الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست ؟ (تفاوت POS و POW)

• 12:02 1403-02-04
• زمان مطالعه: 6 دقیقه

این مقاله درباره تفاوت PoS و PoW چیست؟ بوده و به احتمال زیاد می دونید که در بلاکچین (Blockchain) امکان تقلب و فریب وجود نداره. یکی از نقاط قوت این فناوری نوپا دقیقا همین امنیت و اداره خودکار شبکه هستش. در شبکه بلاکچین، نسخه ای از اطلاعات بین همه کاربران شبکه توزیع میشه و چنان چه فردی قصد نفوذ و تقلب در شبکه های بلاکچینی داشته باشه، باید به طور همزمان به نسخه های اطلاعاتی کاربران دسترسی داشته و اون ها رو دستکاری کنه که همین طور که می دونید چنین چیزی غیر ممکنه. الگوریتم های اجماع در بلاکچین به شبکه های بلاکچینی اجازه میدن تا روی یک نسخه مشترک از اطلاعات به توافق برسن و اصطلاحا صحت تراکنش رو تایید کنن. به‌ طور کلی در حوزه‌ شبکه ‌ی بلاکچین و رمز ارز ها، الگوریتم های اجماع در بلاکچین اهمیت بسیار زیادی دارن. به‌ شکلی‌ که این مکانیزم و الگوریتم ها، اساسی ترین نقش رو در امنیت سیستم‌ های توزیع‌ شده و شبکه ‌های بلاکچین دارن. با این تفاسیر، قصد داریم تا در این مقاله به‌ صورت جامع به مفهوم الگوریتم اجماع و انواع گوناگون آن بپردازیم. در ادامه‌ی این مقاله قصد داریم در مورد این که الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست؟ چه الگوریتم های اجماعی کاربرد بیشتری دارن و مقایسه اونا صحبت کنیم. این مقاله رو کامل بخونید تا با مفهوم کلیدی الگوریتم های اجماع در بلاکچین، آشنا بشید. سوالات و نظراتتون رو هم می تونید با ما در بخش نظرات به اشتراک بذارید.

الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست ؟ 

الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست ؟ بررسی و پاسخ دهی به این سوال موضوع بحث ما در این قسمت از مقاله خواهد بود. الگوریتم اجماع (Consensus Algorithms) شیوه ای هست که بدین طریق، تمام اعضای فعال در شبکه بلاکچین به یک توافق و تاییدیه مشترک در مورد وضعیت حال حاضر دفترکل توزیع‌ شده برسن. از همین رو، الگوریتم‌ های اجماع در بلاکچین، اعتبار (Reliability) رو در شبکه و اعتماد رو بین اعضای شبکه در محیط محاسباتی توزیع‌ شده، ایجاد می‌کنن. الگوریتم های اجماع تضمین می کنن که هر بلاک جدید که به شبکه بلاکچین افزوده میشه، تنها نسخه واقعی هستش و توسط تمامی اعضا  یا گره ها مورد تایید واقع شده. به طور کلی، الگوریتم های اجماع در بلاکچین، سه کاربرد مهم دارن که در ادامه عنوان می کنیم :
•    یکپارچه ‌سازی اطلاعات بر روی سیستم اعضای شبکه‌ بلاکچین
•    مدیریت شبکه با انتخاب برخی از اعضا به عنوان مدیر و رهبر
•    بررسی و تایید صحت یک تراکنش و ثبت و ذخیره سازی اون روی دفتر کل توزیع شده
برای درک این مفهوم یک مثال می زنیم، فرض کنید در یک شرکت  کارمندان بر سر یک موضوع نظر های متفاوتی دارن و نمی تونن به اجماع و توافق برسن، در چنین وضعیتی طبیعتا مدیر شرکت تصمیم‌ گیرنده پایانی خواهد بود. در بلاکچین هم با بهره گیری از الگوریتم های اجماع، توافق بین گره ها یا همان اعضای شبکه از طریق یک سیستم رای‌گیری انجام می گیره. بدین طریق که اگر یک کاربر تراکنشی رو به شبکه ارسال کنه، اطلاعات ارسال شده توسط همه‌ اعضا بررسی میشه. چنان چه با توجه به اطلاعات سابق، تراکنش فرستاده شده صحت داشته باشه، گره یک تاییدیه دال بر صحت تراکنش دریافتی به شبکه ارسال می‌کنه. در بلاکچین، مجموعه ای از تراکنش ها یک بلاک رو تشکیل میدن. اگر بیشتر ‌از 51 درصد اعضا، اضافه شدن بلاک جدید رو به بلاکچین تایید کنن، گره ها  بلاک جدید رو به سیستم خودشون اضافه می‌کنن و تراکنش‌ های داخل بلاک جدید تایید و نهایی میشه. معروف‌ترین و اولین کاربرد بلاکچین، در اولین ارز دیجیتال، یعنی بیت کوین هستش. در بلاکچین رمز ارز بیت کوین، هر بلاک شامل میشه از اطلاعات تراکنش (فرستنده و گیرنده و مبلغ ارسالی)، هش بلاک قبلی و همچنین هش بلاک فعلی. گره‌ ها در شبکه‌ بیت کوین با استفاده از یک الگوریتم اجماع، تراکنش ‌ها رو تایید می کنن و بلاک ‌های جدید رو تشکیل میدن.

انواع الگوریتم اجماع در بلاکچین

بلاکچین های مختلف، از الگوریتم ها و ساز و کار های متفاوتی برای رسیدن به اجماع و تایید تراکنش ها استفاده می کنن. در ادامه دو نوع از این الگوریتم ها که بیشترین کاربرد رو در بلاکچین ها دارن بررسی می کنیم. دو الگوریتم مد نظر ما  POS و POW خواهند بود. بعد از بررسی مفاهیم این دو به تفاوت POS و POW خواهیم پرداخت و در نهایت مزایا و معایب هر کدوم رو بررسی می کنیم.

الگوریتم اثبات کار چیست ؟

در الگوریتم اثبات کار (PROOF OF WORK) به فرآیند اضافه شدن بلاک‌ ها در شبکه بلاکچین، ماینینگ یا استخراج و به فردی که این‌کار رو با تجهیزات ماینینگ انجام میده، ماینر یا استخراج‌کننده گفته میشه. سخت افزاری که برای انجام محاسبات و فرآیند استخراج به کار گرفته میشه، در شبکه به منزله یک نود یا گره هستش. در بلاکچین، هر بلاک در شبکه یک نام یکتا و منحصر به فرد به نام هش (Hash) داره. هش، مجموعه‌ای از ارقام تصادفی هستش که اگه اطلاعات بلاک تغییر کنه، هش بلاک هم به دنبال اون تغییر خواهد کرد. هش هر بلاک، بخشی از رشته هش بلاک قبلی رو در خودش جای میده. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اینکه استخراج ارز دیجیتال چیست؟ ویدئوی آموزشی ما را تماشا کنید.
برای این که ماینر ها قادر باشن تا بلاک جدیدی رو به بلاکچین اضافه کنن، باید هش اون بلاک رو به دست بیارن. برای این‌کار یک سخت افزار کامپیوتری یا ماینر باید مسائل و معما های پیچیده ریاضیاتی رو که توسط بلاکچین طرح شده رو حل کنه. با این کار ماینر به هش درست بلاک جدید دست‌ پیدا می کنه. سخت افزار ماینر برای عملیات یافتن هش و پاسخ دهی درست به معما، انرژی الکتریکی زیادی مصرف می کنه. از طرفی چون ماینر ها برای پردازش هایی که انجام میدن پاداش دریافت می کنن، این انگیزه ای میشه براشون تا هزینه های مصرف انرژی رو توجیه کنن. پاداش دهی به ماینر ها توسط ارز بومی شبکه انجام میشه. برای مثال ماینر های فعال در شبکه بیت کوین، فقط می تونن بیت کوین رو به عنوان پاداش دریافت کنن.
خوبه بدونید که در الگوریتم اثبات کار بیت کوین، هر چهار سال یک ‌بار یا به طور تخصصی تر پس از استخراج هر 210 هزار بلاک، پاداش استخراج به نصف کاهش پیدا می کنه. به این مورد در بلاکچین بیت کوین، اصطلاحا هاوینگ (Halving) میگن. به شکل کلی اصلی ترین انتقادی که به الگوریتم اثبات کار وارد میشه، مصرف انرژی بالا هستش. بر اساس گزارشی از سایت BBC، بیت کوین در حدود هفت گیگا وات برق، معادل 0.2  درصد کل برق جهان رو مصرف می کنه. از برخی از رمز ارز های مشهور که از الگوریتم اثبات کار برای فعالیت در بلاکچین استفاده می کنن، می تونیم به بیت کوین، لایت کوین و دوج کوین اشاره کنیم.

مزایای الگوریتم اثبات کار :

•    عدم تمرکز
•    ساز و کار اعطای پاداش
•    بدون نیاز به مجوز
•    عملکرد خوب و مناسب

معایب الگوریتم اثبات کار :

•    مصرف بالای برق (اتلاف انرژی)
•    ریسک حمله 51 درصدی به شبکه
•    سرعت پایین در فرآیند افزوده شدن بلاک های جدید
•    مقیاس پذیری پایین تر

الگوریتم اثبات سهام چیست ؟

اتلاف انرژی و مشکلات زیست محیطی مربوط به الگوریتم اثبات کار، زمینه‌ی توسعه الگوریتم جدید تری به ‌نام الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stack) رو فراهم کرد. در الگوریتم اثبات سهام، اعضای شبکه عملیات استخراج یا ماینینگ انجام نمیدن. در بلاکچین های مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام ماینری وجود نداره و به ‌جای اون، مفهومی به نام اعتبار سنج (Validator) داریم. در اصل اعتبار سنج ها یا ولیدیتور ها هستن که فرآیند افزودن بلاک جدید به بلاکچین رو انجام میدن. در الگوریتم اثبات سهام، معادله‌ یا معمای ریاضی برای حل شدن مطرح نمیشه و نیازی به تجهیزات گران قیمت و پرمصرف ماینینگ نیست. در الگوریتم اثبات سهام، مثل الگوریتم اثبات کار، اعضای شبکه یا نود ها اطلاعات رو بررسی و تایید می کنن و مجوز افزودن بلاک جدید رو صادر می کنن. در این الگوریتم افراد متقلب و کلاهبردار به اصطلاح Slash میشن که در نتیجه اسلش شدن، دارایی هاشون صفر میشه. در الگوریتم اثبات سهام، اعضای شبکه در ابتدا باید ارز بومی شبکه را ذخیره سازی کنن. سپس، طی یک قرارداد اون رو به شبکه اختصاص میدن یا به ‌عبارت تخصصی تر، سهام‌گذاری (Stacking) می کنن. در الگوریتم اثبات سهام، پاداش دهی متفاوته و به سبک استخراج نیست و اعضا شبکه بر حسب مقدار ارزی که استیک کردن، کارمزد دریافت می کنن. ویدئوی آموزش استیک کردن Staking ما را تماشا کنید و با فرایند استیکینگ ارز دیجیتال آشنا بشین.

مزایای الگوریتم اثبات سهام : 

•    سرعت بالاتر در انجام تراکنش ها
•    ریسک کمتر در حملات 51 درصدی
•    سازگار با محیط زیست و مصرف انرژی کمتر
•    مقیاس پذیری بالا تر

معایب الگوریتم اثبات سهام :

•    قدرت گیری بیشتر برخی از اعضا به سبب استیکینگ بیشتر
•    نیاز به داشتن رمز ارز بومی شبکه برای تبدیل شده به نود

سخن پایانی

همه روزه هزاران و شاید میلیون ها تراکنش در شبکه بلاکچین انجام می گیره. اگر تابحال به این فکر نکرده بودین که این تراکنش ها چگونه توسط خود بلاکچین مدیریت میشن، می تونید با خوندن این مقاله بهش پی ببرید. در اصل بلاکچین یک شبکه غیر متمرکز خود مختار هستش و برای انجام فرآیند ها و تراکنش ها در بسترش، نیازی به کسی نداره. الگوریتم های اجماع در بلاکچین، فرآیند بررسی و تایید تراکنش ها رو مدیریت می کنن. در این مقاله دو مورد از الگوریتم های اجماع پر کاربرد با نام های الگوریتم اثبات کار و الگوریتم اثبات سهام بررسی شدن و دیدیم که هر کدوم چه مزایا و معایبی دارن. عمده تفاوت این دو الگوریتم در مصرف انرژی شون هستش و عمدتا الگوریتم اثبات سهام برای برطرف کردن مشکل اتلاف انرژی الگوریتم اثبات کار به وجود اومد اگر دوست دارین با همه اصطلاحات کاربردی در ارز های دیجیتال اشنا بشین، مقاله ای که در این مورد نوشتیم رو بخونین. امیدوارم این مقاله مفید بوده باشه براتون و منتظر نظرات و سوالاتتون هم هستیم.