پروف-آف-اسٹیک بمقابلہ پروف-آف-ورک

جب Ethereum لانچ ہوا، تو پروف-آف-اسٹیک کو ایتھریم کو محفوظ بنانے کے لیے قابل اعتماد بننے سے پہلے بہت زیادہ تحقیق اور ترقی کی ضرورت تھی۔ پروف-آف-ورک ایک آسان طریقہ کار تھا جو پہلے ہی بٹ کوائن (Bitcoin) کے ذریعے ثابت ہو چکا تھا، جس کا مطلب تھا کہ بنیادی ڈیولپرز اسے فوری طور پر نافذ کر کے ایتھریم کو لانچ کر سکتے تھے۔ پروف-آف-اسٹیک کو اس مقام تک تیار کرنے میں مزید آٹھ سال لگے جہاں اسے نافذ کیا جا سکے۔

یہ صفحہ ایتھریم کے پروف-آف-ورک سے پروف-آف-اسٹیک کی طرف منتقلی کے پیچھے کی منطق اور اس میں شامل تجارتی سمجھوتوں (trade-offs) کی وضاحت کرتا ہے۔

سیکیورٹی

ایتھریم کے محققین پروف-آف-اسٹیک کو پروف-آف-ورک سے زیادہ محفوظ سمجھتے ہیں۔ تاہم، اسے حال ہی میں اصلی ایتھریم مین نیٹ (Mainnet) کے لیے نافذ کیا گیا ہے اور یہ پروف-آف-ورک کے مقابلے میں کم وقت سے آزمایا گیا ہے۔ درج ذیل حصے پروف-آف-ورک کے مقابلے میں پروف-آف-اسٹیک کے سیکیورٹی ماڈل کے فوائد اور نقصانات پر بحث کرتے ہیں۔

حملے کی لاگت

پروف-آف-اسٹیک میں، تصدیق کنندگان (validators) کو اسمارٹ کانٹریکٹ میں کم از کم 32 ETH کو ایسکرو ("اسٹیک") کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایتھریم ان تصدیق کنندگان کو سزا دینے کے لیے اسٹیک کیے گئے ایتھر کو تباہ کر سکتا ہے جو غلط برتاؤ کرتے ہیں۔ اتفاق رائے تک پہنچنے کے لیے، کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کے کم از کم 66% کو بلاکس کے ایک مخصوص سیٹ کے حق میں ووٹ دینا ہوتا ہے۔ وہ بلاکس جن کے لیے =66% اسٹیک کے ذریعے ووٹ دیا جاتا ہے وہ "حتمی" (finalized) ہو جاتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ انہیں ہٹایا یا دوبارہ منظم نہیں کیا جا سکتا۔

نیٹ ورک پر حملہ کرنے کا مطلب یہ ہو سکتا ہے کہ چین کو حتمی شکل دینے سے روکا جائے یا کینونیکل چین (canonical chain) میں بلاکس کی ایک خاص تنظیم کو یقینی بنایا جائے جو کسی طرح حملہ آور کو فائدہ پہنچائے۔ اس کے لیے حملہ آور کو ایماندارانہ اتفاق رائے کا راستہ موڑنے کی ضرورت ہوتی ہے، یا تو بڑی مقدار میں ایتھر جمع کر کے اور اس کے ساتھ براہ راست ووٹ دے کر، یا ایماندار تصدیق کنندگان کو کسی خاص طریقے سے ووٹ دینے کے لیے دھوکہ دے کر۔ ایماندار تصدیق کنندگان کو دھوکہ دینے والے پیچیدہ، کم امکان والے حملوں کو ایک طرف رکھتے ہوئے، ایتھریم پر حملہ کرنے کی لاگت اس اسٹیک کی لاگت ہے جو ایک حملہ آور کو اپنے حق میں اتفاق رائے کو متاثر کرنے کے لیے جمع کرنا پڑتا ہے۔

حملے کی سب سے کم لاگت کل اسٹیک کا 33% ہے۔ کل اسٹیک کا 33% رکھنے والا حملہ آور محض آف لائن ہو کر حتمی شکل (finality) میں تاخیر کا سبب بن سکتا ہے۔ یہ نیٹ ورک کے لیے نسبتاً ایک معمولی مسئلہ ہے کیونکہ ایک طریقہ کار موجود ہے جسے "غیر فعالی کا رساؤ" (inactivity leak) کہا جاتا ہے جو آف لائن تصدیق کنندگان سے اسٹیک کو اس وقت تک کم کرتا رہتا ہے جب تک کہ آن لائن اکثریت اسٹیک کے 66% کی نمائندگی نہ کرے اور چین کو دوبارہ حتمی شکل نہ دے سکے۔ نظریاتی طور پر یہ بھی ممکن ہے کہ ایک حملہ آور کل اسٹیک کے 33% سے کچھ زیادہ کے ساتھ دوہری حتمی شکل (double finality) کا سبب بنے، جب ان سے بلاک پروڈیوسر بننے کے لیے کہا جائے تو وہ ایک کے بجائے دو بلاکس بنائیں اور پھر اپنے تمام تصدیق کنندگان کے ساتھ دوہرا ووٹ دیں۔ ہر فورک (fork) کو صرف 50% بقیہ ایماندار تصدیق کنندگان کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ ہر بلاک کو پہلے دیکھیں، لہذا اگر وہ اپنے پیغامات کا وقت بالکل درست رکھنے میں کامیاب ہو جاتے ہیں، تو وہ دونوں فورکس کو حتمی شکل دینے کے قابل ہو سکتے ہیں۔ اس کی کامیابی کا امکان کم ہے، لیکن اگر کوئی حملہ آور دوہری حتمی شکل کا سبب بننے میں کامیاب ہو جاتا ہے، تو ایتھریم کمیونٹی کو ایک فورک کی پیروی کرنے کا فیصلہ کرنا ہوگا، جس صورت میں حملہ آور کے تصدیق کنندگان کو لازمی طور پر دوسرے پر سلیش (slash) کر دیا جائے گا۔

کل اسٹیک کے 33% کے ساتھ، ایک حملہ آور کے پاس ایتھریم نیٹ ورک پر معمولی (حتمی شکل میں تاخیر) یا زیادہ شدید (دوہری حتمی شکل) اثر ڈالنے کا موقع ہوتا ہے۔ نیٹ ورک پر 14,000,000 سے زیادہ ETH اسٹیک ہونے اور $1000/ETH کی نمائندہ قیمت کے ساتھ، ان حملوں کو شروع کرنے کی کم از کم لاگت 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000 ہے۔ حملہ آور سلیشنگ کے ذریعے یہ رقم کھو دے گا اور نیٹ ورک سے نکال دیا جائے گا۔ دوبارہ حملہ کرنے کے لیے، انہیں (دوبارہ) اسٹیک کا 33% جمع کرنا ہوگا اور اسے (دوبارہ) جلانا ہوگا۔ نیٹ ورک پر حملہ کرنے کی ہر کوشش پر $4.6 بلین لاگت آئے گی ($1000/ETH اور 14M ETH اسٹیک ہونے پر)۔ جب حملہ آور کو سلیش کیا جاتا ہے تو اسے نیٹ ورک سے بھی نکال دیا جاتا ہے، اور دوبارہ شامل ہونے کے لیے انہیں ایکٹیویشن قطار (activation queue) میں شامل ہونا پڑتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ بار بار حملے کی شرح نہ صرف اس شرح تک محدود ہے جس پر حملہ آور کل اسٹیک کا 33% جمع کر سکتا ہے بلکہ اس وقت تک بھی محدود ہے جو ان کے تمام تصدیق کنندگان کو نیٹ ورک پر آن بورڈ کرنے میں لگتا ہے۔ ہر بار جب حملہ آور حملہ کرتا ہے، وہ بہت غریب ہو جاتا ہے، اور باقی کمیونٹی امیر ہو جاتی ہے، جس کی وجہ نتیجے میں آنے والا سپلائی شاک (supply shock) ہے۔

دیگر حملے، جیسے 51% حملے یا کل اسٹیک کے 66% کے ساتھ حتمی شکل کی واپسی (finality reversion)، کے لیے کافی زیادہ ETH کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ حملہ آور کے لیے بہت زیادہ مہنگے ہوتے ہیں۔

اس کا موازنہ پروف-آف-ورک سے کریں۔ پروف-آف-ورک ایتھریم پر حملہ شروع کرنے کی لاگت کل نیٹ ورک ہیش ریٹ (hash rate) کے 50% کی مسلسل ملکیت کی لاگت تھی۔ یہ اتنی کمپیوٹنگ پاور کے ہارڈویئر اور چلانے کے اخراجات کے برابر تھا جو دوسرے مائنرز کو مات دے کر پروف-آف-ورک کے حل کو مسلسل کمپیوٹ کر سکے۔ ایتھریم کو زیادہ تر ASICs کے بجائے GPUs کا استعمال کرتے ہوئے مائن کیا جاتا تھا، جس نے لاگت کو کم رکھا (اگرچہ اگر ایتھریم پروف-آف-ورک پر رہتا، تو ASIC مائننگ زیادہ مقبول ہو سکتی تھی)۔ ایک مخالف کو پروف-آف-ورک ایتھریم نیٹ ورک پر حملہ کرنے کے لیے بہت سا ہارڈویئر خریدنا پڑے گا اور اسے چلانے کے لیے بجلی کی ادائیگی کرنی پڑے گی، لیکن کل لاگت اس لاگت سے کم ہوگی جو حملہ شروع کرنے کے لیے کافی ETH جمع کرنے کے لیے درکار ہے۔ ایک 51% حملہ پروف-آف-اسٹیک کی نسبت پروف-آف-ورک پر ~20 گنا کم (opens in a new tab) مہنگا ہے۔ اگر حملے کا پتہ چل جاتا اور ان کی تبدیلیوں کو ہٹانے کے لیے چین کو ہارڈ-فورک (hard-fork) کیا جاتا، تو حملہ آور نئے فورک پر حملہ کرنے کے لیے بار بار وہی ہارڈویئر استعمال کر سکتا تھا۔

پیچیدگی

پروف-آف-اسٹیک پروف-آف-ورک سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے۔ یہ پروف-آف-ورک کے حق میں ایک نکتہ ہو سکتا ہے کیونکہ آسان پروٹوکولز میں حادثاتی طور پر بگز یا غیر ارادی اثرات متعارف کرانا مشکل ہوتا ہے۔ تاہم، اس پیچیدگی کو برسوں کی تحقیق اور ترقی، سمیلیشنز، اور ٹیسٹ نیٹ (testnet) کے نفاذ کے ذریعے قابو میں کیا گیا ہے۔ پروف-آف-اسٹیک پروٹوکول کو پانچ الگ الگ ٹیموں (ایگزیکیوشن اور اتفاق رائے کی تہوں میں سے ہر ایک پر) نے پانچ پروگرامنگ زبانوں میں آزادانہ طور پر نافذ کیا ہے، جو کلائنٹ بگز کے خلاف لچک فراہم کرتا ہے۔

پروف-آف-اسٹیک اتفاق رائے کی منطق کو محفوظ طریقے سے تیار کرنے اور جانچنے کے لیے، بیکن چین (Beacon Chain) کو ایتھریم مین نیٹ پر پروف-آف-اسٹیک کے نافذ ہونے سے دو سال پہلے لانچ کیا گیا تھا۔ بیکن چین نے پروف-آف-اسٹیک ٹیسٹنگ کے لیے ایک سینڈ باکس (sandbox) کے طور پر کام کیا، کیونکہ یہ ایک لائیو بلاک چین تھی جو پروف-آف-اسٹیک اتفاق رائے کی منطق کو نافذ کر رہی تھی لیکن حقیقی ایتھریم ٹرانزیکشنز کو چھوئے بغیر - مؤثر طریقے سے صرف اپنے آپ پر اتفاق رائے تک پہنچ رہی تھی۔ ایک بار جب یہ کافی وقت کے لیے مستحکم اور بگ فری ہو گئی، تو بیکن چین کو ایتھریم مین نیٹ کے ساتھ "ضم" (merged) کر دیا گیا۔ اس سب نے پروف-آف-اسٹیک کی پیچیدگی کو اس حد تک قابو کرنے میں مدد کی کہ غیر ارادی نتائج یا کلائنٹ بگز کا خطرہ بہت کم ہو گیا۔

حملے کی سطح

پروف-آف-اسٹیک پروف-آف-ورک سے زیادہ پیچیدہ ہے، جس کا مطلب ہے کہ سنبھالنے کے لیے زیادہ ممکنہ اٹیک ویکٹرز (attack vectors) موجود ہیں۔ کلائنٹس کو جوڑنے والے ایک پیئر-ٹو-پیئر (peer-to-peer) نیٹ ورک کے بجائے، دو ہیں، ہر ایک الگ پروٹوکول نافذ کرتا ہے۔ ہر سلاٹ میں بلاک تجویز کرنے کے لیے ایک مخصوص تصدیق کنندہ کا پہلے سے انتخاب ڈینائل-آف-سروس (denial-of-service) کا امکان پیدا کرتا ہے جہاں نیٹ ورک ٹریفک کی بڑی مقدار اس مخصوص تصدیق کنندہ کو آف لائن کر دیتی ہے۔

ایسے طریقے بھی ہیں جن سے حملہ آور اپنے بلاکس یا تصدیقات (attestations) کے اجراء کا وقت احتیاط سے طے کر سکتے ہیں تاکہ وہ ایماندار نیٹ ورک کے ایک خاص تناسب کو موصول ہوں، اور انہیں مخصوص طریقوں سے ووٹ دینے کے لیے متاثر کریں۔ آخر کار، ایک حملہ آور محض اسٹیک کرنے اور اتفاق رائے کے طریقہ کار پر غلبہ پانے کے لیے کافی ETH جمع کر سکتا ہے۔ ان میں سے ہر ایک اٹیک ویکٹر کے متعلقہ دفاع موجود ہیں، لیکن پروف-آف-ورک کے تحت ان کا دفاع کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی۔

ڈی سینٹرلائزیشن

پروف-آف-اسٹیک پروف-آف-ورک سے زیادہ ڈی سینٹرلائزڈ (decentralized) ہے کیونکہ مائننگ ہارڈویئر کی دوڑ افراد اور چھوٹی تنظیموں کو مقابلے سے باہر کر دیتی ہے۔ اگرچہ تکنیکی طور پر کوئی بھی معمولی ہارڈویئر کے ساتھ مائننگ شروع کر سکتا ہے، لیکن ادارہ جاتی مائننگ آپریشنز کے مقابلے میں ان کے کوئی انعام حاصل کرنے کا امکان نہ ہونے کے برابر ہے۔ پروف-آف-اسٹیک کے ساتھ، اسٹیکنگ کی لاگت اور اس اسٹیک پر فیصد منافع ہر ایک کے لیے یکساں ہے۔ فی الحال ایک تصدیق کنندہ چلانے کے لیے 32 ETH لاگت آتی ہے۔

دوسری طرف، لیکویڈ اسٹیکنگ ڈیریویٹوز (liquid staking derivatives) کی ایجاد نے سینٹرلائزیشن کے خدشات کو جنم دیا ہے کیونکہ چند بڑے فراہم کنندگان بڑی مقدار میں اسٹیک کیے گئے ETH کا انتظام کرتے ہیں۔ یہ مسئلہ طلب ہے اور اسے جلد از جلد درست کرنے کی ضرورت ہے، لیکن یہ جتنا لگتا ہے اس سے کہیں زیادہ باریک بین ہے۔ سینٹرلائزڈ اسٹیکنگ فراہم کنندگان کا لازمی طور پر تصدیق کنندگان پر سینٹرلائزڈ کنٹرول نہیں ہوتا - اکثر یہ صرف ETH کا ایک مرکزی پول بنانے کا ایک طریقہ ہوتا ہے جسے بہت سے آزاد نوڈ آپریٹرز اسٹیک کر سکتے ہیں بغیر اس کے کہ ہر شریک کو اپنے 32 ETH کی ضرورت ہو۔

ایتھریم کے لیے بہترین آپشن یہ ہے کہ تصدیق کنندگان کو مقامی طور پر گھریلو کمپیوٹرز پر چلایا جائے، جس سے ڈی سینٹرلائزیشن زیادہ سے زیادہ ہو۔ یہی وجہ ہے کہ ایتھریم ان تبدیلیوں کی مخالفت کرتا ہے جو نوڈ/تصدیق کنندہ چلانے کے لیے ہارڈویئر کی ضروریات کو بڑھاتی ہیں۔

پائیداری

پروف-آف-اسٹیک بلاک چین کو محفوظ بنانے کا ایک کاربن-سستا طریقہ ہے۔ پروف-آف-ورک کے تحت مائنرز ایک بلاک کو مائن کرنے کے حق کے لیے مقابلہ کرتے ہیں۔ مائنرز اس وقت زیادہ کامیاب ہوتے ہیں جب وہ تیزی سے حساب کتاب کر سکتے ہیں، جو ہارڈویئر اور توانائی کی کھپت میں سرمایہ کاری کی حوصلہ افزائی کرتا ہے۔ یہ ایتھریم کے لیے پروف-آف-اسٹیک پر منتقل ہونے سے پہلے دیکھا گیا تھا۔ پروف-آف-اسٹیک کی طرف منتقلی سے کچھ عرصہ قبل، ایتھریم تقریباً 78 TWh/yr استعمال کر رہا تھا - جتنا کہ ایک چھوٹا ملک کرتا ہے۔ تاہم، پروف-آف-اسٹیک پر منتقل ہونے سے اس توانائی کے اخراجات میں ~99.98% کی کمی واقع ہوئی۔ پروف-آف-اسٹیک نے ایتھریم کو توانائی کی بچت کرنے والا، کم کاربن والا پلیٹ فارم بنا دیا۔

ایتھریم کی توانائی کی کھپت کے بارے میں مزید

اجراء

پروف-آف-اسٹیک ایتھریم پروف-آف-ورک ایتھریم کی نسبت بہت کم کوائنز جاری کر کے اپنی سیکیورٹی کی ادائیگی کر سکتا ہے کیونکہ تصدیق کنندگان کو بجلی کے زیادہ اخراجات ادا نہیں کرنے پڑتے۔ نتیجے کے طور پر، ETH اپنی افراط زر (inflation) کو کم کر سکتا ہے یا یہاں تک کہ ڈیفلیشنری (deflationary) بھی بن سکتا ہے جب بڑی مقدار میں ETH کو جلایا جاتا ہے۔ افراط زر کی کم سطح کا مطلب ہے کہ ایتھریم کی سیکیورٹی اس سے سستی ہے جتنی یہ پروف-آف-ورک کے تحت تھی۔

کیا آپ بصری طور پر سیکھنا پسند کرتے ہیں؟

جسٹن ڈریک (Justin Drake) کو پروف-آف-ورک پر پروف-آف-اسٹیک کے فوائد کی وضاحت کرتے ہوئے دیکھیں: