الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست و چه انواعی دارد؟

در این قسمت از مقاله‌های ویرگول، میخوام درباره الگوریتم‌های اجماع (Consensus Algorithm) در بلاک چین و انواع اون صحبت کنم.

به طور کلی الگوریتم‌های اجماع به این معناست که یک گروه بر سر یک روش با هم به توافق می‌رسند. الگوریتم اجماع، به زبان ساده یعنی روش‌هایی برای به توافق رسیدن اعضای یک شبکه. الگوریتم اجماع ساز و کاریه که باعث میشه تمام نودهای شبکه، بر طبق این الگوریتم مشخص، به تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید بپردازن. در ادامه، برخی از معروف‌ترین الگوریتم‌های اجماع رو معرفی میکنم.

گواه اثبات کار (PoW)

میشه گفت که گواه اثبات کار معروف‌ترین الگوریتم اجماع در بلاکچین و رمز ارزهاست. این الگوریتم اولین بار در بیت کوین استفاده شد و بعد در فورک‌های بیتکوین و بعد از مدتی هم سایر ارزهای دیجیتال از این الگوریتم استفاده کردن.

گواه اثبات کار یا Proof of Work در واقع در سال ۱۹۹۳ توسط سینتیا دورک و مونی نایر معرفی شد. این پروتکل در اصل مانع از حملات DDoS و سایر سوء استفاده‌ها در شبکه میشه و همچنین از ایجاد اسپم در شبکه هم جلوگیری میکنه. در بیت کوین گواه اثبات کار به همراه هشینگ در سیستم ماینینگ به کار رفت و روشی به وجود آورد که از نفوذ هکرها جلوگیری می‌کرد.

گواه اثبات کار نوعی از الگوریتم اجماع هست که در اصل برای تایید و اعتباربخشی به تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به شبکه بلاک چین مورد استفاده قرار میگیره. در واقع به دلیل وجود این الگوریتم در بلاک چین، ماینرها با هم رقابت دارن تا تراکنش‌ها رو حل کنن و به بلاک اضافه کنن.

فرایند استخراج بر عهده نودهایی به نام ماینر هست. ماینرها در شبکه باید معادلاتی رو حل کنن که خیلی دشوار و پیچیده هستن. ماینرها همچنین در حل کردن این پازل‌ها با هم رقابت میکنن؛ چون هر ماینری که معادله رو زودتر حل کنه، میتونه تراکنش رو به بلاک اضافه کنه و جایزه بلاک رو برای خودش برداره. برای حل کردن این پازل‌ها ماینرها باید توان محاسباتی بالایی داشته باشن تا بتوانند به حل اونها بپردازن.

به گواه اثبات کار این نقدها وارد میشه که هزینه خیلی زیادی میخواد و این که برای محیط زیست هم خطرناکه.

گواه اثبات سهام (PoS)

بعد از PoW مشهورترین الگوریتم اجماع PoS هست. این الگوریتم اولین بار در سال ۲۰۱۱ و در فروم Bitcointalk برای حل مشکلات گواه اثبات کار معرفی شد.

در حالی که هر دو الگوریتم هدف یکسانی برای دستیابی به اتفاق نظر در بلاک چین دارن، اما روند رسیدن به هدف در اونها کاملاً متفاوته؛ مفهوم گواه اثبات سهام بیان می‌کنه که یک شخص میتونه تراکنش‌های بلاک‌ها رو با توجه به تعداد کوین‌هایی که در اختیار داره، استخراج یا تأیید کنه. به این معنی که کسی که دارای کوین‌های بیشتری باشه، قدرت استخراج یا تایید بیشتری هم خواهد داشت. البته در این الگوریتم خبری از دریافت پاداش نیست و تاییدکنندگان که به آنها Forger هم میگن، فقط از طریق کارمزد تراکنش‌ها کسب درآمد می‌کنن.

البته هیچکدوم از رمز ارزها به شکل کامل از گواه اثبات سهام استفاده نمی‌کنن و تا به امروز هیچ ارز دیجیتالی وجود نداره که این الگوریتم را به صورت کامل استفاده کرده باشه. میشه اتریوم رو اولین ارز دیجیتال دونست که سعی میکنه از این الگوریتم استفاده کنه و البته همچنان راه زیادی تا پیاده‌سازی کامل اون داره.

الگوریتم PoS از یک فرایند شبه تصادفی برای انتخاب یک نود برای اعتبارسنجی بلاک بعدی استفاده می‌کنه. این انتخاب بر اساس ترکیبی از عواملی مانند شامل مدت زمان استیکینگ، انتخاب تصادفی و دارایی نود هست.

ارزهای دیجیتالی که از این سیستم استفاده می‌کنن، اغلب با فروش توکن‌های از قبل استخراج شده شروع میشن؛ یعنی با الگوریتم گواه اثبات کار راه اندازی میشن و بعداً به Proof of Stake تغییر می‌کنن.

افرادی که میخوان به عنوان اعتبارسنج‌ یا Forger فعالیت کنن، لازمه که مقدار مشخصی توکن رو به عنوان سهام خودشون در شبکه قفل کنن؛ اندازه سهم، تعیین کننده شانس انتخاب یک نود به عنوان اعتبار‌سنج بعدی برای حل بلاک بعدی هست. هر چقدر سهم کاربر بیشتر باشه، شانس بیشتری برای حل معادلات خواهد داشت.

گواه اثبات سهام خصوصی شده (dPoS)

خیلی از افراد الگوریتم اجماع dPoS رو نسخه کارآمدتر و عادلانه‌تری از مکانیزم گواه اثبات سهام در نظر می‌گیرن.

بلاک چین‌های مبتنی بر dPoS دارای سیستم رای‌گیری هستن که طی اون، سهامداران شبکه‌ کار خودشون رو به شخص ثالث برون سپاری می‌کنن؛ به عبارت دیگه، میتونن برای انتخاب نمایندگان رای بدن و این نمایندگان از طرف سهامداران به ایمن سازی شبکه خواهند پرداخت. به این نمایندگان، شاهد یا Delegator نیز گفته میشه و اونها مسئول دستیابی به اجماع طی تولید و تایید بلاک‌های جدید هستن.

بیت شرز (BitShares)، استیم (Steem)، آرک (Ark) و لیسک (Lisk) نمونه پروژه‌های ارز دیجیتالی هستن که از الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام خصوصی شده استفاده می‌کنن. البته پروژه‌های معروفی مثل کاردانو (ADA) و ترون (TRX) نیز از این الگوریتم اجماع استفاده می‌کنن.

گواه اثبات سهام استیجاری یا اجاره‌ای (LPoS)

گواه اثبات سهام استیجاری برای اولین بار در پروژه ویوز (Waves) در سال ۲۰۱۶ استفاده شد.

این الگوریتم به طور کامل در ماه می ۲۰۱۷ عرضه شد و به کاربران کلاینت ویوز لایت که نود کامل اجرا نمی‌کردن، امکان داد تا توکن های ویوز خودشون رو به نودهای ماینینگ اجاره بدن. توکن‌های اجاره داده شده در حساب کاربران مسدود میشه و قابل معامله یا انتقال نیست؛ در عین حال، توکن‌ها در کنترل کامل دارنده حساب قرار می‌گیره و اجاره در هر زمانی میتونه به پایان برسه. با در نظر گرفتن قابلیت‌های مورد نیاز برای اجرای نود کامل و نیاز به آنلاین بودن ۲۴ ساعته، فقط بخش کوچکی از جامعه ویوز نودها رو اجرا می‌کنن.

توکن‌هایی که به نود ماینینگ اجاره داده میشن، برای افزایش سهام ماینر مورد استفاده قرار می‌گیرن و منجر به افزایش شانس ماینر در خصوص یافتن بلاک بعدی میشن. سیستم گواه اثبات سهام استیجاری، امنیت شبکه رو به دو روش بهبود میده:

روش اول اینه که هرچقدر  توکن‌های ویوز بیشتری برای ایمن سازی شبکه استفاده بشه بهتره؛ چون جمع آوری توکن‌های مورد نیاز و ضروری برای انجام حمله ۵۱ درصد برای مهاجم سخت‌تر میشه.

روش دوم اینه که توکن‌های ویوز رو میشه از آدرس کیف پول آنلاین به نود اجاره داد؛ اما خود نود که آنلاین هست، فقط حداقل موجودی رو خواهد داشت. این امر خطر هک شدن توکن‌های ویوز از کامپیوترهای آنلاین رو به طور چشمگیری کاهش میده؛ چون رمز ارزهای اجاره داده شده به ماینر انتقال داده نمیشن.

سیستم گواه اثبات سهام اجاره‌ای به کاربر امکان میده تا بدون تخصص فنی برای کمک به ایمن سازی شبکه Waves، توکن‌های خودش رو به نودهای کامل اجاره بدن، در حالی که کنترل دارایی‌ها در اختیار خودشان هست. این الگوریتم باعث شد که مقیاس پذیری شبکه ویوز افزایش زیادی داشته باشه و بتونه حدود ۱۰۰ تراکنش رو در ثانیه تایید کنه و همینطور کارمزد این شبکه رو هم به طور چشمگیری کاهش بده. اما به هر حال از LPoS استقبال چندانی نشد.

در دنیای بلاکچین و رمز ارزها ما انواع خیلی زیادی از الگوریتم‌های اجماع رو داریم که در این مقاله، به چند تا از معروف‌ترین اونها اشاره کردم.

منبع: میهن بلاکچین