الگوریتم اجماع چیست؛ تراکنش‌ها در شبکه‌های بلاکچین چطور تایید می‌شوند؟
آشنایی با انواع الگوریتم اجماع
الگوریتم اجماع چیست؟ این اصطلاحی است که در بیشتر مطالب مربوط به رمز ارزها، با آن روبه‌رو می‌شویم. می‌دانیم که بلاکچین یک شبکه غیرمتمرکز توزیع شده است که قصد دارد تغییرناپذیری و امنیت را در داده‌ها ایجاد کند، اما این هدف بدون مرجع مرکزی برای تایید تراکنش‌ها، به سیستمی نیاز دارد که هر تراکنش در یک شبکه بلاکچین را امن و معتبر تلقی کند. (لینک پیشنهادی: خرید ارز دیجیتال)
از آنجا که بلاکچین به صورت غیرمتمرکز عمل کرده و حجم زیادی از معاملات را در زمان واقعی ثبت می‌کند، ممکن است پیچیدگی وجود داشته باشد. نکته اصلی این است که باید بر سر تایید تراکنش‌ها به توافق رسید، در غیر این صورت موارد مخربی مانند حملات دوبار خرج کردن ممکن است رخ دهد. اینجاست که الگوریتم اجماع به عنوان روشی برای توافق، مطرح می‌شود.
با کیوسک آکادمی همراه باشید تا ببینیم که الگوریتم اجماع چیست.
مطالعه بیشتر: بلاکچین چیست؟
الگوریتم اجماع چیست؟
الگوریتم اجماع مکانیزمی در علوم کامپیوتر است که برای ایجاد توافق بر روی یک مقدار داده واحد در فرآیندها یا سیستم‌های توزیع شده استفاده می‌شود. یک الگوریتم اجماع پروتکلی است که از طریق آن کاربران شبکه بلاکچین در مورد وضعیت داده‌های موجود در دفتر کل، به توافق مشترک (اجماع) می‌رسند و می‌توانند در یک محاسبات توزیع‌شده به همتایان ناشناس اعتماد کنند.
برای شبکه‌های بلاکچین، الگوریتم‌های اجماع یک عنصر اساسی هستند. چون آنها یکپارچگی و امنیت این سیستم‌های محاسباتی توزیع شده را حفظ می‌کنند. در این مقاله، ما انواع مختلف سیستم‌های اجماع بلاکچین را که امروزه متداول هستند، بررسی میکنیم و به شما می‌گوییم که الگوریتم اجماع چیست.
مطالعه بیشتر: اندازه بلاک
الگوریتم اجماع چگونه کار می‌کند؟
در هر سیستم متمرکز، مانند پایگاه داده‌ای که اطلاعات کلیدی مربوط به گواهینامه‌های رانندگی در یک کشور را در اختیار دارد، یک مدیر مرکزی اختیار نگهداری و به‌روزرسانی پایگاه داده را بر عهده می‌گیرد. وظیفه ایجاد هرگونه به‌روزرسانی (مانند افزودن، حذف، به‌روزرسانی نام افرادی که دارای مجوزهای خاصی هستند) توسط یک مقام مرکزی انجام می‌شود که تنها مسئول حفظ سوابق واقعی است.
مطالعه بیشتر: مورتورهای جستجوی مبتنی بر بلاکچین
بلاکچین‌های عمومی که به‌عنوان سیستم‌های غیرمتمرکز و خودتنظیم عمل می‌کنند، در مقیاس جهانی و بدون هیچ مجوز واحد فعال هستند. بلاکچین‌ها شامل مشارکت صدها هزار شرکت‌کننده هستند که در زمینه تایید و احراز هویت معاملات در بلاکچین و فعالیت‌های استخراج بلاک کار می‌کنند.
در چنین وضعیت در حال تغییر بلاکچین، این دفاتر عمومی به اشتراک گذاشته‌شده، به مکانیزم کارآمد، عادلانه، کاربردی، قابل اعتماد و ایمن نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که تمام معاملات در شبکه واقعی هستند و همه شرکت‌کنندگان بر روی اجماع به توافق می‌رسند. این وظیفه بسیار مهم با مکانیزم اجماع انجام می‌شود. اجماع مجموعه‌ای از قوانین است که در مورد مشروعیت مشارکت‌های مختلف شرکت‌کنندگان بلاکچین تصمیم می‌گیرد.
مطالعه بیشتر: محدویت‌های بلاکچین
انواع الگوریتم‌های اجماع
تا به اینجا متوجه شدیم الگوریتم اجماع چیست. تنها هدف پروتکل اجماع این است که به گره (کامپیوتر متصل به شبکه بلاکچین) امکان برقراری ارتباط بین خود و مجموعه‌ای از معاملات معتبر را، که می‌تواند به دفتر کل اضافه شود، ارائه دهد. این سیستم برای جلوگیری از افزودن معاملات و بلوک‌های کاذب طراحی شده است. نوع مکانیسم مورد استفاده بستگی به نوع شبکه دارد که در ادامه چند مورد از پرکاربردترین انواع آن را بررسی میکنیم.
اثبات کار (PoW) در الگوریتم اجماع چیست
همانطور که در مقالات قبلی گفتیم، اثبات کار در حال حاضر رایج‌ترین و یکی از قوی‌ترین مکانیسم‌های اجماع برای فناوری بلاکچین است. ماینرها قبل از تایید بلوک به دفتر کل، باید معماهای پیچیده ریاضی را در بلوک جدید حل کند. پس از حل معما، راه حل به سایر ماینرها ارسال شده و قبل از پذیرش، توسط آنها تایید می‌شود.
شبکه اصلی بلاکچین با تایید هر معامله با استفاده از مکانیزم اثبات کار، در برابر هزینه‌های مضاعف محافظت می‌کند. اگر کسی سعی کند یک تراکنش را تکرار کند، شبکه نشان می‌دهد که این تراکنش تقلبی است و پذیرفته نمی‌شود. پس از تایید تراکنش، نمی‌توان یک پول را دوبار خرج کرد.
مطالعه بیشتر: فورک در بلاچین چیست؟
اثبات سهام (PoS)
الگوریتم اجماع اثبات سهام در سال 2011 به عنوان جایگزینی برای اثبات کار ایجاد شد. اگرچه اثبات کار و اثبات سهام اهداف مشابهی دارند، اما تفاوت‌ها و ویژگی‌های اساسی را ارائه می‌دهند، به ویژه در هنگام اعتبارسنجی بلوک‌های جدید در شبکه بلاکچین.
الگوریتم اجماع اثبات سهام که در آن بلوک‌ها بر اساس سهم شرکت‌کنندگان در شبکه اعتبارسنجی می‌شود، با اثبات کار متفاوت است. در اثبات سهام، بر خلاف حل مسائل ریاضی پیچیده، اعتبارسنج‌ها منابع را بیشتر در قالب ارز دیجیتال یا توکن قرار می‌دهند. اعتبارسنج هر بلوک بر اساس میزان توان محاسباتی که در شبکه قرار می‌دهد، به طور تصادفی از بین ذینفعان انتخاب می‌شود.
مطالعه بیشتر: تفاوت دیتابیس و بلاکچین
هر سیستم PoS ممکن است الگوریتم را به طرق مختلف پیاده‌سازی کند، اما به‌طور کلی، بلاکچین توسط یک فرایند انتخاباتی شبه تصادفی که تخصیص یک گره را در نظر می‌گیرد، ایمن می‌شود. بلاک چین اتریوم، که از نظر فعالیت توسعه‌دهندگان بزرگترین شبکه بلاکچین در جهان محسوب می‌شود، در تلاش برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه و کاهش هدر رفت بیش از حد برق، از الگوریتم اثبات سهام استفاده کرده است.
تحمل خطای بیزانس (BFT)
نام BFT از راه حل «مساله ژنرال‌های بیزانس» گرفته شده است. تحمل خطای بیزانس، بیشترین میزان خطایی است که شبکه می‌تواند تحمل کند و بدون مشکل به کار خود ادامه دهد. اما مفهوم مساله ژنرال‌های بیزانس چیست؟
چند ژنرال یک شهر را در محاصره خود درآوردند. هر ژنرال ارتش مخصوصی دارد. حالا چالش این است که ژنرال‌ها باید بر سر اینکه چگونه به شهر حمله کنند، به اتفاق نظر برسند. اگر به توافق نرسند، حمله آنها موفق نخواهد بود. ژنرال‌ها باید با استفاده از پیام با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، اما این پیام‌ها قابل اعتماد نیستند چون احتمال دارد پیام به مقصد نرسد یا جعل شود. در بلاکچین هم چنین مساله‌ای وجود دارد.
مطالعه بیشتر: پل بلاکچین
تحمل خطالی بیزانس برای رفع مشکل گره سرکش یا غیرقابل اعتماد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر هر یک از اعضای جامعه اطلاعات ناسازگاری را در مورد معاملات به دیگران ارسال کند، قابلیت اطمینان بلاکچین از بین می‌رود و هیچ مرجع مرکزی نمی‌تواند برای اصلاح آن وارد عمل شود.
برای حل این مشکل، اثبات کار پیش‌تر تحمل خطای بیزانس را از طریق قدرت پردازشی خود ارائه می‌داد. از سوی دیگر، اثبات سهام به راه حل قطعی‌تری نیاز دارد. گره‌ها به طور منظم برای شناسایی تراکنش واقعی رای می‌دهند. استفاده از نسخه اثبات سهام که با BFT کار می‌کند، امیدوارکننده‌ترین روش برای تایید تراکنش‌های بلاکچین به نظر می‌رسد.
مطالعه بیشتر: کاربردهای بلاکچین
تحمل خطای بیزانس عملی (PBFT)
«تحمل خطای بیزانس عملی» اولین راه حل برای دستیابی به اجماع در صورت شکست بیزانس است. رمز ارزهای استلار و ریپل هم از این مکانیزم استفاده می‌کنند. در مکانیسم PBFT ، هر «ژنرال» یک حالت داخلی را مدیریت می‌کند که وضعیت اطلاعات جاری را نشان می‌دهد. پس از دریافت پیام، ژنرال از آن برای شروع یک فرآیند محاسبه استفاده می‌کند. پس از نتیجه‌گیری، ژنرال تصمیم را با سایر ژنرال‌های سیستم به اشتراک می‌گذارد. یک تصمیم اجماعی بر اساس تعداد کل تصمیمات ارائه شده توسط همه ژنرال‌ها گرفته می‌شود. این رویکرد هزینه‌های ناچیزی را بر عملکرد سرویس تکراری تحمیل می‌کند.
مطالعه بیشتر: دفتر توزیع شده در بلاکچین
اثبات سهام اعطایی (DPoS) در الگوریتم اجماع چیست
اثبات سهام اعطایی، نوعی دیگر از الگوریتم اجماع است که بر اساس سیستم‌های رای‌گیری عمل می‌کند. همچنین در آن «نمایندگان» به اعتبارسنج‌های مورد علاقه خود رای می‌دهند تا به اجماع بلوک‌های جدید کمک کنند. همچنین این اعتبارسنج‌ها مسئول تایید تراکنش‌ها و حفظ شبکه بلاکچین هستند و در ازای انجام این کار با هزینه تراکنش پاداش دریافت می‌کنند. علاوه بر این، قدرت هر رای‌دهنده متناسب با اندازه سهام شبکه است. پروژه‌های بلاکچین مانند رمز ارزهای ایاس، بیت‌شیرز، استیم، تزوس و غیره از الگوریتم اجماع DPoS برای اعتبار تراکنش‌ها استفاده می‌کنند.
مطالعه بیشتر: دوبار خرج کردن در بلاکچین
بسیاری از کارشناسان هم آن را نسخه دموکراتیک سیستم اثبات ریسک اجماع می‌نامند، چون بر اساس فرایند رای‌گیری عمل کرده و نمایندگان را به جای گره‌های شبکه مستقل انتخاب می‌کند. به گفته کارشناسان، DPoS می‌تواند حجم معاملات بیشتر و زمان‌های تایید سریع‌تر را نسبت به مکانیسم‌های اجماع اثبات سهام و اثبات کار مدیریت کند. چون تعداد محدودی از گره‌های شبکه یا شاهدان معتمد، برای تایید داده‌ها در هر بلوک جدید از زنجیره شبکه، مورد نیاز است.
اثبات فعالیت (PoA)
اثبات فعالیت به عنوان یک ساختار تشویقی جایگزین برای استخراج‌کنندگان بیت کوین ابداع شد. این مکانسیم هر دو روش اجماع اثبات کار و اثبات سهام را با یکدیگر ترکیب می‌کند. در اثبات فعالیت، ماینرها با رویکرد اثبات کار شروع به حل معما می‌کنند. اگر بلوک‌های استخراج شده هیچ‌گونه تراکنشی نداشته باشند، سیستم به اثبات سهام تغییر خواهد کرد.
بر اساس اطلاعات بلاک، گروهی از اعتبارسنج‌ها برای امضای بلاک جدید انتخاب می‌شوند. اگر اعتبارسنج صاحب سکه بیشتری باشد، بیشترین شانس را برای انتخاب شدن دارد. به محض اینکه اعتبارسنج‌های انتخاب‌شده، الگو را امضا کنند، یک بلاک ایجاد می‌شود. اگر اعتبارسنج‌ها نتوانند بلاک را تکمیل کنند، گروه جدیدی از اعتبارسنج‌ها انتخاب می‌شوند و این روند تا زمانی ادامه می‌یابد که یک بلاک میزان لازم از امضای صحیح و تایید اعتبارسنج‌ها را دریافت کند. پاداش بین ماینرها و اعتبارسنج‌ها تقسیم می‌شود.
اثبات فعالیت به انرژی زیادی مانند اثبات کار و اثبات سهام نیاز دارد. دکرد (Decred) تنها سکه‌ای است که در حال حاضر از روش اثبات فعالیت برای اعتبارسنجی استفاده می‌کند.
مطالعه بیشتر: ارتفاع بلاک در بلاکچین
اثبات ظرفیت (PoC)
این مکانیزم الگوریتم اجماع با دیگر روش‌ها متفاوت است. در اینجا هزینه فضای هارد دیسک (نوعی فضای ذخیره سازی اطلاعات) خود را پرداخت می‌کنید. هرچه فضای هارد دیسک شما بیشتر باشد، احتمال اینکه بلاک بعدی را استخراج کرده و پاداش دریافت کنید، بیشتر است.
قبل از استخراج، الگوریتم اثبات ظرفیت تعداد زیادی مجموعه داده تولید می‌کند که به‌عنوان «پلات» شناخته می‌شوند. آنها را بر روی هارد دیسک خود ذخیره می‌کنید. هرچه تعداد قطعات پلات بیشتر باشد، شانس بیشتری برای یافتن بلوک بعدی خواهید داشت. برای استفاده از این مکانیزم، باید هزینه زیادی را صرف فضای هارد دیسک کنید. ارز دیجیتال برست‌کوین تنها ارز دیجیتالی است که از اثبات ظرفیت استفاده می‌کند.
مطالعه بیشتر: اثبات دانش صفر
اثبات زمان سپری‌شده (PoET)
سیستم اجماع زمان سپری‌شده توسط شرکت اینتل (یک شرکت تولید قطعات کامپیوتری) برای حل چالش محاسباتی «انتخاب رهبر تصادفی» ایجاد شد. این الگوریتم در حال حاضر توسط بسیاری از بلاکچین‌های خصوصی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در روش اثبات زمان سپری‌شده، «تایمر» برای هر گره متفاوت است. به هر شرکت‌کننده در شبکه یک زمان تصادفی اختصاص داده می‌شود تا منتظر بماند. اولین شرکت‌کننده‌ای که انتظار را به پایان می‌رساند، بلاک بعدی را به بلاکچین اضافه خواهد کرد.
اثبات سوزاندن (PoB)
در روش اثبات سوازندن، به جای صرف هزینه برای تجهیزات کامپیوتری گران قیمت، شما سکه‌ها را با ارسال به آدرس‌هایی که قابل بازیابی نیستند می‌سوزانید. می‌توانید یک امتیاز همیشگی برای استخراج بر اساس این سیستم کسب کنید. ماینرها می‌توانند ارز بومی شبکه یا هر ارز از یک زنجیره جایگزین را بسوزانند. هرچه تعداد سکه‌های بیشتری را بسوزانید، احتمال اینکه برای استخراج بلاک بعدی انتخاب شوید، زیاد است. اگر سهم شما در سیستم شکست بخورد، مجبور می‌شوید که سکه‌های بیشتری را بسوزانید تا شانس انتخاب شدن برای بلاک بعدی افزایش یابد. اثبات سوزاندن یک جایگزین خوب برای اثبات کار است، اگرچه این پروتکل منابع را هدر می‌دهد. اسلیم‌کوین تنها سکه‌ای است که از اثبات سوزاندن استفاده می‌کند. اسلیم‌کوین از ترکیب اثبات کار، اثبات سهام و اثبات سوزاندن بهره می‌برد.
اثبات وزن (PoW) در الگوریتم اجماع چیست
ارز دیجیتال الگوراند (Algorand) برای اولین بار از روش اجماع اثبات وزن استفاده کرد. این روش اجماع را محققان آزمایشگاه علوم کامپیوتری و هوش مصنوعی MIT، ایجاد کردند.
در این الگوریتم اجماع، معیار مشخصی مانند امتیاز، برچسب یا دادن وزن برای گره‌ها، در نظر گرفته می‌شود. این معیارها نشان‌دهنده قدرت نود برای تایید بلاک جدید است. در اینجا اثبات سهام را می‌توان مثال زد که هر چه گره سهام بیشتری داشته باشد شانس بیشتری هم برای به تایید و استخراج بلاک جدید خواهد داشت.
همان طور که گفته شد، در روش اثبات وزن، بر اساس میزان ارز رمزنگاری‌شده، به هر کاربر «وزن» خاصی اختصاص داده می‌شود. این مقدار نشان‌دهنده سهم کاربر در شبکه است. برای آنکه از حملات و اعمال خلاف قانون در بلاکچین جلوگیری شود، اکثریت (بیش از دو سوم) وزن‌ها باید متعلق به کاربران صادق باشد.
مطالعه بیشتر: جنسیس بلاک
لیست گره‌های منحصربه‌فرد (UNL)
ریپل از الگوریتم اجماعی به نام «لیست گره‌های منحصربه‌فرد» برای مقابله با تاخیر زیاد استفاده می‌کند. هر گره، لیست گره‌های منحصربه‌فردی را نگهداری می‌کند که مجموعه‌ای از گره‌های دیگر است و هنگام تعیین اجماع از آنها استفاده می‌شود.بر خلاف هر گره در شبکه، فقط آراء اعضای این لیست، در هنگام تعیین اجماع در نظر گرفته می‌شود.
بنابراین لیست گره‌های منحصربه‌فرد، زیرمجموعه‌ای از شبکه را نشان می‌دهد که در شبکه مورد اعتماد هستند تا به فکر جعل این شبکه نباشند. این مکانیسم اجازه می‌دهد کمتر از یک پنجم گره‌های آن معیوب باشند.
مطالعه بیشتر: هش در بلاکچین
مکانیسم سیو (SIEVE) در الگوریتم اجماع چیست
مکانیسم اجماع سیو توسط هایپر لجر(Hyperledger Fabric) که یک پلتفرم مبتنی بر بلاکچین است، استفاده می‌شود. این روش اجماع به شبکه اجازه می‌دهد تا درخواست‌های غیرقطعی احتمالی را شناسایی و حذف کند و همچنین در مورد خروجی معاملات پیشنهادی به اجماع برسد.
اثبات هویت (PoA)
اثبات هویت یک نوع الگوریتم اجماع است که بر اساس شهرت گره‌های مورد اعتماد در یک شبکه بلاکچین کار می‌کند. این یک مکانیزم کارآمد برای بلاکچین خصوصی محسوب می‌شود که بنیانگذار اتریوم، گاوین وود، در سال 2017 آن را عنوان کرد.
الگوریتم اجماع اثبات هویت، بر اساس ارزش هویت‌های درون شبکه است. در یک بلوک سیستم، اعتبارسنج‌ها منابع را درگیر نمی‌کنند، اما از هویت و شهرت خودشان برای اجماع استفاده خواهند کرد. بنابراین، گره‌های معتبر که به طور دلخواه به‌عنوان گره‌های قابل اعتماد انتخاب می‌شوند، شبکه‌های بلاکچین را ایمن می‌کنند.
مطالعه بیشتر: رویکرد چند زنجیره‌ای
مدل اثبات هویت، بر روی تعداد ثابت اعتبارسنج‌های بلوک کار کرده و آن را به یک سیستم بلاکچین مقیاس‌پذیر تبدیل می‌کند، چون تراکنش‌ها توسط شرکت‌کنندگان تاییدشده شبکه، بررسی می‌شوند. از الگوریتم اجماع اثبات هویت می‌توان در برنامه‌هایی مانند زنجیره تامین (روند عرضه و تقاضا) یا شبکه‌های تجاری استفاده کرد. چون هویت واقعی گره‌ها شناخته شده و قابل اعتماد هستند.
اثبات اهمیت (PoI)
همانطور که دیدیم، الگوریتم‌های اجماع مختلف می‌توانند در یک شبکه غیرمتمرکز گنجانده شوند تا کاربران را به پیروی از مجموعه خاصی از قوانین تشویق کند. در اینجا هیچ نوع راه حل «تک سایزی» وجود ندارد. هر مکانیزم لیست مزایا و معایب خاص خود را دارد و بسته به اقدامی که کاربران شبکه تشویق می‌شوند تا از آنها پیروی کنند، درجات متفاوتی از موفقیت دارند.
اثبات اهمیت تشخیص می‌دهد که هنگام تعیین اینکه کدام گره‌ها بیشترین ارزش را برای یک شبکه ارائه می‌دهند، عوامل دیگری را می‌توان در نظر گرفت. به عنوان مثال، اجماع اثبات ریسک باعث می‌شود تا قدرت بیش از حد به کسانی که سهم بزرگی دارند، داده شود. چون اگر درصد کمتری از ثروت کل به شبکه اختصاص داده شود، ممکن است شخص را تشویق نکند تا به نفع شبکه عمل کند.
مطالعه بیشتر: رپد توکن
جمع‌بندی
الگوریتم اجماع چیست. الگوریتم‌های اجماعی که توسط پلتفرم‌های مختلف بلاکچین مورد استفاده قرار می‌گیرند، اغلب بر اساس نوع برنامه‌هایی هستند که این پلتفرم انتظار دارد ارائه دهد. مجوزها و پلتفرم‌ها در بین تعداد بسیار زیادی از همتایان غیرقابل اعتماد با استفاده از پیچیدگی‌های محاسباتی به اجماع می‌رسند. در حالی که بلاکچین‌های تاییدشده از مدلی استفاده می‌کنند که تراکنش‌های سریع‌تر را تضمین می‌کند.
مطالعه بیشتر: کریپتوگرافی چیست؟
مکانیسم اجماع به توافق، اعتماد و امنیت در یک شبکه کامپیوتری غیر متمرکز اشاره دارد. در زمینه بلاکچین و ارزهای رمزنگاری‌شده، اثبات کار (PoS) و اثبات سهام (PoS) دو مورد از رایج‌ترین مکانیسم‌های اجماع هستند. منتقدان استخراج‌کنندگان بیت کوین استدلال کرده‌اند که الگوریتم اجماع اثبات کار بیش از حد انرژی مصرف می‌کند، و همین موضوع باعث شده تا مکانیسم‌های جدید و کارآمدتری ایجاد شوند.
کیوسک سایت معتبر خرید و فروش تتر و دیگر ارزهای دیجیتال است. با استفاده از خدمات این مجموعه می‌توانید برای خرید آسان رمز ارزها اقدام کنید.
در زمان انتخاب مدل اجماع مناسب برای یک شبکه، موارد مختلفی مانند شبکه مورد نظر، روابط بین شرکت‌کنندگان و جنبه‌های عملکردی و غیرعملکردی در نظر گرفته می‌شود. امیدواریم این مقاله دیدگاه بهتری از الگوریتم اجماع و مدل‌های مختلف را برای شما روشن کرده باشد. اکنون که با پاسخ پرسش الگوریتم اجماع چیست آشنا شدید، لطفا نظر خود را درباره انواع الگوریتم‌های اجماع مورد استفاده ارزهای دیجیتال، با آکادمی کیوسک درمیان بگذارید.
