيثريوم Mainnet. عملت سلسلة كصندوق رمل لاختبار إثبات الحصة، حيث كانت عبارة عن سلسلة كتل حية تنفذ منطق إجماع إثبات الحصة ولكن دون المساس بمعاملات إيثريوم الحقيقية - مما أدى فعليًا إلى التوصل إلى إجماع حول نفسها. بمجرد أن أصبح هذا مستقرًا وخاليًا من الأخطاء لفترة كافية، تم "دمج" مع إيثريوم . وقد ساهم كل هذا في ترويض تعقيدات إثبات الحصة إلى الحد الذي أصبح فيه خطر العواقب غير المقصودة أو أخطاء العملاء منخفضًا للغاية.

سطح الهجوم

يعد إثبات الحصة أكثر تعقيدًا من إثبات العمل، مما يعني أن هناك المزيد من متجهات الهجوم المحتملة التي يجب التعامل معها. بدلاً من شبكة نظير إلى نظير تربط العملاء، هناك شبكتان، كل منهما تنفذ بروتوكولاً منفصلاً. يؤدي اختيار مُحقق محدد مسبقًا لاقتراح كتلة في كل فُتْحَة إلى إنشاء إمكانية رفض الخدمة حيث تتسبب كميات كبيرة من حركة مرور الشبكة في إيقاف تشغيل هذا المُحقق المحدد.

هناك أيضًا طرق يمكن للمهاجمين من خلالها تحديد توقيت إصدار كتلهم أو شهاداتهم بعناية بحيث يتم استلامها من قبل نسبة معينة من الشبكة الصادقة، مما يؤثر عليهم للتصويت بطرق معينة. أخيرًا، يمكن للمهاجم ببساطة تجميع ما يكفي من ETH للمراهنة والسيطرة على آلية الإجماع. لكل ناقل من نواقل الهجوم هذه دفاعاته المرتبطة به، لكنها لا توجد للدفاع عنها في ظل إثبات العمل.

اللامركزية

إن إثبات الحصة أكثر لامركزية من إثبات العمل لأن سباقات التسلح في مجال أجهزة التعدين تميل إلى تحديد أسعار الأفراد والمؤسسات الصغيرة. في حين أن أي شخص يمكنه من الناحية الفنية البدء في التعدين باستخدام أجهزة متواضعة، فإن احتمالية حصوله على أي مكافأة ضئيلة للغاية مقارنة بعمليات التعدين المؤسسية. مع إثبات الحصة، تكون تكلفة المشاركة والنسبة المئوية للعائد على تلك المشاركة هي نفسها بالنسبة للجميع. تبلغ تكلفة تشغيل جهاز التحقق حاليًا 32 ETH.

من ناحية أخرى، أدى اختراع مشتقات الرهان السائلة إلى مخاوف تتعلق بالمركزية لأن عددًا قليلًا من المزودين الكبار يديرون كميات كبيرة من ETH المراهنة. وهذا أمر يثير المشاكل ويحتاج إلى تصحيح في أقرب وقت ممكن، ولكنه أيضا أكثر تعقيدا مما يبدو. لا يتمتع مزودو المشاركة المركزية بالضرورة بسيطرة مركزية على المحققين - غالبًا ما تكون مجرد طريقة لإنشاء مجموعة مركزية من ETH يمكن للعديد من مشغلي العقد المستقلين المشاركة فيها دون أن يحتاج كل مشارك إلى 32 ETH خاص به.

الخيار الأفضل لإيثريوم هو تشغيل المحققين محليًا على أجهزة الكمبيوتر المنزلية، مما يؤدي إلى تعظيم اللامركزية. لهذا السبب تقاوم الإيثريوم التغييرات التي تزيد من متطلبات الأجهزة لتشغيل العقدة/المحقق.

الاستدامة

إثبات الحصة هو وسيلة رخيصة الكربون لتأمين. في ظل نظام إثبات العمل، يتنافس عمال المناجم على حق استخراج كتلة من المعدن. يحقق عمال المناجم نجاحًا أكبر عندما يتمكنون من إجراء الحسابات بشكل أسرع، مما يحفز الاستثمار في الأجهزة واستهلاك الطاقة. وقد لوحظ هذا بالنسبة لعملة إيثريوم قبل أن تتحول إلى إثبات الحصة. قبل فترة وجيزة من التحول إلى إثبات الحصة، كان الإيثريوم يستهلك حوالي 78 فواتير في الساعة سنويًا - وهو ما يعادل استهلاك دولة صغيرة. ومع ذلك، أدى التحول إلى إثبات الحصة إلى تقليل إنفاق الطاقة هذا بنحو 99.98%. لقد جعلت تقنية إثبات الحصة من الإيثريوم منصة موفرة للطاقة ومنخفضة الكربون.

المزيد عن استهلاك إيثريوم للطاقة

الإصدار

يمكن أن تدفع عملة إيثريوم المعتمدة على إثبات الحصة تكاليف أمانها من خلال إصدار عدد أقل بكثير من العملات مقارنة بعملة إيثريوم المعتمدة على إثبات العمل لأن المحققين لا يضطرون إلى دفع تكاليف كهرباء عالية. نتيجة لذلك، يمكن أن يقلل ETH من التضخم أو حتى يصبح انكماشيًا عندما يتم حرق كميات كبيرة من ETH. إن مستويات التضخم المنخفضة تعني أن أمان الإيثريوم أرخص مما كان عليه في ظل إثبات العمل.

أتريد المزيد من المعلومات المرئية؟

شاهد جستن دريك وهو يشرح فوائد إثبات الحصة مقارنة بإثبات العمل: