प्रूफ-ऑफ-स्टेक

प्रूफ-ऑफ-स्टेक (पीओएस) प्रोटोकॉल ब्लॉकचेन के लिए कंसेंसस मैकेनिज्म का एक वर्ग है जो संबंधित क्रिप्टोकरेंसी में उनकी होल्डिंग की मात्रा के अनुपात में वैलिडेटर्स का चयन करके काम करता है। ऐसा प्रूफ-ऑफ-वर्क (पीओडब्लू) योजनाओं की कम्प्यूटेशनल लागत से बचने के लिए किया जाता है। क्रिप्टोकरेंसी के लिए पीओएस का पहला कामकाजी उपयोग 2012 में पियरकॉइन था, चूंकि सतह पर यह योजना अभी भी पीओडब्लू जैसी थी।

विवरण
ब्लॉकचेन ट्रांसैक्शन को मान्यता देने के लिए, इसे ब्लॉकचेन से जोड़ा जाना चाहिए, स्टेक ब्लॉकचेन के प्रूफ में संलग्न संस्थाओं को मिंटर्स या वैलिडेटर्स नाम दिया गया है, (वर्क ब्लॉकचेन के प्रूफ में यह वर्क बिटकॉइन माइनिंग द्वारा किया जाता है); अधिकांश प्रोटोकॉल में, वैलिडेटर्स को ऐसा करने के लिए पुरस्कार मिलता है। ब्लॉकचेन को सुरक्षित बनाए रखने के लिए, इसमें किसी दुर्भावनापूर्ण उपयोगकर्ता या समूह को अधिकांश वेरिफिकेशन पर कब्ज़ा करने से रोकने के लिए एक मैकेनिज्म होना चाहिए, पीओएस इसे पूरा करने के लिए यह आवश्यक होता है कि वैलिडेटर्स के पास कुछ मात्रा में ब्लॉकचेन टोकन हों, जिससे पोटेंशियल अटैकर्स को अटैक करने के लिए ब्लॉकचेन पर टोकन का एक बड़ा भाग प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।

प्रूफ ऑफ़ वर्क (पीओडब्ल्यू), एक अन्य सामान्यतः उपयोग किया जाने वाला आम कंसेंसस मैकेनिज्म, ट्रांसैक्शन को वैलिडेट करने के लिए कम्प्यूटेशनल प्रोवेंस के वेरिफिकेशन का उपयोग करता है, जिसके लिए पोटेंशियल अटैकर्स को वैलिडेटर्स नेटवर्क की कम्प्यूटेशनल पावर का एक बड़ा भाग प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। यह भारी मात्रा में ऊर्जा की खपत को प्रोत्साहित करता है। पीओएस अधिक ऊर्जा कुशल है।

प्रारंभिक पीओएस इम्प्लीमेंटेशन कई नवीनतम अटैक्स से त्रस्त थे, जिन्होंने पीओएस प्रोटोकॉल की अनूठी कमजोरियों का लाभ उठाया था। अंततः दो प्रमुख डिज़ाइन उभरे: तथाकथित बीजान्टिन फाल्ट टॉलरेंस-आधारित और चेन-आधारित दृष्टिकोण है। बशीर ने तीन और प्रकार के पीओएस की पहचान की:
 * समिति-आधारित पीओएस (ए.के.ए. नॉमिनेटेड पीओएस (एनपीओएस);
 * स्टेक का डेलीगेटेड प्रूफ (डीपीओएस);
 * स्टेक का लिक्विड प्रूफ (एलपीओएस)

अटैक्स
पीओएस योजनाओं की अतिरिक्त वलनेरबिलिटीज़ सीधे प्रकार से तथा उनके लाभ से संबंधित हैं, ब्लॉकचेन का निर्माण करते समय अपेक्षाकृत कम मात्रा में गणना करनी पड़ती है।

लॉन्ग रेंज अटैक्स
कंप्यूटिंग पावर की कम मात्रा अटैक्स में सम्मिलित एक वर्ग की अनुमति देती है जो मुख्य ब्लॉकचेन के एक नॉन-नेग्लिजिबल भाग को अपहृत संस्करण के साथ परिवर्तित कर देती है। इन अटैक्स को साहित्य में भिन्न-भिन्न नामों से बुलाया जाता है, लॉन्ग रेंज, अल्टरनेटिव हिस्ट्री, अलटरनेट हिस्ट्री, हिस्ट्री रिविज़न, और आवश्यक गणनाओं की भारी मात्रा के कारण पीओडब्ल्यू योजनाओं में अव्यवहार्य हैं। ब्लॉकचेन के प्रारंभिक चरण पुनर्लेखन के लिए अधिक मैलिएबल होते हैं, क्योंकि उनमें स्टेकहोल्डर्स का बहुत छोटा समूह सम्मिलित होने की संभावना होती है, जिससे कोलयूज़न सरल हो जाता है। यदि प्रति-ब्लॉक और प्रति ट्रांसैक्शन पुरस्कार प्रस्तुत किया जाता है, तो दुर्भावनापूर्ण समूह, उदाहरण के लिए, पूरे इतिहास को फिर से कर सकता है और इन पुरस्कारों को एकत्र कर सकता है।

क्लासिक "शॉर्ट-रेंज" अटैक (बरिबेरी अटैक) जो श्रृंखला के केवल एक छोटे से टेल वाले भाग को फिर से लिखना भी संभव है।

नथिंग स्टेक
चूंकि वैलिडेटर्स को प्रक्रिया पर बड़ी मात्रा में कंप्यूटिंग पावर (और इस प्रकार धन) खर्च करने की आवश्यकता नहीं होती है, वे नथिंग-एट-स्टेक अटैक के प्रति संवेदनशील हैं: एक सफल वेरिफिकेशन में भागीदारी से वैलिडेटर्स की कमाई बढ़ जाती है, इसलिए एक अंतर्निहित है, वैलिडेटर्स को उनके द्वारा सबमिट किए गए सभी चेन फोर्क्स को स्वीकार करने के लिए प्रोत्साहन, इस प्रकार वेरिफिकेशन शुल्क अर्जित करने की संभावना बढ़ जाती है। पीओएस योजनाएं इतिहास में किसी भी बिंदु से प्रारंभ होने वाले ब्लॉकचेन विकल्पों (कॉस्ट्लेस्स सिमुलेशन) के कम लागत वाले निर्माण को सक्षम बनाती हैं, इन फोर्क्स को उत्सुक वैलिडेटर्स को सबमिट करने से सिस्टम की स्थिरता को खतरा होता है। यदि यह स्थिति बनी रहती है, तो यह दोहरे खर्च की अनुमति दे सकती है, जहां एक डिजिटल टोकन को एक से अधिक बार खर्च किया जा सकता है। परस्पर विरोधी श्रृंखलाओं को मान्य करने वाले वैलिडेटर्स को दंडित करके इसे कम किया जा सकता है (इकोनॉमिक फ़िनलिटी) या पुरस्कारों की संरचना करके ताकि संघर्ष उत्पन्न करने के लिए कोई आर्थिक प्रोत्साहन न हो जायें इसलिए बीजान्टिन फॉल्ट टॉलरेंस आधारित पीओएस को सामान्यतः इस खतरे के खिलाफ मजबूत माना जाता है।

बरिबेरी अटैक
बरिबेरी अटैक, जहां अटैकर्स आर्थिक रूप से कुछ वैलिडेटर्स को ब्लॉकचेन के अपने फोर्क को सहमति देने के लिए प्रेरित करते हैं, जिससे पीओएस को बढ़ाया जाता है, क्योंकि इतिहास के एक बड़े भाग को फिर से लिखने से एक बार अमीर स्टेकहोल्डर्स की कोलयूज़न हो सकती है जो अब कुछ समय पहले आवश्यक बहुमत का दावा करने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में स्टेक नहीं रखते हैं, और वहां से वैकल्पिक ब्लॉकचेन को विकसित करते हैं, यह ऑपरेशन पीओएस योजना में ब्लॉक जोड़ने की कम कंप्यूटिंग लागत से संभव हुआ है।

चेन आधारित पीओएस
यह अनिवार्य रूप से पीओडब्ल्यू योजना का एक संशोधन है, जहां प्रतियोगिता कम से कम समय में समान पहेली को समाधान करने के लिए क्रूर बल लगाने पर आधारित नहीं है, अपितु प्रतिभागी की स्टेक के आधार पर पहेली की कठिनाई को भिन्न-भिन्न करने पर आधारित है; पहेली का समाधान हो जाता है यदि घड़ी की टिक-टिक पर (|| संयोजन है):
 * $$Hash(ProposedNewBlock || ClockTime) < target * StakeValue $$
 * उच्च-मूल्य वाले स्टेकहोल्डर्स के लिए पहेली का समाधान करने के लिए आवश्यक छोटी मात्रा में गणना अत्यधिक हार्डवेयर से बचने में सहायता करती है।

नॉमिनेटेड पीओएस (एनपीओएस)
इसे "समिति-आधारित" के रूप में भी जाना जाता है, इस योजना में वेरिफिएबले रैंडम फंक्शन का उपयोग करके वैलिडेटर्स की एक समिति का चुनाव सम्मिलित होता है जिसमें उच्च स्टेक के साथ चुने जाने की संभावनाएं होती हैं। इसके पश्चात वैलिडेटर्स बेतरतीब प्रकार से ब्लॉक तैयार करते हैं। एनपीओएस का उपयोग ऑरोबोरोस प्राओस और बीएबीइ द्वारा किया जाता है।

बीएफटी-आधारित पीओएस
बीएफटी पीओएस युग की रूपरेखा (श्रृंखला में एक ब्लॉक जोड़ना) इस प्रकार है: यह योजना तब तक काम करती है जब तक कि एक तिहाई से अधिक वैलिडेटर्स बेईमान न हों, बीएफटी योजनाओं का उपयोग टेंडरमिंट और कैस्पर एफएफजी में किया जाता है।
 * 1) प्रस्तावित ब्लॉक वाले एक प्रस्तावक को अस्थायी पूल में जोड़कर यादृच्छिक रूप से चुना जाता है, जिसका उपयोग केवल एक कंसेंसस वाले ब्लॉक का चयन करने के लिए किया जाता है।
 * 2) अन्य प्रतिभागी, वैलिडेटर्स, पूल प्राप्त करते हैं, वेरिफिकेशन करते हैं, और एक के लिए वोट करते हैं।
 * 3) बीएफटी कंसेंसस का उपयोग सबसे अधिक वोट वाले ब्लॉक को अंतिम रूप देने के लिए किया जाता है।

डेलीगेटेड प्रूफ ऑफ़ स्टेक (डीपीओएस)
स्टेक का प्रूफ डेलीगेटेड सिस्टम दो-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग करती हैं: पहला, स्टेकहोल्डर एक वेरिफिकेशन समिति का चुनाव करते हैं, यानी विटनैस, अपने स्टेक के अनुपात में मतदान करके, फिर विटनैस राउंड रोबिन में ट्यून लेते हैं, नवीनतम ब्लॉक प्रस्तावित करने का फैशन, जिस पर विटनैसों द्वारा मतदान किया जाता है, सामान्यतः बीएफटी-जैसे फैशन में चूंकि कई अन्य पीओएस योजनाओं की तुलना में डीपीओएस में कम वैलिडेटर्स हैं, इसलिए आम कंसेंसस तेजी से स्थापित की जा सकती है। इस योजना का उपयोग ईओएस, लिस्क, ट्रॉन सहित कई श्रृंखलाओं में किया जाता है।

लिक्विड प्रूफ ऑफ़ स्टेक (एलपीओएस)
लिक्विड पीओएस में स्टेक वाला कोई भी व्यक्ति स्वयं को वैलिडेटर्स घोषित कर सकता है, लेकिन छोटे धारकों के लिए कुछ लाभों (जैसे आवधिक भुगतान) के बदले में बड़े खिलाड़ियों को अपने मतदान अधिकार सौंपना समझदारी है। एक बाज़ार स्थापित किया गया है जहाँ वैलिडेटर्स शुल्क, प्रतिष्ठा और अन्य कारकों पर प्रतिस्पर्धा करते हैं। टोकन धारक किसी भी समय अपना समर्थन किसी अन्य वैलिडेटर्स पर स्विच करने के लिए स्वतंत्र हैं। टीज़ोस में एलपीओएस का उपयोग किया जाता है।

'स्टेक' परिभाषा
स्टेक की उपयुक्त परिभाषा इम्प्लीमेंटेशन से इम्प्लीमेंटेशन तक भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, कुछ क्रिप्टोकरेंसी सिक्का युग की अवधारणा का उपयोग करते हैं, जो एक वैलिडेटर्स की स्टेक को परिभाषित करने के लिए केवल टोकन की संख्या के अतिरिक्त, एक उपयोगकर्ता द्वारा उन्हें धारण करने की मात्रा के साथ टोकन की संख्या का उत्पाद है।

इम्प्लीमेंटेशन
प्रूफ-ऑफ-स्टेक क्रिप्टोकरेंसी का पहला वर्कात्मक इम्प्लीमेंटेशन पीरकॉइन था, जिसे 2012 में प्रस्तुत किया गया था। अन्य क्रिप्टोकरेंसी, जैसे ब्लैककॉइन, अगला, कार्डानो (क्रिप्टोक्यूरेंसी प्लेटफ़ॉर्म) , और अल्गोरंड ने इसका अनुसरण किया था। चूंकि, 2017 तक, पीओएस क्रिप्टोकरेंसी अभी भी प्रूफ-ऑफ-वर्क क्रिप्टोकरेंसी के रूप में व्यापक रूप से उपयोग नहीं की गई थी।

सितंबर 2022 में, एथेरेयम, 2022 में दुनिया की दूसरी सबसे बड़ी क्रिप्टोकरेंसी, प्रूफ ऑफ़ वर्क से प्रूफ ऑफ़ स्टेक कंसेंसस मैकेनिज्म कई प्रस्तावों के पश्चात और कुछ देरी से सिस्टम में परिवर्तित हो गयी थी।

सुरक्षा
आलोचकों ने तर्क दिया है कि वर्क मॉडल के प्रमाण की तुलना में स्टेक मॉडल का प्रमाण कम सुरक्षित है।

केंद्रीकरण
आलोचकों ने तर्क दिया है कि प्रूफ ऑफ़ स्टेक से क्रिप्टोक्यूरेंसी ब्लॉकचेन को प्रूफ ऑफ़ वर्क की तुलना में अधिक केंद्रीकृत होने की संभावना होगी क्योंकि सिस्टम उन उपयोगकर्ताओं का पक्ष लेता है जिनके पास बड़ी मात्रा में क्रिप्टोकरेंसी है, जिसके परिणामस्वरूप उन उपयोगकर्ताओं को बढ़ावा मिल सकता है जिनके पास बड़ी मात्रा में क्रिप्टोकरेंसी है। क्रिप्टो ब्लॉकचेन के प्रबंधन और दिशा पर प्रमुख प्रभाव पड़ता है।

ऊर्जा खपत
2021 में लंदन विश्वविद्यालय के एक अध्ययन में पाया गया कि सामान्यतः प्रूफ-ऑफ-वर्क आधारित बिटकॉइन की ऊर्जा खपत सबसे अधिक खपत वाले प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम की तुलना में लगभग एक हजार गुना अधिक थी, जिसका अध्ययन सबसे अधिक के अनुसार भी किया गया था। अनुकूल परिस्थितियां और यह कि स्टेक सिस्टम के अधिकांश प्रूफ कॉन्फ़िगरेशन में कम ऊर्जा खपत का कारण बनते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि अनुमति प्राप्त सिस्टम के साथ प्रूफ ऑफ़ स्टेक के लिए ऊर्जा की खपत कम वैलिडेटर्स का उपयोग करती है, अनुमति-रहित सिस्टम की तुलना में अधिक कुशल थे जो वैलिडेटर्स का बिल्कुल भी उपयोग नहीं करते हैं। वे बड़े पैमाने पर प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम की ऊर्जा खपत का भी पता नहीं लगा सके, क्योंकि रिपोर्ट के समय ऐसा कोई सिस्टम उपस्थित नहीं थी।

जनवरी 2022 में यूरोपीय प्रतिभूति और बाजार प्राधिकरण के उपाध्यक्ष एरिक थेडेन ने यूरोपीय संघ से कम ऊर्जा खपत के कारण प्रूफ ऑफ़ स्टेक मॉडल के पक्ष में वर्क मॉडल के प्रूफ पर प्रतिबंध लगाने का आह्वान किया था।

15 सितंबर 2022 को, एथेरियम ने मर्ज नामक अपग्रेड प्रक्रिया में अपनी कंसेंसस (कंप्यूटर विज्ञान) को प्रूफ-ऑफ-वर्क से प्रूफ-ऑफ-स्टेक में परिवर्तित कर दिया था। इससे एथेरियम के ऊर्जा उपयोग में 99% की कटौती हुई है।

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