إثبات العمل مقابل إثبات الحصة: دليل الإجماع الكامل

آخر مراجعة: ١٧ سبتمبر ٢٠٢٥

يستخدم إثبات العمل تعدينًا كثيف الطاقة لتأمين شبكات مثل بيتكوين. أما إثبات الحصة، فيعتمد على محققين يحجزون الرموز كضمان لمعالجة المعاملات على شبكات مثل إيثريوم. ما هي أهم الفروقات؟ استهلاك الطاقة، وسرعة المعاملات، وكيفية منع كل نظام للاحتيال.

يؤثر هذا الاختيار على جميع مستخدمي العملات المشفرة. تعتمد معاملات البيتكوين على التعدين كثيف الاستهلاك للطاقة، بينما تستخدم الإيثريوم نظامًا فعالًا للتحصيل بعد ترقيتها التوافقية لعام ٢٠٢٢.

ما هي آليات الإجماع في تقنية البلوكشين؟

آليات إجماع بلوكتشين تحل مشكلةً حرجة: كيف تتفق آلاف الحواسيب على صحة المعاملات دون سلطة مركزية؟ تخيل الأمر كما لو كان الطلاب يصوتون في صف دراسي على إضافات البيتزا. قد يكذب بعض الطلاب بشأن الأصوات للحصول على تفضيلاتهم.

تمنع هذه الأنظمة الإنفاق المزدوج وتحافظ على أمان الشبكة، حتى عندما يتصرف المشاركون بطريقة غير نزيهة أو ينقطعون عن الشبكة بشكل غير متوقع.

يُهيمن نهجان رئيسيان على عالم العملات المشفرة. يُصعّب إثبات العمل الكذب من خلال الألغاز الحسابية، بينما يُصعّب إثبات الحصة الخداع من خلال مطالبة المُصدّقين بالمخاطرة برموزهم الخاصة.

كيف تعمل إثبات العمل؟

يعمل إثبات العمل من خلال عملية حلّ ألغاز تنافسية. يستخدم عمال المناجم أجهزة كمبيوتر متخصصة للعثور على أرقام محددة، وعند دمجها مع بيانات المعاملات، تُنتج مخرجات تجزئة تُلبي معايير محددة مسبقًا. تُسهم عدة خطوات مترابطة في تعزيز أمان الشبكة من خلال التكاليف الحسابية.

شرح عملية التعدين

يجمع عمال المناجم المعاملات المعلقة في كتل، ثم يتسابقون لحل ألغاز التشفير. أول عامل مناجم يجد الحل الصحيح يبثه إلى الشبكة. يتحقق عمال المناجم الآخرون من هذا الحل ويقبلون الكتلة الجديدة إذا كانت صالحة.

يتم تعديل صعوبة اللغز تلقائيًا للحفاظ على ثبات أوقات التعدين. يستهدف البيتكوين كتلة جديدة كل 10 دقائق، بغض النظر عن التغيرات في طاقة التعدين.

اكتشف المشاريع الواعدة...

مشاريع واعدة...

(إعلان)

تستمر المقالة...

أداء إثبات العمل في العالم الحقيقي

إلى البيتكوين تعالج الشبكة ما يقارب 7 معاملات في الثانية منذ إطلاقها عام 2009. وقد تعاملت الشبكة مع أكثر من 1.2 مليار معاملة دون أي هجوم إنفاق مزدوج ناجح.

عالجت شبكة Ethereum حوالي 15 معاملة في الثانية قبل التحول إلى إثبات الحصة في سبتمبر 2022. وقد أعطت كلتا الشبكتين الأولوية للأمان على السرعة في تصميماتهما الأصلية.

متطلبات الطاقة PoW

تستهلك شبكة بيتكوين حوالي 138 تيراواط/ساعة سنويًا، أي ما يعادل حوالي 0.5% من استهلاك الكهرباء العالمي وفقًا لأحدث أبحاث كامبريدج. ومع ذلك، فقد حدث تحول كبير: إذ يستخدم 52.4% من تعدين بيتكوين الآن مصادر طاقة مستدامة، منها 42.6% من مصادر الطاقة المتجددة و9.8% من الطاقة النووية. وهذا يُظهر تحسنًا ملحوظًا مقارنةً بنسبة 37.6% في عام 2022.

حل الغاز الطبيعي محل الفحم كمصدر رئيسي للطاقة، حيث مثّل 38.2% من عمليات التعدين، مقارنةً بـ 8.9% فقط للفحم. وتتطلب ربحية التعدين تكاليف كهرباء أقل من 0.05 دولار للكيلوواط/ساعة، واستثمارات ضخمة في المعدات.

كيف يعمل إثبات الحصة؟

يُلغي إثبات الحصة التعدينَ المُستهلك للطاقة من خلال حوافز اقتصادية. فبدلاً من منافسة القوة الحاسوبية، يجب على المُصدِّقين "إيداع" رموزهم الخاصة كضمان للمشاركة في التحقق من صحة المعاملات. وهذا يُنشئ نموذج أمان مختلفًا تمامًا - نموذجًا يعتمد على المخاطر المالية بدلًا من العمل الحاسوبي.

عملية التحقق

تختار الشبكات محققين عشوائيًا لاقتراح كتل جديدة. غالبًا ما يرتبط احتمال الاختيار بحجم الحصة. يُنشئ المحقق المختار كتلة ويبثها إلى محققين آخرين.

يقوم مدققون آخرون بمراجعة الكتل المقترحة والتصويت عليها. بمجرد موافقة عدد كافٍ من المدققين، عادةً ثلثي الرموز المرصودة، تصبح الكتلة نهائية. الفرق الرئيسي هنا: يكسب المدققون الصادقون مكافآت، بينما يخسر غير الصادقين الرموز المرصودة.

التحول التاريخي لإيثريوم

إثيريم أكملت الشبكة انتقالها من إثبات العمل إلى إثبات الحصة في سبتمبر 2022، مما أدى إلى انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 99.9%. وتؤمن الشبكة ما يزيد عن 80 مليار دولار من الإيثريوم من خلال أكثر من مليون مُحقق حول العالم.

حافظت عملية التحول على جميع وظائف الشبكة مع تحسين كبير في الأثر البيئي. والأهم من ذلك، استمرت معالجة المعاملات دون انقطاع أثناء عملية التحول. يستهلك الإيثريوم الآن حوالي 0.01 تيراواط/ساعة سنويًا، مقارنةً بـ 138 تيراواط/ساعة لبيتكوين.

أي نظام يوفر أمانًا أفضل؟

يحقق كلا النظامين الأمن من خلال مبادئ اقتصادية مختلفة، ولكل منهما مزاياه وثغراته المحتملة. السؤال المحوري: أيُّ النهجين أنسب لحالات استخدام محددة ومستويات تحمل المخاطر؟

نموذج أمان إثبات العمل

ينبع أمان بيتكوين من العمل الحاسوبي. يحتاج المهاجمون إلى أكثر من 50% من طاقة تعدين الشبكة للتلاعب بالمعاملات. وهذا يتطلب تكاليف باهظة للكهرباء والأجهزة. وتساوي ميزانية الأمن إيرادات المعدّنين، لذا فإن ارتفاع أسعار بيتكوين يعزز عمومًا حماية الشبكة.

نهج أمان نقاط البيع

يعتمد أمان إثبات الحصة على حجم حصص المُصدِّق. يجب أن يمتلك المهاجمون أكثر من ثلث الرموز المُخزَّنة لتعطيل الإجماع، مما يتطلب أكثر من 20 مليار دولار من الإيثريوم على الإيثريوم. يفقد المُصدِّقون المُتمرِّدون الرموز المُخزَّنة من خلال عقوبات "التخفيض".

ما هي فروق السرعة؟

تختلف سرعة المعاملات بشكل كبير بين آليات الإجماع وتطبيقات الشبكة المختلفة. ويمثل وقت المعالجة، والنهائية، ومعدل الإنتاج مقاييس رئيسية تؤثر بشكل مباشر على تجربة المستخدم وقدرات التطبيق.

أوقات معاملات إثبات العمل

عادةً ما يتم تأكيد معاملات البيتكوين خلال ١٠-٦٠ دقيقة، وذلك حسب ازدحام الشبكة ورسوم الدفع. عادةً ما تؤدي الرسوم المرتفعة إلى أوقات تأكيد أسرع.

تمت معالجة المعاملات بواسطة Ethereum في 12-15 ثانية بموجب إثبات العمل، على الرغم من أن التأكيد النهائي يتطلب تأكيدات كتلة متعددة للأمان.

مقاييس أداء نقاط البيع

توفر شبكات إثبات الحصة الحديثة سرعة مذهلة:

• تعالج الإيثريوم ما يقرب من 15 إلى 18 معاملة في الثانية مع انتهاء المدة من 12 إلى 19 دقيقة
• تتعامل Solana مع 2,000-3,000 معاملة في الثانية باستخدام الإجماع الهجين
• يمكن لكاردانو معالجة حوالي 250 معاملة في الثانية بنهاية حتمية
• حققت Avalanche أكثر من 4,500 معاملة في الثانية على شبكاتها الفرعية المتخصصة

تهدف خارطة طريق التوسع ZK-rollup الخاصة بـ Ethereum إلى الوصول إلى 10,000 معاملة في الثانية على الطبقة الأساسية من خلال التحقق من عدم وجود معرفة، بينما يمكن لحلول الطبقة 2 معالجة مئات الآلاف من المعاملات في الثانية.

أية آلية إجماع تستهلك قدرًا أكبر من الطاقة؟

يُمثل استهلاك الطاقة أبرز الفروقات بين آليات التوافق هذه. وتؤثر اعتبارات الأثر البيئي بشكل متزايد على تبني الشبكات، والقرارات التنظيمية، وتفضيلات المستخدمين.

تأثير PoW البيئي

يستهلك تعدين البيتكوين حوالي 138 تيراواط/ساعة سنويًا، حيث تُنتج كل معاملة 288 كيلوغرامًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وفقًا لبحث أجرته جامعة كامبريدج. وقد شهد هذا القطاع تحولًا جذريًا نحو الطاقة المستدامة، حيث يعتمد أكثر من 52% من التعدين الآن على مصادر متجددة ونووية.

يعكس هذا التحول نضج بيتكوين، حيث تسعى عمليات التعدين إلى مصادر طاقة متجددة أقل تكلفة. إضافةً إلى ذلك، يأتي 26% من معدل التجزئة العالمي من مصادر خارج الشبكة، وغالبًا ما تستخدم طاقة مهدرة لا تصل إلى الشبكات التقليدية.

كفاءة الطاقة في نقاط البيع

تستهلك شبكات إثبات الحصة طاقةً أقل مقارنةً بأنظمة التعدين. وقد أدى انتقال إيثريوم إلى خفض استهلاك الطاقة من 78 تيراواط/ساعة إلى 0.01 تيراواط/ساعة، أي بنسبة 99.9%، مما يُنتج الآن 0.03 كيلوغرام فقط من ثاني أكسيد الكربون لكل معاملة.

تُعزز هذه الميزة في الكفاءة وضع شبكات نقاط البيع (PoS) في ظل تشديد اللوائح البيئية عالميًا. ويتيح توفير الطاقة للموارد الحاسوبية التركيز على معالجة المعاملات بدلًا من حل المشكلات.

ما هي التنازلات الاقتصادية؟

تُنشئ كل آلية إجماع حوافز اقتصادية ومتطلبات مشاركة مختلفة. تؤثر هذه العوامل على لامركزية الشبكة، وتكاليف الأمن، وإمكانية الوصول لمختلف أنواع المشاركين.

اقتصاديات إثبات العمل

يتطلب تعدين البيتكوين رأس مال أولي كبير للأجهزة المتخصصة (ASICs) وتكاليف الكهرباء المستمرة. تستفيد العمليات الكبيرة من وفورات الحجم، حيث تنخفض مكافآت الكتل إلى النصف تقريبًا كل أربع سنوات كجزء من السياسة النقدية المبرمجة لبيتكوين.

نموذج نقاط البيع المالي

يتطلب إثبات الحصة حدًا أدنى من حيازة الرموز للمشاركة. يتطلب الإيثريوم 32 إيثريوم (ما بين 100,000 دولار أمريكي وأكثر من 150,000 دولار أمريكي) لتشغيل مُحقق، مع العلم أنه يمكن لأصحاب الحصص الأصغر الانضمام إلى مجموعات المشاركة. يحصل المُحققون على مكافآت سنوية تتراوح بين 4% و10%، تتناسب مع حجم حصتهم.

هل هناك طرق بديلة للإجماع؟

تحاول العديد من آليات الإجماع الحديثة معالجة قيود إثبات العمل (PoW) وإثبات الخدمة (PoS)، مع تقديم تنازلات خاصة بها. تُظهر هذه الأساليب الهجينة والبديلة الابتكار المستمر في تصميم إجماع البلوك تشين.

دليل على التاريخ

الاستلقاء تحت أشعة الشمس يستخدم إثبات التاريخ لتسجيل المعاملات زمنيًا قبل الإجماع. يُمكّن هذا النهج من زيادة إنتاجية المعاملات من خلال تقليل تكاليف التنسيق بين المُصدِّقين. يُنشئ النظام طوابع زمنية مُشفَّرة تُثبت وقوع الأحداث بتسلسل مُحدَّد.

إثبات الفضاء

شبكة شيا يستخدم مساحة القرص الصلب غير المستخدمة بدلاً من الطاقة الحاسوبية. يقوم المستخدمون بـ"تجميع" الكتل باستخدام سعة التخزين، مما يقلل استهلاك الطاقة مع الحفاظ على اللامركزية. يتطلب هذا النهج كهرباء أقل بكثير من التعدين التقليدي.

تفويض الموثقة من المسابقة

شبكات مثل EOS تستخدم منظمات الأشخاص ذوي الإعاقةحيث يصوت حاملو الرموز لاختيار مندوبين للتحقق من صحة المعاملات. هذا يزيد السرعة، ولكنه قد يقلل اللامركزية مقارنةً بالمشاركة المباشرة.

التي يجب أن تختار؟

يعتمد الاختيار بين إثبات العمل (PoW) وإثبات الخدمة (PoS) على أولويات محددة وحالات استخدام محددة. إليك كيفية الاختيار:

اختر إثبات العمل لـ:

• أقصى قدر من الأمان للمعاملات ذات القيمة العالية.
• مقاومة مثبتة للهجمات على مدى فترات زمنية طويلة.
• الحالات التي تكون فيها تكاليف الطاقة ثانوية مقارنة بالأمن.
• تطبيقات تخزين القيمة التي تتطلب تاريخًا غير قابل للتغيير.

اختر إثبات الحصة لـ:

• متطلبات معالجة المعاملات السريعة.
• أولويات الاستدامة البيئية.
• انخفاض رسوم المعاملات وتكاليف الطاقة.
• وظيفة العقد الذكي القابلة للبرمجة.
• الصدمة التطبيقات التي تتطلب النهاية السريعة.

اعتماد السوق الحالي

تظل Bitcoin أكبر شبكة إثبات العمل من حيث القيمة السوقية وميزانية الأمان، إلى جانب لايتكوين, Monero، وبيتكوين كاش. إيثريوم تقود تبني إثبات الحصة بعد انتقالها في عام ٢٠٢٢، وانضمت إليها كاردانو، وسولانا، وبولكادوت، و انهيار.

تعتمد العملات الرقمية للبنوك المركزية (CBDCs) قيد التطوير بشكل أساسي على آليات إثبات الحصة (PoS) أو آليات الإجماع المُرخّصة. يعكس هذا التفضيل المتطلبات التنظيمية المتعلقة بكفاءة الطاقة ومعدلات المعاملات.

ما هو التالي في إجماع البلوكشين؟

يستمر تطوير آليات توافق هجينة تجمع بين مناهج مختلفة. تعمل حلول توسيع الطبقة الثانية مع كلٍّ من طبقتي إثبات العمل (PoW) وإثبات الخدمة (PoS) الأساسيتين لزيادة سعة المعاملات. وفي الوقت نفسه، تُمكّن بروتوكولات التشغيل البيني الشبكات التي تستخدم آليات توافق مختلفة من التفاعل بسلاسة.

مجموعة ZK من Ethereum خريطة طريق يمثل تطورًا كبيرًا في تكنولوجيا التوسع. ستكون أدلة المعرفة الصفرية عنصرًا مهمًا في تمكين الطبقة الأولى سلسلة لمعالجة آلاف المعاملات في الثانية مع الحفاظ على الأمان واللامركزية. هذا النهج يُحوّل المُصدّقين من إعادة تنفيذ المعاملات إلى مجرد التحقق من الأدلة التشفيرية.

تُفضّل التطورات التنظيمية بشكل متزايد تقنيات سلسلة الكتل الموفرة للطاقة. تُقيّد بعض الولايات القضائية أو تفرض ضرائب على عمليات تعدين العملات المشفرة كثيفة الاستهلاك للطاقة. قد يتطلب البحث في التشفير المقاوم للحوسبة الكمومية تحديثات لآليات الإجماع مع تطور الحوسبة الكمومية. تبحث شبكات إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS) بنشاط عن بدائل آمنة للحوسبة الكمومية.

الخاتمة

دليل العمل و دليل على حصة تخدم أغراضًا مميزة في منظومة بلوكتشين. يوفر إثبات العمل (PoW) في بيتكوين أقصى درجات الأمان لتخزين القيمة رغم ارتفاع تكاليف الطاقة. أما إثبات الخدمة (PoS) في إيثريوم، فيتيح تطبيقات سريعة وقابلة للبرمجة مع أقل تأثير بيئي.

يعتمد الاختيار على إعطاء الأولوية للأمان المُثبت مقابل سرعة المعاملات وكفاءة الطاقة والوظائف المُحددة. ومن المُرجح أن يتعايش كلا النهجين، حيث يُؤمّن إثبات العمل (PoW) المعاملات عالية القيمة، وتُشغّل نقاط البيع (PoS) التطبيقات اليومية. العقود الذكية.

مصادر

1. مدرسة كامبردج القاضي الأعمال - دراسة كامبريدج: الطاقة المستدامة ترتفع في تعدين البيتكوين.
2. مركز كامبريدج للتمويل البديل - مؤشر استهلاك الكهرباء بالبيتكوين (CBECI).
3. مركز كامبريدج للتمويل البديل - مؤشر استدامة شبكة بلوكتشين.
4. مؤسسة إثريوم - توثيق التجميعات المعرفة الصفرية.
5. منارة - إحصائيات مشاركة الإيثريوم.