اثبات کار (PoW) سیستمی را توصیف می‌کند که برای جلوگیری از استفاده‌های بیهوده یا مخرب قدرت محاسباتی، مانند ارسال ایمیل‌های هرزنامه یا راه‌اندازی حملات انکار سرویس، به تلاشی نه چندان ناچیز اما امکان‌پذیر نیاز دارد. این مفهوم متعاقباً توسط هال فینی در سال 2004 از طریق ایده "اثبات کار قابل استفاده مجدد" با استفاده از الگوریتم هش SHA-256 برای تضمین پول دیجیتال اقتباس شد.

پس از معرفی آن در سال 2009، بیت کوین به اولین کاربرد گسترده ای از ایده PoW فینی تبدیل شد (فینی همچنین دریافت کننده اولین تراکنش بیت کوین بود). اثبات کار اساس بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر را نیز تشکیل می دهد که امکان اجماع ایمن و غیرمتمرکز را فراهم می کند.

بیت کوین یک ارز دیجیتال است که زیربنای آن نوعی دفتر کل توزیع شده به نام «بلاک چین» است. این دفتر کل حاوی رکوردی از تمام تراکنش‌های بیت‌کوین است که در «بلوک‌های» متوالی مرتب شده‌اند، به طوری که هیچ کاربری اجازه ندارد هر یک از دارایی‌های خود را دو بار خرج کند. به منظور جلوگیری از دستکاری، دفتر عمومی یا «توزیع شده» است. نسخه تغییر یافته به سرعت توسط سایر کاربران رد می شود.

روشی که کاربران در عمل دستکاری را تشخیص می‌دهند از طریق هش‌ها، رشته‌های طولانی اعداد است که به عنوان اثبات کار عمل می‌کنند. مجموعه ای از داده ها را از طریق یک تابع هش قرار می دهند (بیت کوین از SHA-256 استفاده می کند) و تنها یک هش ایجاد می کند.

حتی یک تغییر کوچک در هر بخشی از داده های اصلی منجر به یک هش کاملاً غیرقابل تشخیص می شود. اندازه مجموعه داده اصلی هر چه باشد، هش تولید شده توسط یک تابع معین به همان طول خواهد بود. هش یک تابع یک طرفه است: نمی توان از آن برای به دست آوردن داده های اصلی استفاده کرد، فقط برای بررسی اینکه داده هایی که هش را ایجاد کرده اند با داده های اصلی مطابقت دارند یا خیر استفاده می شود.

ایجاد هر هش برای مجموعه‌ای از تراکنش‌های بیت‌کوین برای یک کامپیوتر مدرن بی‌اهمیت است، بنابراین برای تبدیل این فرآیند به «کار»، شبکه بیت‌کوین سطح معینی از «سختی» را تعیین می‌کند. این تنظیم به گونه‌ای تنظیم می‌شود که تقریباً هر 10 دقیقه یک بلوک جدید، با ایجاد یک هش معتبر، به بلاک چین اضافه می‌شود.

اثبات کار در ابتدا به عنوان راه حل پیشنهادی برای مشکل رو به رشد ایمیل های هرزنامه ایجاد شد.

استخراج یک فرآیند رقابتی است، اما بیشتر یک قرعه کشی است تا یک مسابقه. به طور متوسط، یک نفر هر ده دقیقه یک مدرک قابل قبول از کار تولید می کند، اما اینکه چه کسی خواهد بود، حدس هر کسی است. ماینرها گرد هم می آیند تا شانس خود را برای استخراج بلاک ها افزایش دهند، که کارمزد تراکنش و برای مدت محدودی پاداش بیت کوین های تازه ایجاد شده را دریافت می کند.

اثبات کار، تغییر هر یک از جنبه های بلاک چین را بسیار دشوار می کند، زیرا چنین تغییری مستلزم استخراج مجدد همه بلوک های قبلی است. همچنین انحصار قدرت محاسباتی شبکه را برای کاربر یا مجموعه ای از کاربران دشوار می کند، زیرا ماشین آلات و توان مورد نیاز برای تکمیل توابع هش گران هستند.

اثبات سهام، میزان کار محاسباتی مورد نیاز برای تأیید بلوک‌ها و تراکنش‌هایی را کاهش می‌دهد که بلاک چین و در نتیجه یک ارز دیجیتال را ایمن نگه می‌دارند. اثبات سهام روش تأیید بلوک ها را با استفاده از ماشین های صاحبان سکه تغییر می دهد. صاحبان سکه های خود را به عنوان وثیقه برای شانس اعتبارسنجی بلوک ها ارائه می دهند. صاحبان سکه با سکه های شرط بندی شده به "اعتبار کننده" تبدیل می شوند.

اعتبارسنجی‌ها سپس به‌طور تصادفی انتخاب می‌شوند تا بلوک را تأیید کنند. این سیستم به جای استفاده از مکانیزم مبتنی بر رقابت مانند اثبات کار، افرادی را که محاسبه می کنند را تصادفی می‌کند.

برای تبدیل شدن به یک اعتبار سنج، صاحب سکه باید مقدار مشخصی از سکه ها را "سهم" کند. به عنوان مثال، اتریوم به 32 اتریوم نیاز دارد تا قبل از اینکه کاربر بتواند اعتبار دهنده شود. بلاک ها توسط بیش از یک اعتبار سنجی تایید می شوند و زمانی که تعداد خاصی از اعتبار سنجی ها صحت بلوک را تأیید کنند، نهایی شده و بسته می شود.

مکانیسم‌های اثبات سهام مختلف ممکن است از روش‌های متفاوتی برای اعتبارسنجی بلاک‌ها استفاده کنند، وقتی اتریوم به PoS منتقل می‌شود، از خرده‌ها برای ارسال تراکنش‌ها استفاده می‌کند. یک اعتبار سنجی تراکنش ها را تأیید می کند و آنها را به یک بلوک خرد اضافه می کند، که حداقل به 128 اعتبار سنجی برای تأیید آن نیاز دارد.

اثبات سهام برای کاهش نگرانی های مقیاس پذیری و پایداری محیطی پیرامون پروتکل اثبات کار (PoW) طراحی شده است. اثبات کار یک رویکرد رقابتی برای تأیید تراکنش‌ها است که به طور طبیعی افراد را تشویق می‌کند تا به دنبال راه‌هایی برای کسب مزیت باشند، به‌ویژه که ارزش پولی در میان است.

ماینرهای بیت کوین با تایید تراکنش ها و بلاک ها بیت کوین به دست می آورند. با این حال، آنها هزینه های عملیاتی خود مانند برق و اجاره را با ارز فیات پرداخت می کنند. آنچه واقعاً در آن زمان اتفاق می افتد این است که ماینرها در حال تبادل انرژی با ارزهای دیجیتال هستند. مقدار انرژی مورد نیاز برای استخراج ارز دیجیتال اثبات کار عمیقاً بر پویایی قیمت و سودآوری بازار تأثیر می گذارد. جنبه‌های زیست‌محیطی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند، زیرا استخراج PoW به اندازه یک کشور کوچک انرژی مصرف می‌کند

مکانیسم PoS به دنبال حل این مشکلات با جایگزینی مؤثر قدرت محاسباتی است که به موجب آن توانایی استخراج افراد توسط شبکه تصادفی می شود. این بدان معناست که مصرف انرژی باید به شدت کاهش یابد زیرا استخراج کنندگان دیگر نمی توانند برای کسب مزیت به مزارع عظیم سخت افزار تک منظوره تکیه کنند.

حمله 51 درصدی که مدت‌ها به عنوان یک تهدید برای طرفداران ارزهای دیجیتال مطرح می‌شد، در هنگام استفاده از PoS نگران‌کننده است، اما بسیار بعید است. حمله 51 درصدی زمانی است که شخصی 51 درصد از یک ارز دیجیتال را کنترل می کند و از این اکثریت برای تغییر زنجیره بلوک استفاده می کند. در PoS، یک گروه یا فرد باید مالک 51 درصد از ارز دیجیتال سهام باشد.

نه تنها داشتن 51 درصد از ارز رمزنگاری شده بسیار پرهزینه است، بلکه ارزهای سهامدار وثیقه ای برای امتیاز «استخراج» است. ماینر(هایی) که تلاش می کنند از طریق حمله 51 درصدی یک بلوک را برگردانند، تمام سکه های شرط بندی شده خود را از دست می دهند. این انگیزه ای برای ماینرها ایجاد می کند تا با حسن نیت به نفع ارز دیجیتال و شبکه عمل کنند.

اکثر سیستم‌های PoS دارای ویژگی‌های امنیتی بسیار قوی هستند که به امنیت ذاتی پشت بلاک چین و مکانیسم‌های PoS اضافه می‌کنند.

این واقعیت که شما به مقدار قابل توجهی از قدرت محاسباتی نیاز دارید، بیش از توانایی یک فرد معمولی، به این معنی است که جامعه ماینرها کوچکتر و انحصاری تر می شود.

این از نظر تئوری مخالف ایده اصلی تمرکززدایی است که زیربنای ارزهای دیجیتال است، اما در واقع چندین استخر استخراج وجود دارد که بیش از 51 درصد قدرت محاسباتی دارند ( رقمی که امکان حمله به شبکه توسط ماینرها) صراحتاً بسیار دشوار به نظر می رسد.

PoS سریع‌تر و کارآمدتر از سیستم PoW خواهد بود، زیرا از نظر فنی هر کسی می‌تواند ماینر شود، و مقیاس خطی را نسبت به درصد بلوک‌هایی که ماینر می‌تواند تأیید کند، ارائه می‌کند، زیرا بر اساس سهمیه ارز دیجیتال متعلق به آن است.

در واقع، پلتفرم‌های بزرگی مانند اتریوم تصمیم گرفته‌اند با استفاده از این پروتکل برای تأیید تراکنش‌ها، به این سیستم سوئیچ کنند.

رقابت فناورانه بر سر پروتکل ها و الگوریتم هایی که آینده اینترنت را تعریف می کنند تازه در آغاز است. هیچ کس نمی تواند تعیین کند که چه کسی امروز موفق خواهد شد زیرا راه حل های اتخاذ شده همچنان در حال تکامل هستند.