الگوریتم اجماع در بلاکچین چیه؟

الگوریتم اجماع یه مکانیزم هست که به کاربران یا ماشین‌ها اجازه می‌ده تو یه محیط توزیع‌شده با هم هماهنگ بشن. این الگوریتم باید تضمین کنه که همه شرکت‌کننده‌ها روی یه حقیقت مشترک توافق دارن، حتی اگه بعضیاشون از کار بیفتن. به زبون ساده، سیستم باید در برابر خطا مقاوم باشه.

تو یه سیستم متمرکز، یه نهاد واحد کنترل همه‌چیز رو در دست داره و می‌تونه تغییرات دلخواهشو اعمال کنه. اما تو یه سیستم غیرمتمرکز، قضیه فرق می‌کنه. مثلا وقتی با یه پایگاه داده توزیع‌شده کار می‌کنیم، چطور می‌تونیم توافق کنیم که چه اطلاعاتی بهش اضافه بشه؟

حل این چالش تو یه محیطی که کاربران به هم اعتماد ندارن، یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌هایی بود که راه رو برای بلاکچین‌ها باز کرد. تو این مقاله، بررسی می‌کنیم که چطور الگوریتم‌های اجماع نقش حیاتی در عملکرد ارزهای دیجیتال و دفترکل‌های توزیع‌شده دارن.

الگوریتم‌های اجماع و ارزهای دیجیتال

تو ارزهای دیجیتال، موجودی کاربران تو یه پایگاه داده، یعنی بلاکچین، ذخیره می‌شه. خیلی مهمه که همه نودها یه نسخه یکسان از این پایگاه داده داشته باشن، چون اگه اطلاعات ناسازگار بشه، کل سیستم بی‌اعتبار می‌شه.

رمزنگاری کلید عمومی تضمین می‌کنه که هیچ کاربری نتونه کوین‌های بقیه رو خرج کنه. اما همچنان یه حقیقت واحد لازمه که همه شرکت‌کننده‌های شبکه روش توافق داشته باشن تا بتونن تشخیص بدن آیا یه تراکنش قبلا انجام شده یا نه.

ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت‌کوین، یه سیستم اثبات کار (PoW) رو برای هماهنگی بین کاربران پیشنهاد داد. در ادامه، ویژگی‌های مشترک الگوریتم‌های اجماع رو بررسی می‌کنیم.

اول از همه، افرادی که می‌خوان بلاک جدیدی اضافه کنن (که بهشون اعتبارسنج یا ولیدیتور می‌گیم)، باید یه وثیقه یا سرمایه بذارن. این وثیقه می‌تونه قدرت پردازشی، ارز دیجیتال یا حتی اعتبار اون‌ها باشه. هدف اینه که اگه کسی بخواد تقلب کنه، چیزی برای از دست دادن داشته باشه.

از طرف دیگه، یه مشوق مالی هم در نظر گرفته شده. معمولا این پاداش شامل کارمزد تراکنش‌ها، ارز تازه تولید شده، یا ترکیبی از هر دو هست.

آخرین نکته مهم شفافیته. باید راهی باشه که بتونیم تقلب رو تشخیص بدیم. هزینه ایجاد یه بلاک باید بالا باشه، اما تأییدش برای کاربران عادی باید کم‌هزینه باشه تا اعتبارسنج‌ها تحت کنترل باقی بمونن.

انواع الگوریتم‌های اجماع

اثبات کار (PoW) – الگوریتم اصلی بلاکچین‌ها

اثبات کار، اولین الگوریتم اجماع بلاکچینیه که با بیت‌کوین معرفی شد. اما مفهومش از قبل وجود داشت. تو این روش، اعتبارسنج‌ها (ماینرها) باید یه مسئله رمزنگاری پیچیده رو حل کنن تا یه بلاک معتبر تولید کنن.

ماینرها داده‌های خودشون رو هَش می‌کنن تا به یه مقدار مشخص برسن. هش یه رشته تصادفی از اعداد و حروفه که وقتی داده‌ای رو از یه تابع هش عبور می‌دین، تولید می‌شه. اگه حتی یه بیت از داده تغییر کنه، هش کاملا متفاوتی به دست میاد.

تو PoW، پروتکل یه شرط تعیین می‌کنه، مثلا فقط بلاکی که هش‌ش با “۰۰” شروع می‌شه، معتبره. ماینرها باید ورودی‌ها رو بارها تغییر بدن و دوباره هش کنن تا به یه مقدار معتبر برسن.

ماینینگ تو بلاکچین‌های بزرگ مثل بیت‌کوین، نیاز به سخت‌افزار تخصصی (ASIC) داره. این دستگاه‌ها فقط برای ماینینگ طراحی شدن و کاربرد دیگه‌ای ندارن.

استیک یا وثیقه تو PoW، هزینه تجهیزات و برق مصرفی ماینرهاست. اگه بلاک معتبر باشه، ماینر پاداش می‌گیره؛ اگه نباشه، منابعش هدر می‌ره. این روش باعث امنیت شبکه می‌شه، چون دستکاری شبکه هزینه‌بر و غیرمنطقیه.

اثبات سهام (PoS) – جایگزین کم‌مصرف‌تر برای PoW

اثبات سهام (PoS) تو روزای اولیه بیت‌کوین به عنوان یه جایگزین برای PoW پیشنهاد شد. تو این سیستم، خبری از ماینر، سخت‌افزار تخصصی یا مصرف انرژی بالا نیست. در عوض، کاربران برای شرکت در اجماع باید مقدار مشخصی از ارز دیجیتال رو استیک کنن.

اعتبارسنج‌ها باید مقدار حداقلی از کوین‌های شبکه رو داشته باشن و اون‌ها رو تو یه کیف پول قفل کنن. بعد، اون‌ها در فرآیند انتخاب بلاک بعدی شرکت می‌کنن. در اصل، اون‌ها روی بلاکی که انتخاب می‌شه “شرط‌بندی” می‌کنن و پروتکل یکی رو انتخاب می‌کنه.

اگه بلاک انتخاب بشه، اعتبارسنج بر اساس مقدار استیک‌شده، پاداش می‌گیره. اما اگه بخواد تقلب کنه، بخشی یا کل سرمایه‌ش رو از دست می‌ده. بنابراین، درست مثل PoW، انگیزه مالی باعث می‌شه کاربران درستکار باقی بمونن.

برخلاف PoW که کوین‌های جدید تولید می‌کنه، PoS معمولا از کارمزد تراکنش‌ها به عنوان پاداش استفاده می‌کنه. ارز دیجیتال شبکه باید از قبل توزیع شده باشه، مثلا از طریق ICO یا روش‌های دیگه.

PoS هنوز تو شبکه‌های کوچیک‌تر پیاده‌سازی شده، اما روی یه شبکه بزرگ مثل اتریوم ۲.۰ (Ethereum 2.0) داره آزمایش می‌شه. اگه موفق بشه، ممکنه یه جایگزین جدی برای PoW بشه.

سایر الگوریتم‌های اجماع

علاوه بر PoW و PoS، مدل‌های دیگه‌ای هم وجود دارن که هر کدوم مزایا و معایب خاص خودشونو دارن:

• اثبات سهام نمایندگی‌شده (DPoS)
• اثبات اعتبار (PoA)
• اثبات سوزاندن (PoB)
• اثبات کار تأخیری (dPoW)
• ترکیب PoW و PoS

جمع‌بندی؛ آینده الگوریتم‌های اجماع

الگوریتم‌های اجماع نقش کلیدی تو عملکرد سیستم‌های توزیع‌شده دارن. خیلیا معتقدن که بزرگ‌ترین نوآوری بیت‌کوین، استفاده از اثبات کار برای رسیدن به اجماع بود.

امروزه، این الگوریتم‌ها نه‌تنها برای ارزهای دیجیتال، بلکه تو بلاکچین‌هایی که برای اجرای قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز طراحی شدن، استفاده می‌شن.

با اینکه PoW همچنان پرطرفدارترین الگوریتمه، خیلیا دنبال روش‌های جایگزین مثل PoS هستن که مصرف انرژی کمتری داره. هنوز مشخص نیست که آیا PoS می‌تونه جایگزین PoW بشه یا نه، اما تحقیقات زیادی تو این حوزه در حال انجامه.

به نظرتون، در آینده کدوم مدل اجماع محبوب‌تر می‌شه؟ PoW همچنان قوی می‌مونه یا PoS و روش‌های جدیدتر جایگزینش می‌شن؟