الگوریتم اجماع بلاکچین چیست؟ آشنایی کامل با CONSENSUS ALGORITHMS

الگوریتم اجماع مکانیسمی است که به کاربران یا ند ها امکان هماهنگی در یک محیط توزیع شده را می دهد. الگوریتم اجماع باید اطمینان حاصل کند که همه عوامل سیستم می توانند در مورد یک منبع حقیقت (اطلاعات) به توافق برسند ، حتی اگر برخی از ندها از کار بیفتند. به عبارت دیگر ، سیستم باید از نظر احتمال بروز خطا مقاومت کند.

در یک سیستم متمرکز ، یک موجود واحد قدرت کنترل سیستم را دارد. در بیشتر موارد ، آنها می توانند هر طور که بخواهند تغییراتی ایجاد کنند – برای دستیابی به اتفاق نظر در بین بسیاری از مدیران ، سیستم حاکمیتی پیچیده ای وجود ندارد.

اما در یک سیستم  غیرمتمرکز ، این داستان کاملاً متفاوت است. زمانی که ما با یک پایگاه داده توزیع شده کار می کنیم، چگونه می توانیم در مورد تغییرات و تصمیماتی که به تازگی اضافه می شوند به توافق برسیم؟

غلبه بر این چالش در محیطی که غریبه ها به یکدیگر اعتماد ندارند ، شاید مهمترین تحول باشد که راه را برای بلاکچین ها هموار می کند. در این مقاله ، نگاهی خواهیم انداخت که الگوریتم های اجماع برای عملکرد ارزهای رمزپایه و دفترهای توزیع شده بسیار حیاتی هستند.

الگوریتم های اجماع و ارز رمزنگاری شده

در ارزهای رمزپایه ، اطلاعات کاربران در یک پایگاه داده (بلاکچین) ثبت می شود. ضروری است که همه (یا به عبارت دقیق تر هر گره) کپی یکسانی از پایگاه داده داشته باشند. در غیر این صورت ، شبکه به زودی با اطلاعات متناقضی روبرو خواهد شد و کل هدف شبکه ارز رمزنگاری را تضعیف می شود. رمزنگاری کلید عمومی تضمین می کند که کاربران نمی توانند کوین های یکدیگر را خرج کنند. اما هنوز هم باید منبع واحدی از حقیقت وجود داشته باشد که شرکت کنندگان شبکه به آن اعتماد می کنند تا بتوانند تعیین کنند آیا بودجه قبلاً هزینه شده است یا خیر.

Satoshi Nakamoto ، خالق بیت کوین ، یک سیستم اثبات کار را برای هماهنگی شرکت کنندگان پیشنهاد داد. ما به زودی به نحوه کار PoW خواهیم پرداخت – در حال حاضر ، برخی از صفات مشترک بسیاری از الگوریتم های اجماع موجود را شناسایی خواهیم کرد.

در مرحله اول ، ما نیاز داریم که کاربرانی که می خواهند یک بلاک به بلاکچین اضافه کنند (ما آنها را اعتبارسنج خواهیم نامید) یک سهم را ارائه دهند. سهام نوعی ارزش است که یک اعتبار سنج باید ارائه دهد ، که آنها را از اقدام غیر صادقانه منصرف می کند. اگر آنها تقلب کنند ، سهام خود را از دست می دهند.این ارزش به عنوان مثال می تواند قدرت محاسبه ، ارز رمزنگاری شده یا حتی اعتبار باشد.

چرا اعتبارسنجان منابع خود را به خطر بیندازند؟ خوب ، جایزه ای هم در دسترس است. این جایزه معمولاً از جنس ارز رمزپایه بومی پروتکل است و از کارمزد پرداختی توسط سایر کاربران شبکه، واحدهای رمزنگاری تازه تولید شده یا هر دو تشکیل شده است.

آخرین چیزی که ما نیاز داریم شفافیت است. ما باید بتوانیم تشخیص دهیم چه کسی تقلب می کند. در حالت ایده آل ، تولید بلاک برای آنها هزینه بر است ، اما اعتبار سنجی برای هر کس ارزان است. این اطمینان می دهد که اعتبارسنجها توسط کاربران عادی تحت کنترل هستند.

انواع الگوریتم های اجماع در بلاکچین

اثبات کار (PoW)

Proof of Work پدرخوانده الگوریتم های اجماع بلاکچین است. این الگوریتم اولین بار در بیت کوین اجرا شد ، اما مفهوم واقعی آن از مدتی قبل وجود داشت. در اثبات کار ، اعتبارسنجان (که به آنها ماینر گفته می شود) داده هایی را که می خواهند اضافه کنند هش می کنند تا زمانی که یک راه حل خاص تولید کنند.

هش یک رشته به ظاهر تصادفی از حروف و اعداد است که هنگام اجرای داده ها از طریق یک تابع هش ایجاد می شود. اما اگر داده های مشابه را دوباره از طریق آنها اجرا کنید ،همیشه با همان خروجی مواجه خواهید شد. اگرچه حتی یکی از جزئیات را تغییر دهید ، هش شما کاملاً متفاوت خواهد بود.

با نگاه کردن به خروجی ، نمی توانید بگویید چه اطلاعاتی در ورودی وارد شده است. بنابراین آنها برای اثبات اینکه شما بخشی از داده را قبل از زمان معینی می دانید مفید هستند. می توانید هش خود را به کسی بدهید و وقتی بعداً داده ها را فاش کردید ، آن شخص می تواند آن را از طریق عملکرد اجرا کند تا مطمئن شود خروجی یکسان است.

در اثبات کار ، پروتکل شرایطی را برای اعتبار بخشیدن به یک بلاک تعیین می کند. ممکن است بگوید ، به عنوان مثال ، فقط یک بلاک که هش آن با ۰۰ شروع می شود معتبر است. تنها راهی که ماینر برای ایجاد روشی متناسب با این ترکیب ایجاد می کند ، استفاده از brute-force input ها است. آنها می توانند یک پارامتر را در داده های خود تغییر دهند و نتیجه متفاوتی را برای هر حدس ایجاد کنند تا زمانی که هش مناسب دریافت کنند.

با زنجیره بلاک های بزرگ ، این فرآیند بسیار پیچیده تر است. برای رقابت با سایر ماینرها ، به یک دستگاه با سخت افزار ویژه هش (ASIC) نیاز دارید تا بتواند یک بلاک معتبر تولید کند.

هزینه شما در هنگام استخراج ، هزینه این دستگاه ها و برق مورد نیاز برای کار آنها است. ASIC ها برای یک منظور ساخته شده اند ، بنابراین در کاربردهای خارج از استخراج ارزهای رمزپایه استفاده ای ندارند. تنها راه شما برای جبران هزینه های اولیه ، تأمین سرمایه است که اگر با موفقیت بلاک جدیدی را به زنجیره بلاک اضافه کنید ، پاداش قابل توجهی به شما می دهد.

تأیید اینکه شما واقعاً بلاک درست را ایجاد کرده اید ، پیش پا افتاده است. حتی اگر تریلیون ها ترکیب را برای به دست آوردن هش مناسب امتحان کرده باشید ، فقط کافی است داده های شما را یک بار از طریق یک تابع اجرا کنند. اگر داده های شما هش معتبری تولید کند ، پذیرفته می شود و پاداش خواهید گرفت. در غیر این صورت ، شبکه آن را رد می کند و شما وقت و برق را برای هیچ چیز تلف نمی کنید.

اثبات سهام (PoS)

Proof of Stake در روزهای اولیه بیت کوین به عنوان جایگزینی برای اثبات کار ارائه شد. در یک سیستم PoS مفهومی از استخراج کننده ، سخت افزار تخصصی یا مصرف زیاد انرژی وجود ندارد. تمام آنچه شما نیاز دارید یک کامپیوتر شخصی معمولی است.

خوب ، همه ی این فرآیند کاملا هم بی هزینه نیست. در PoS ، شما یک منبع خارجی (مانند برق یا سخت افزار) نیاز ندارید بلکه یک منبع داخلی – ارز رمزنگاری شده ارائه می دهید. قوانین هر پروتکل متفاوت است ، اما به طور کلی حداقل مبلغی را باید برای واجد شرایط بودن در Staking در اختیار داشته باشید.

در ابتدا، وجوه خود را در کیف پول قفل می کنید (در حین ان فرآیند، نمی توان آنها را جابجا کرد) به طور معمول با سایر اعتبار سنج ها در مورد معاملات در بخش بعدی موافقت خواهید کرد. این کار به صورت اتوماتیک توسط Application (رابط کاربری که در کامپیوتر شخصی خود نصب کرده اید) انجام می شود. به عبارتی دیگر ، شما در بلاکی که انتخاب می شود شرط بندی می کنید و پروتکل یکی را انتخاب می کند.

اگر بلاک شما انتخاب شود ، بسته به میزان سهم خود ، درصدی از هزینه معاملات دریافت خواهید کرد. هرچه بودجه بیشتری قفل کنید ، درآمد بیشتر به دست می آورید. اما اگر بخواهید با پیشنهاد معاملات نامعتبر تقلب کنید ، بخشی (یا کل) سهام خود را از دست خواهید داد. بنابراین ، ما مکانیزمی مشابه PoW داریم – صادقانه عمل کردن سودآوری بیشتری نسبت به عمل غیر صادقانه دارد.

به طور کلی ،کوین های تازه ایجاد شده به عنوان بخشی از پاداش اعتبارسنج ها وجود ندارند. بنابراین ارز بومی بلاکچین باید به روشی دیگر صادر شود. این کار می تواند از طریق توزیع اولیه (به عنوان مثال ، ICO یا IEO) یا با راه اندازی پروتکل با PoW قبل از انتقال به PoS انجام شود.

بروزرسانی بزرگ و تاریخی (Merge) که در آن الگوریتم اتریوم از اثبات کار به اثبات سهام تغییر کرد،باعث رشد روزافزون شهرت این الگوریتم اجماع شد.جهت کسب اطلاعات بیشتر به مقاله جامع و کامل اتریوم مراجعه کنید تا مرحله به مرحله با این رویداد تاریخی آشنا شوید و از تاثیرات آن در شبکه Ethereum آگاه شوید.

سایر الگوریتم های اجماع

اثبات کار و اثبات سهام بیشترین رایج ترین الگوریتم های اجماع بلاکچینی هستند که در پروتکل های متعددی به کار رفته اند اما انواع مختلف دیگری نیز وجود دارد ، همه دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. آشنایی کامل با این الگوریتم ها و نحوه سازوکار آنها تاثیر مهمی در تصمیم گیری شما برای سرمایه گذاری بر روی کوین ها و توکن های بلاکچینی دارد. این امر موجب شناخت کامل شما از مزایا و معایب هر پروتکل و تاثیرات آن بر قیمت ارز بومی آن می شود.

به عنوان مثال الگوریتم‌های اجماع دیگری مانند اثبات ظرفیت (PoC) وجود دارد که امکان اشتراک فضای حافظه گره‌های مشارکت‌کننده در شبکه بلاکچین را فراهم می‌کند. هر چه یک گره حافظه یا فضای هارد دیسک بیشتری داشته باشد، حقوق بیشتری برای نگهداری دفتر کل اعطا می شود. Proof of Activity (PoA) که در بلاکچین Decred استفاده می شود، ترکیبی است که از جنبه های PoW و PoS استفاده می کند.

Proof of Burn (PoB) یکی دیگر از مواردی است که تراکنش‌کنندگان را ملزم می‌کند تا مقادیر کمی از ارزهای دیجیتال را به آدرس‌های کیف پول غیرقابل دسترسی ارسال کنند و در واقع آنها را از بین می‌برند. دیگری به نام اثبات تاریخ (PoH) که توسط پروژه سولانا توسعه یافته و مشابه اثبات زمان سپری شده (PoET) است، گذر زمان خود را به صورت دیجیتالی می کند تا بدون صرف منابع زیاد به اجماع برسد.

آکادمی آموزشی Arekcrypto این موضوع را به طور کامل در قالب دوره های آموزشی تحلیل فاندامنتال یعنی دوره آموزشی تحلیل فاندامنتال ۱ و دوره آموزشی تحلیل فاندامنتال ۲ پوشش داده است و می توانید با شرکت در این دوره ها علاوه بر یادگیری سرفصل های پربار، از پشتیبانی دائمی توسط مدرس دوره نیز استفاده کنید.

در انتها لیستی از مکانیزم های اجماع استفاده شده در بلاکچین های مطرح برای شما جمع آوری شده است :

• الگوریتم اجماع اثبات کار (POW)
• الگوریتم اجماع اثبات وزن (POW)
• الگوریتم اجماع اثبات سهام (POS)
• الگوریتم اجماع اثبات سهام واگذار شده (DPOS) ِ
• الگوریتم اجماع اثبات اثبات سهام اجاره شده (LPOS)
• الگوریتم اجماع اثبات تاریخ (POH)
• الگوریتم اجماع اثبات زمان سپری شده (POET)
• الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن (POB)
• الگوریتم اجماع اثبات صلاحیت (POA)
• الگوریتم اجماع اثبات فعالیت (POA)
• الگوریتم اجماع اثبات ظرفیت (POC)
• الگوریتم اجماع اثبات اهمیت (POI)
• الگوریتم اجماع اثبات هویت (POI)
• الگوریتم اجماع تحمل خطای بیزانس (BFT)
• الگوریتم اجماع ناهمزمان بیزانس (ABFT)
• الگوریتم اجماع تحمل خطای بیزانسی ساده شده (SBFT) 
• الگوریتم اجماع تحمل خطای بیزانسی عملی (PBFT)
• الگوریتم اجماع تحمل خطای بیزانسی تفویض شده (DBFT)

نتیجه گیری

الگوریتم های اجماع (CONSENSUS ALGORITHMS) مورد استفاده توسط پلتفرم‌های مختلف بلاکچین عمدتاً به دلیل نوع برنامه‌هایی که پلتفرم انتظار ارائه آن را دارد و ارعاب‌هایی که برای یکپارچگی زنجیره تصور می‌کند هدایت می‌شوند. پلتفرم‌های بدون مجوز با استفاده از پیچیدگی‌های محاسباتی، در میان تعداد بسیار بالایی از همتایان غیرقابل اعتماد به اجماع می‌رسند. در حالی که بلاکچین های تایید شده مدلی با مقیاس پذیری کمتر اما توان عملیاتی بالاتر را انتخاب می کنند که تراکنش های سریع تری را تضمین می کند.

در زمان انتخاب مدل اجماع مناسب برای یک شبکه خاص، موارد مختلفی مانند شبکه مورد نظر، روابط بین شرکت کنندگان و هر دو جنبه عملکردی و غیرکارکردی در نظر گرفته می شود.