پروتکل اجماع در بلاکچین چیست؟

در زمان های اخیر که تداخل رمزنگاری با بلاکچین اجتناب ناپذیر است، پروتکل اجماع بلاکچین که از یک شبکه غیرمتمرکز طراحی شده، گره های مختلف را قادر می سازد تا با اعتبارسنجی داده ها از طریق الگوریتم هش ارتباط برقرار کنند تا از یک حمله مخرب مانند Double-Spending جلوگیری کنند.

بیشتر بخوانیم: مفهوم و نقش (کریپتوگرافی) رمزنگاری در بلاکچین

پروتکل اجماع در واقع ستون فقرات شبکه ارزهای دیجیتال بومی محسوب می شود. بنابراین، یک پروتکل اجماع در بلاکچین، مستلزم توافق یک گره قابل اعتماد در شبکه همتا به همتا است. تراکنش هایی که روی اکوسیستم بلاکچین انجام می شوند، قابل اعتماد هستند و همه شبکه ها بر روی الگوریتم توافقی بلاکها توافق دارند. این پروتکل تمام فعالیت های شبکه را کنترل می کند و آن را به یک فناوری امن در علوم شبکه تبدیل کرده است.

در سال 2008، یک نرم افزار رمزنگاری به نام بیتکوین توسط ساتوشی ناکاموتو معرفی شد و او الگوریتم اثبات کار Proof-of-work (PoW) را به عنوان یک پروتکل اجماع توضیح داد که شامل اتصال طیف گسترده ای از CPU‌ها به منظور حل یک پازل ریاضی می شود. در این مکانیزم طولانی ترین زنجیره بلوکی به سرعت با گره های دیگر ارتباط برقرار می کند تا بدین وسیله اعتبارسنجی شود و یک بلاک جدید را ایجاد کند.

بیشتر بخوانیم: الگوریتم های استخراج – پرکاربردترین سازماندهی ذهن بلاکچین

راه حل ارائه شده توسط ساتوشی؛ نتیجه حل مشکل ژنرال های بیزانسی بود. مشکل این پروتکل این بود که در آن گروهی از ژنرال ها قادر به برقراری ارتباط موثر در هنگام تصمیم گیری برای حمله یا عقب نشینی نبودند. چرا که اجماع میان ژنرال ها برای حمله یا عقب نشینی دارای محدودیت بسیار بود و این امر آنها را در معرض فعالیت های متقلبانه یا قطع ارتباط قرار می داد. بنابراین، سیستم رای گیری معرفی شده در این روش ارتباطی، تراکنش قابل اعتماد را تضمین نمی کند.

اهداف پروتکل اجماع

• جلوگیری از حملات مختلف به شبکه
• ایجاد توافق بین گره های شبکه
• توسعه شبکه توسط پاداش بعنوان الگوی مشوق
• ایجاد فرصت برابر برای گره های شبکه

انواع پروتکل اجماع

در فناوری بلاکچین، دفتر کل به طور گسترده از طریق یک رسانه غیرمتمرکز ارتباطی توزیع می شود که باید برای جلوگیری از اختلال در اکوسیستم رمزارزها ایمن باشد. با این حال، اکثر ارزهای دیجیتال مبتنی بر فناوری بلاکچین برای امنیت و یکپارچگی خود به طور کامل به اجماع اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) متکی هستند.

بیشتر بخوانیم: امنیت بلاکچین و پتانسیل کاربری در زندگی واقعی

Proof of Work (PoW)

پروتکل اجماع اثبات کار شامل استفاده از توابع هش در اعتبارسنجی تراکنش ها بوسیله مجموعه ای از گره ها است و تا زمانی که یک عدد تصادفی از صفرهای انتهایی تولید و توزیع شود. این روش ارتباطی ثابت کرده که در سیستم رمزارزی تاکنون بهترین عملکرد را دارد.

داده های وارد شده از طریق تابع هش خروجی؛ داده های قابل اعتمادی را ایجاد می کند، به طوری که اگر کوچکترین تغییراتی ایجاد شود، به طور خودکار کل هش را تغییر می دهد. بدلیل مصرف بالای منابعی چون برق و عوامل فنی دیگر شکستن رمز این هش ها برای یک مهاجم بسیار دشوار است، و علاوه بر آن نیز پس از ایجاد هش، یک شبکه باید داده های ایجاد شده را اجرا و تأیید کند.

این پروتکل اجماع مقیاس پذیر است، زیرا فرآیندهای اعتبارسنجی تراکنش ها را تسریع می کند و به استخراج موثر رمزارز بومی شبکه کمک می کند، بدین شکل که ماینرها برای حل این معماهای ریاضی زمان زیادی صرف می کنند و اولین ماینری که بتواند مسئله را حل کند، رمزارز بومی شبکه را پاداش می گیرد.

Proof of Stake (PoS)

بلاک ها در پروتکل اجماع اثبات سهام استخراج نمی شوند، بلکه داده ها را اعتبارسنجی می کنند و بدون صرف زمان، اقدام به تشکیل بلاک های جدید می کنند. در این پروتکل اجماع برخی از کارمزدهای تراکنش به عنوان جریمه تراکنش های بی اعتبار در نظر گرفته می شود. این الگوریتم اجماع نیازی به توابع هش، قدرت مصرف انرژی بالا یا برق ندارد.

بیشتر بخوانیم: استیکینگ (Staking) اثبات ساده پیچیدگی در مقیاس پذیری بلاکچین

بخشی از رمزارزها در پروتکل اجماع اثبات سهام توسط اعتبار سنج ها استفاده می شود و هرچه سهام بیشتر باشد، شانس اعتبارسنجی اعتبارسنج ها بوسیله مکانیزم اثبات سهام نیز بیشتر می شود. اگرچه این روش قابل قبول است اما مسئله Double-Spending را حل نکرده است. علاوه بر آن هیچ پاداشی بوسیله رمزارز بومی وجود ندارد و این پروتکل می تواند تنها به عنوان نوعی مکانیزم توزیع توکن عمل کند.

Proof of Capacity (PoC)

در پروتکل اجماع اثبات ظرفیت، معمای ریاضی حل شده در اثبات کار بوسیله سخت افزار محاسبه می شود تا به تأیید تراکنش ها کمک کند. این سخت افزار فضای دیسک را مصرف می کند و ماینرها بسته به ظرفیت ذخیره سازی، بلاک هایی را به آنها اختصاص می دهند. هر چه ماینرها در محاسبه راه حل های معما سریعتر عمل کنند، شانس تشکیل بلاک های جدید را ایجاد می کنند.

به این روش حل مسئله ریاضی Plots می گویند. آنها در دیسک جاسازی شده و با استفاده از یک الگوریتم خاص رمزگشایی می شوند. در نهایت، رمزارز بومی به ماینری تعلق می گیرد که در حین حل مسئله بتواند زمان را شکست دهد و از دیگر ماینرها زودتر به جواب برسد. همچنین اجازه ذخیره سازی داده ها برای سخت افزار آن ماینر صادر می گردد.

Proof of Elapsed Time (PoET)

پروتکل اجماع اثبات زمان سپری شده از یک سیستم قرعه کشی کارآمد پیروی می کند که حداقل استفاده از منابع و مصرف برق را امکان پذیر می کند. در این روش هر گره اعتبارسنج مجاز است بلاک خود را تشکیل دهد و پس از آن برای مدتی قبل از اینکه بتواند به شبکه بپیوندد، در حالت خواب زمستانی قرار می گیرد تا برای تأیید اعتبار برنده از طریق ارسال اطلاعات به همه شبکه ها آماده شود.

آمادگی بوسیله خواب زمستانی گره بدین معنی است که در اینجا هویت ماینر قبل از اینکه اجازه دسترسی به شبکه را داشته باشد، باید هماهنگ و تایید شود، زیرا شبکه اجازه اضافه شدن گره های ناشناخته را صادر نمی کند.

بوسیله دو عامل در این پروتکل اجماع، به هر شرکت کننده شانس مساوی برای برنده شدن داده می شود و آن را معتبر می کند. با این حال، این روش پروتکل اجماع، به سخت افزار و شخص ثالث برای پیاده سازی آن نیاز دارد.

Proof of Burn (PoB)

پروتکل اجماع اثبات سوختن به ماینرها اجازه می دهد تا توکن های رمزنگاری مجازی ای را به منظور ایجاد بلاک های جدید بسوزاند. در نتیجه خروجی کوین استخراج شده از بلاک جدید به میزان سوزاندن توکن ها بستگی دارد. این کار با استفاده از رمزنگاری نامتقارن انجام می شود که در آن آدرس ها برای اعتبارسنجی از شبکه های غیرقابل ردیابی ارسال می شوند.

این روش به کاهش عرضه رمزارز و رشد قیمت کوین بومی شبکه کمک کرده و یک خاصیت ضد تورمی از پیش آزمایش شده را به همراه دارد.

بیشتر بخوانیم: الگوریتم اثبات سوختن (Proof of Burn) و استخراج NFT

Proof of Importance (PoI)

پروتکل اجماع اثبات اهمیت شامل مشارکت سرمایه گذاران و تایید کنندگان در انجام عملیات مختلف در شبکه است و به این دلیل که تعداد زیادی از سهامداران مسئولیت شبکه امنیتی را بر عهده دارند، حمله به این پایگاه شبکه دشوار است.

در این مکانیسم مبلغ سرمایه گذاری شده و تراکنش های انجام شده از طریق یک گره خاص، اثبات اهمیت را تسهیل می کند و از برخی جهات، این پروتکل تا حد قابل توجهی شبیه به مکانیسم اجماع اثبات سهام است، به گونه ای که می توان گفت توسعه مکانیسم اثبات اهمیت برای رفع حفره ها و مشکلات مربوط به اثبات سهام در جایی که احتکار یا سایر رفتارها می تواند منجر به اختلالاتی در مدل اثبات سهام شود، در نظر گرفته شده است.

اجماع

با توجه به توضیحاتی که در بالا آورده شد، می توان گفت که یک پروتکل اجماع در سیستم بلاکچین ابزاری ضروری در راستای جهت یابی فرآیندهای تراکنش از طریق شبکه است و از آنجایی که هیچ شخص ثالث قابل اعتمادی برای تایید این تراکنش ها وجود ندارد، روش های توافقی توسط گروهی از افراد در انتقال اطلاعات از یک گره به گره دیگر توافق می شود.

بیشتر بخوانیم: مزایای فناوری بلاکچین – از چرا؟ تا یادگیری!

در فناوری بلاکچین، پرکاربردترین الگوریتم های اجماع شامل دو پروتکل اجماع اثبات کار و اثبات سهام است. اگرچه هر دوی این مکانیسم های اجماع گزینه های ایده آلی نیستند اما در اکوسیستم های عمومی به شکلی کارآمد عمل می کنند. از این رو، پروتکل های اجماع دیگر بیشتر بصورت خصوصی یا سازمانی استفاده می شوند، زیرا آنها برای انجام فعالیت های مختلفی که به شفافیت نیاز دارند، روشی قابل پیاده سازی، کاربردی و ایمن محسوب می شوند.