کانال تلگرام امید فدوی

بررسی انواع الگوریتم های اجماع در ارزهای دیجیتال – قسمت اول

زمان تقریبی مطالعه مطلب: 23 دقیقه

در این مقاله می خواهیم انواع الگوریتم های اجماع را در بلاک چین و همچنین ارز های دیجیتال بررسی کنیم. با ما همراه باشید.

در این مقاله می خواهیم انواع الگوریتم های اجماع را به شما معرفی کنیم. این الگوریتم های اجماع که به نام الگوریتم های ارز دیجیتال نیز شناحته می شوند در واقع راه کاری هستند که هر کدام از ارز های دیجیتال و شبکه های بلاک چین برای خود استفاده می کنند. در این مقاله لیست الگوریتم ارزهای دیجیتال را به شما معرفی می کنیم و مزایا و معایب هر کدام از آن ها را برایتان بیان می کنیم.

این مقاله در دو قسمت برای شما آماده شده است. در قسمت اول مقدمه ای درباره الگوریتم های ماینینگ را برای شما خواهیم گفت و در ادامه 15 الگوریتم اجماع را برایتان معرفی خواهیم کرد. در قسمت دوم و در ادامه ی این قسمت 15 الگوریتم دیگر را نیز برایتان معرفی می کنیم.

انواع الگوریتم های اجماع

عناوین مهم این مقاله:

  • غیر متمرکز بودن
  • کاربرد های الگوریتم اجماع
  • الگوریتم های اجماع
  • الگوریتم گواه اثبات کار
  • الگوریتم گواه اثبات سهام
  • الگوریتم گواه اثبات فعالیت
  • الگوریتم گواه اثبات سوزاندن
  • الگوریتم گواه اثبات فضا
  • الگوریتم PoET
  • پروتکل اجماع ریپل
  • پروتکل اجماع استلار
  • الگوریتم اثبات تاخیر کار
  • الگوریتم اثبات سهام محول شده
  • الگوریتم اثبات مسئولیت
  • الگوریتم اثبات وزن
  • الگوریتم اثبات شهرت
  • الگوریتم تحمل خطای بیزانس
  • الگوریتم تحمل نیابتی خطای بیزانس

غیر متمرکز بودن

یکی از ویژگی های بلاک چین و در پی آن ارز های دیجیتال که همیشه هم در مقالات به آن اشاره کرده ایم، غیر متمرکز بودن آن ها است. اگر بخواهیم به زبان ساده غیر متمرکز بودن را تعریف کنیم باید بگوییم در این حالت اطلاعات و مواردی که در سیستم وجود دارند در یک سرور مرکزی ذخیره و یا پردازش نمی شوند. در این حالت تمامی اطلاعات به صورت پخش شده در چندین دستگاه نگهداری می شود. به سرور هایی که این اطلاعات را نگهداری می کنند به اصطلاح نود یا گره گفته می شود.

امنیت

بزرگ ترین دلیلی که باعث شده است از این نوع دفتر کل های توزیع شده استفاده شود، امنیت بسیار بالا و همچنین اطمینان از عدم نابودی و از بین رفتن داده ها است. در این نوع بلاک چین ها حتی اگر اطلاعات یک کامپیوتر به کلی از بین برود هیچ جای نگرانی وجود ندارد زیرا این اطلاعات در هزاران و یا میلیون ها دستگاه دیگر وجود دارد.

حال اگر این اطلاعات نیاز به تغییر و به روز رسانی داشته باشند این اتفاق باید در تمام گره ها رخ دهد. برای این کار مفهومی به نام الگوریتم اجماع مورد استفاده قرار می گیرد.

الگوریتم اجماع به زبان ساده به معنی روش هایی برای به توافق رسیدن اعضای درون شبکه است.

انواع الگوریتم های اجماع

کاربرد های الگوریتم اجماع

به طور کلی می توان سه مورد زیر را برای کاربرد های این الگوریتم ها ذکر کرد:

  • تصمیم گیری برای این که آیا یک تراکنش صلاحیت تایید شدن و در ادامه ذخیره شدن بر روی دفتر کل را دارد و یا خیر
  • انتخاب گره ها (نود ها) برای مدیریت امور انجام شده بر روی دفتر کل
  • تضمین یکدست سازی اطلاعات بر روی سیستم های سرویس دهنده به شبکه

الگوریتم های اجماع

سیستم توافق توزیع شده و یا همان به اصطلاح «اجماع»، به این معنا است که در زمان ارسال و یا دریافت پول و ارز از هر شخص، دیگر نیاز نباشد تا به سرویس های شخص ثالث مانند بانک ها و یا موسسات مالی اعتماد کنید. 

در روش های پرداخت به صورت سنتی، شما باید به یک سرویس شخص ثالث که هر دو طرف معامله با آن موافق باشید اعتماد کنید تا بتوانید تراکنشتان را انجام دهید. برای مثال شما برای ارسال و یا دریافت پول باید به سرویس هایی مانند بانک ها، پی پال، مستر کارت و یا ویزا کارت اعتماد کنید. این سرویس ها تمام تاریخچه تراکنش های شما و همچنین موجودی شما را ذخیره و نگه داری می کنند. 

اما در مورد ارز های دیجیتال مانند بیت کوین همچین موردی وجود ندارد. در ارز های دیجیتالی هر شخص یک کپی از دفتر کل توزیع شده را دریافت می کند و به صورت مستقیم این امکان را دارد تا بتواند اطلاعات مورد تایید خود را در این دفتر وارد کنند. در ادامه مقاله مهم ترین الگوریتم های اجماع را برایتان معرفی می کنیم.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم گواه اثبات کار (Proof of Work)

انواع الگوریتم های اجماع

پروتکل گواه اثبات کار، پروتکلی است که ساتوشی ناکاموتو برای بیت کوین پیاده کرده است. ناکاموتو این الگوریتم را برای انتخاب گره ها در بیت کوین انتخاب کرده است و آن بیشتر برای محافظت در برابر خطا های بیزانس استفاده می شود. از جمله مشکلاتی که با این الگوریتم حل می شود مشکل دو بار خرج کردن پول ها است. 

یک گره در شبکه وظیفه دارد تا یک مسئله رمزنگاری شده را حل کند. در این حالت، احتمال یافتن پاسخ درست به میزان تلاش و قدرت محاسبه بستگی دارد. یافتن پاسخ مسئله ها بسیار دشوار است و فقط با حدس زدن می توان به جواب درست دست پیدا کرد.

بنابراین باید این طور به شما بگوییم:

  • هر گره در شبکه می تواند برای پیدا کردن جواب مسئله تلاش کند
  • تعداد زیادی از گره ها در شبکه بیت کوین برای پیدا کردن جواب در مدت زمان معینی تلاش می کنند. (در شبکه بیت کوین این مدت زمان 10 دقیقه است)
  • راه حل را تنها می توان به صورت تصادفی پیدا کرد.

گره مخرب

گره ای که بخواهد به صورت مخرب در شبکه فعالیت کند، فرصت بسیار کمی برای وارد کردن بلاک مخرب در شبکه دارد. این احتمال زمانی زیاد می شود که فرد یا گروه حمله کننده بتواند حداقل 51 درصد از کل نیروی موجود در شبکه را در اختیار داشته باشد. به همین دلیل می توان گفت روش گواه اثبات کار یک سیستم غیر قابل نفوذ را ارائه داده است. این سیستم تنها در حالتی قابل نفوذ می شود که بتوان حداقل 51 درصد نیروی شبکه را تامین کرد.

گاهی اوقات ممکن است که بیشتر از یک گره و به صورت هم زمان به جواب مسئله دست پیدا کنند. هنگامی که این اتفاق رخ دهد، هر یک از گره های یابنده جواب، یک بلاک را پیشنهاد می دهد و آن را برای شبکه ارسال می کند. 

در این حالت، این بلاک ها توسط بلاک های کناری برداشت می شود و به صورت موقت یک بلاک چین شکل گرفته و بلاک های جدید به آن زنجیره اضافه می شوند. در نهایت پروتکل گواه اثبات کار، شاخه ای که طول بیشتری دارد و طولانی تر است را به عنوان زنجیره رسمی شناسایی می کند و سایر بلاک ها را از بین می برد.

انواع الگوریتم های اجماع

نقاط قوت الگوریتم PoW

در شبکه بیت کوین هر گره ای که برای ایجاد بلاک جدید موفق عمل کند و انتخاب شود، بابت فعالیت در شبکه و ثبت تراکنش ها پاداش دریافت می کند. این پاداش به صورت بیت کوین به آن گره داده می شود.

از آن جا که انجام محاسبات و پیدا کردن جواب درست مسئله کاری بسیار سخت و البته پر هزینه می باشد، ماینر های فعال در شبکه معمولا بر روی یک شاخه از بلاک چین تمرکز می کنند. آن ها شاخه ای را انتخاب می کنند که به نظر می رسد به عنوان شاخه اصلی شناخته می شود.

نقاط ضعف الگوریتم PoW

چندین نقطه ضعف شناخته شده برای این الگوریتم وجود دارد که از مهم ترین آن ها می توان به هزینه ها و مصرف انرژی بسیار بالای آن اشاره کرد. علاوه بر آن، موارد زیر را هم به لیست نقطه ضعف های این الگوریتم اضافه کنید:

استخراج متمرکز

همان طور که می دانید در بخش پردازنده های کامپیوتری یا همان CPUها، اختلافات زیادی در بین مدل های مختلف و قدرت های آنان وجود دارد. از این رو به طور معمول افرادی که از سیستم های با قدرت پایین استفاده می کنند، نسبت به افراد با سیستم های قدرتمند شانس بسیار کمتری برای حل مسئله و دریافت پاداش دارند. 

در نتیجه، الگوریتم گواه اثبات کار نمی تواند الزامات الگوریتم اجماع را براورده سازد. بر اساس این الزامات، گره های تصادفی باید در میان گسترده ترین جمعیت ممکن از شرکت کنندگان و ماینر ها انتخاب شوند. وجود این ضعف باعث می شود تا خطر متمرکز شدن استخراج بالا رود. یکی از این خطر ها استخر های بزرگ پول هستند.

تاخیر زمانی زیاد

در شبکه بیت کوین، بلاک های جدید هر 10 دقیقه ایجاد می شوند. در نتیجه ی این زمان، انتظار برای تایید شدن یک بلاک تولید شده ممکن است تا ساعت ها زمان ببرد. دلیل این اتفاق هم این است که یک تراکنش حتما باید توسط گره هایی که در زنجیره اصلی وجود دارند تایید شود. علت این کارهم این است که مطمئن شویم بلاک تولید شده به شاخه اصلی در بلاک چین اصلی وصل شده است.

نرخ پایین تراکنش

حداکثر بلاک های تایید شده توسط الگوریتم گواه اثبات کار در شبکه ارز دیجیتال بیت کوین، مقدار هفت تراکنش در هر ثانیه است. این مقدار با توجه به تعداد بالای تراکنش ها در شبکه بسیار ناچیز است.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم گواه اثبات سهام (Proof of Stake)

انواع الگوریتم های اجماع

الگوریتم گواه اثبات سهام و یا به طور خلاصه PoS یکی دیگر از الگوریتم های اجماع بسیار معروف و پر کاربرد در دنیای بلاک چین است. در این الگوریتم، بلاک های جدید به جای آن که استخراج شوند، ساخته می شوند. در این الگوریتم، گره ی انتخاب شده برای ایجاد شدن بلاک بعدی، از طریق یک فرایند به صورت تصادفی انتخاب می شود. این انتخاب شدن البته به دارایی ذخیره شده در کیف پول مربوط به آن گره هم بستگی دارد. در این الگوریتم هیچ کدام از گره های نمی توانند نوبت خود را پیش بینی کنند. 

کاربران دیگر علاقه داشتند:  آموزش تجارت ارز دیجیتال

در این الگوریتم تعداد مشخصی از سکه ها در استخر سهام نگهداری می شود تا شانس ایجاد بلاک جدید را خریداری کنند.

مقایسه با الگوریتم اثبات گواه کار

در الگوریتم اثبات گواه کار، به ماینر ها برای حل کردن مسئله ریاضی و در ادامه آن تایید شدن تراکنش ها و ایجاد شدن بلاک های جدید پاداش داده می شد. در الگوریتم اثبات گواه سهام اما این خالق بلاک جدید است که نسبت به میزان سرمایه اش یک راه قطعی را انتخاب می کند. در نتیجه در این روش هیچ پاداشی در کار نیست. در این الگوریتم ماینر فقط کارمزد تراکنش ها را دریافت می کند. 

البته باید این نکته را هم به شما بگوییم که در الگوریتم اثبات گواه سهام به جای استفاده از کلمه ماینر، از کلمه Forger استفاده می شود.

نقاط قوت الگوریتم (PoS)

این الگوریتم در مقایسه با الگوریتم گواه اثبات کار از مزایای بیشتری برخوردار است. الگوریتم گواه اثبات سهام انرژی و قدرت محاسباتی بسیار زیادی مصرف نمی کند. این الگوریتم با جلوگیری از ایجاد استخر های استخراج متمرکز، خطر حملات مخرب را به طور چشمگیری کاهش می دهد. همچنین در این روش با توجه به این که سازنده هر بلاک، مالکیت بخشی از آن سکه ها را نیز بر عهده دارد، کسی که وظیفه محافظت از سکه ها را دارد، خود مالک بخشی از آن ها نیز هست.

نقاط ضعف الگوریتم (PoS)

یکی از نقاط ضعفی که الگوریتم گواه اثبات سهام با آن رو به رو است در خطر نبودن سهام داران می باشد. یک ماینر در شبکه می تواند در زمان هایی که یک انشعاب ایجاد می شود، با هر دو شاخه همراهی کند. این کار باعث جلوگیری از اجماع بین گره ها می شود و خطر دو بار خرج کردن را به همراه دارد.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم گواه اثبات فعالیت (Proof of Activity)

انواع الگوریتم های اجماع

این الگوریتم در اصل یک ترکیب از دو الگوریتم قبلی یعنی گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام می باشد. در این روش در ابتدا ماینر های نوع PoW مقدار هش مربوط به بلاک را حل می کنند. سپس با حل کردن آن، بلاک های جدید و پیشنهادی را به شبکه ارسال می کنند. پس از این که این عملیات انجام شد و پیشنهاد به شبکه ارسال شد، شبکه از هش ارسال شده استفاده می کند و عدد شبه تصادفی مانند N را ایجاد می کند. این عدد شبه تصادفی به کلید عمومی دارندگان آن سکه متصل است.

سپس سهام داران و افراد موجود در PoS بلاک را امضا و تایید می کنند. درخواست در ابتدا برای اولین ماینر PoS ارسال می شود. در صورتی که از او پاسخی دریافت نشود، شبکه به طور خودکار درخواست را برای گره بعدی می فرستد. این چرخه آن قدر ادامه پیدا می کند تا در نهایت بلاک تایید شود.

نقاط قوت الگوریتم (PoA)

با استفاده از این روش، ماینر های PoS بعد از این که مسئله حل شد درگیر بلاک می شوند. همان طور که گفتیم حل کردن مسئله در این الگوریتم وظیفه ماینر های PoW می باشد. با استفاده از این روش، حتی اگر ماینر های PoS بیشتر از 50 سکه ها را نیز در اختیار داشته باشند باز هم نمی توانند در شبکه اخلال ایجاد کنند و کنترل آن را در دست بگیرند. 

علاوه بر موارد بالا، اگر مقدار عدد تصادفی N بیشتر از یک باشد، نظر سایر ماینر ها نیز اهمیت دارد.

نقاط ضعف الگوریتم (PoA)

این الگوریتم نیاز به تبادل اطلاعات به صورت دائمی دارد. برای این که ترافیک شبکه کاهش یابد، الگو یا همان بلاک پیشنهادی شامل لیست تراکنش ها نمی باشد. این لیست توسط آخرین ماینر که بلاک را امضا می کند به شبکه اضافه می شود. 

برای مثال: اگر عدد تصادفی N برابر با 3 باشد و فقط ده درصد از ماینر ها در شبکه آنلاین باشند، آن گاه ماینر های PoW باید پیش از آن که یک بلاک امضا شود، 1000 بلاک پیشنهادی را تولید کنند.

پروژه Meissa

این پروژه یکی از برنامه هایی است که قصد دارد از این الگوریتم در برنامه خود استفاده کند. آن ها می خواهند با استفاده از این الگوریتم از تمام گره ها یا همان کامپیوتر هایی که در سراسر شبکه فعال هستند استفاده کنند و با استفاده از قدرت آن ها به شکل کاملا ایمن، یک ابر کامپیوتر جهانی توزیع شده ایجاد کنند. این ابر کامپیوتر برای هدف های مختلفی مانند پروژه های غیر متمرکز، سیستم های انتقال پول و به اشتراک گذاشتن منابع مورد استفاده قرار می گیرد. 

این الگوریتم علاوه بر نام فوق، با عنوان Delegated Proof of Activity یا به طور خلاصه DPoA نیز شناخته می شود. این الگوریتم هم از همان اصول PoA استفاده می کند و تفاوتی در آن ها وجود ندارد.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم گواه اثبات سوزاندن Proof of Burn

انواع الگوریتم های اجماع

در این الگوریتم، انتخاب گره هایی که قرار است نقش ماینر ها را در شبکه بازی کنند، با توجه به سکه هایی است که این گره ها سوزانده اند. سوزاندن در ارز های دیجیتال به این معنا است که بخشی از سکه ها از چرخه معاملات خارج شوند. برای مثال می توان سکه ها را با ارسال آن ها به آدرس های غیر قابل برداشت سوزاند. سپس گره های انتخاب شده می توانند فعالیت کرده و تراکنش ها را تایید کنند و پس از آن کارمزد آن ها را دریافت کنند. البته در این روش باید از زمان سوزانده شدن کوین ها مدت مشخصی گذشته باشد تا بتوان مطمئن شد دیگر امکان استفاده از آن ها وجود ندارد.

سوزاندن سکه ها

از نظر گره ها، سوزاندن سکه ها گران تر از نگه داشتن آن ها به شمار می رود. بنابر این، این امکان وجود دارد که یک گره، شبکه را با امضا کردن بلاک ها در زنجیره های موازی فریب دهد. 

شاید برای شما هم این سوال پیش آمده است که چه مقدار کوین باید برای این کار سوزانده شود؟ ماینر ها به طور معمول ارز های دیجیتال و رمزنگاری شده خود را با نرخ متوسطی که با میزان کارمزد های هر تراکنش ارتباط دارد می سوزانند. به طور کلی اگر بخواهیم این الگوریتم را با الگوریتم گواه اثبات کار مقایسه کنیم، هزینه استخراج در این الگوریتم پایین تر است. دلیل آن هم تفاوت در سخت افزار های مورد نیاز است که در روش گواه اثبات کار، هزینه سخت افزار بسیار زیاد است.

نقاط قوت الگوریتم (PoB)

شما به هیچ سخت افزاری نیاز ندارید. برای استفاده از این الگوریتم تنها باید سکه بسوزانید.

نقاط ضعف الگوریتم (PoB)

این الگوریتم را تنها زمانی می توان استفاده کرد که پیش از آن با استفاده از روش ها و الگوریتم های دیگر سکه را استخراج کرده باشید.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم گواه اثبات فضا Proof of Capacity

انواع الگوریتم های اجماع

نام اصلی این الگوریتم اثبات فضا می باشد اما به آن الگوریتم اثبات ظرفیت نیز گفته می شود. این الگوریتم برای حل یک چالش که از سوی ارائه دهنده ی سرویس مطرح شده است، یک مقدار غیر اسمی از پول و یا حافظه را اختصاص می دهد. الگوریتم با این کار نشان می دهد که یک فرد سهم مشروعی در یک سرویس را دارد.

این الگوریتم برای اولین بار توسط زیمبووسکی و در سال 2015 معرفی شد.

شباهت به الگوریتم اثبات کار

الگوریتم اثبات فضا از نظر کلی شبیه به الگوریتم اثبات کار می باشد. تفاوت این دو الگوریتم در این است که به جای استفاده از رایانش از فضای ابری استفاده می شود.

این الگوریتم به کارکرد حافظه سخت و همچنین اثبات برگشت پذیر بستگی دارد در عین حالی که بسیار با آن ها تفاوت دارد.

در این الگوریتم، گره ی انتخاب شده برای ایجاد بلاک بعدی از طریق یک فرایند که به صورت شبه تصادفی برگزار می شود انتخاب می شود. در این الگوریتم باید مقداری از حافظه دستگاه و یا همان فضای هارد دیسک را در شبکه به اشتراک بگذارید. در نتیجه می توان این طور عنوان کرد که این روش کمی مانند گواه اثبات کار است. تفاوت آن در این است که به جای توابعی که مخصوص پردازشگر های کامپیوتر است، از توابع مخصوص به خود استفاده می کند.

هر مگابایت حافظه که در شبکه به اشتراک گذاشته شود، در اصل یک بلیط اضافه برای استخراج است. این الگوریتم به شاخه های مختلفی تقسیم می شود اما در نهایت همه ی آن ها شبیه به یکدیگر هستند و فقط کمی جزئیات آن ها با یکدیگر متفاوت است.

نقاط قوت الگوریتم (PoC)

  • این الگوریتم مشابه الگوریتم اثبات گواه کار است. در این الگوریتم به جای رایانش از فضا استفاده می شود. در نتیجه این الگوریتم با محیط زیست سازگاری بیشتری دارد
  • می توان از این الگوریتم برای تعیین بدافزار در شبکه استفاده کرد
  • می توان از آن برای تمهیدات ضد اسپم و یا پیشگیری از حملات رد سرویس استفاده کرد

الگوریم PoC نسبت به الگوریتم گواه اثبات کار عادلانه تر می باشد و همچنین خطر ماینینگ به صورت متمرکز را کاهش می دهد. در این الگوریتم ماینر ها برای ذخیره داده های مفید عمومی در شبکه انگیزه پیدا می کنند.

نقاط ضعف الگوریتم (PoC)

  • مشوق سازی در آن سخت است

در این روش مشکل nothing-at-stake وجود دارد. این مشکل در الگوریتم هایی مانند PoC و یا PoW وجود دارد. در این الگوریتم ها گره ها توانایی استخراج را دارند اما لزوما در ارزی که ماین می کنند سرمایه ای ندارند. این موضوع باعث می شود که ماینر ها هیچ گونه تعهدی نسبت به شبکه نداشته باشند. 

برای مثال همان طور که گفتیم در روش PoS، ماینر ها حتما در ارزی که استخراج می کنند سهم و نقش دارند. در نتیجه دغدغه و تعهد بیشتری برای سلامت شبکه دارند. دلیل آن هم این است که در صورتی که به شبکه آسیبی برسد، خود ماینر ها نیز ضرر خواهند کرد. 

در الگوریتم PoC یک گره این شانس را دارد تا در یک زنجیره جایگزین نیز شانس خود را امتحان کند. نتیجه ی این کار این است که بسیاری از گره ها این امکان را دارند که به صورت همزمان و بدون صرف منابع بسیار زیاد در زنجیر های مختلف بلاک ماین کنند.

کاربران دیگر علاقه داشتند:  پیش بینی قیمت دلار و طلا و سایر بازارها در چند سال آینده

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم Proof of Elapsed Time

الگوریتم های ارز دیجیتال

در این الگوریتم گره ها به صورت قرعه کشی انتخاب می شوند. این الگوریتم از محیط اجرای TEE استفاده می کند تا مطمئن باشد فرایند انتخاب به صورت درست برگزار می شود. TEE توسط سخت افزار های خاص و ویژه کمپانی اینتل ارائه می شوند. در این الگوریتم هر تایید کننده بلاک در کوتاه ترین زمان و بر اساس یک تابع مطمئن و قابل اعتماد برای تولید بلاک جدید انتخاب می شود. در این انتخابات، ماینر ها به صورت تصادفی و از سراسر شبکه انتخاب می شوند. 

این الگوریتم اغلب بر روی شبکه های خصوصی و شبکه های دارای مجوز استفاده می شود. در این گونه بلاک چین ها افراد برای آن که مجوز دسترسی به شبکه را پیدا کنند باید هویتشان را تایید کنند. این شبکه برای انتخاب گره یک سیستم قرعه کشی منصفانه دارد و تمام اعضای شرکت کننده در آن شانس یکسانی برای انتخاب شدن دارند. 

فرایند کار در این شبکه به این صورت است که هر گره باید منتظر یک دوره زمانی بماند. پس از این که این دوره زمانی فرا رسید، اولین فردی که کار را به طور کامل انجام دهد برنده ی بلاک می شود. 

این مفهوم برای اولین بار در سال 2016 و توسط کمپانی اینتل طراحی و معرفی شد. 

نقاط قوت الگوریتم (PoET)

  • هزینه پایین برای مشارکت. با این کار مردم می توانند به راحتی در آن ثبت نام کنند و شبکه غیر متمرکز می شود
  • تایید مشروعیت برای انتخاب رهبر برای همه کاربران ساده است
  • هزینه ای که برای کنترل فرایند گزینش رهبر پرداخت می شود بخشی از ارزش به دست آمده آن است

در این الگوریتم نقدینگی کوتاه مدت اهمیت بالایی ندارد. همچنین این الگوریتم مصرف برق و انرژی خیلی زیادی نیز احتیاج ندارد و استخراج با آن ارزان تر انجام می شود. به همین دلایل نیز احتمال افزایش جمعیت ماینر ها وجود دارد و همین مسئله این الگوریتم اجماع را مستحکم تر می نماید.

نقاط ضعف الگوریتم (PoET)

  • این پروتکل ارزان است اما برای استفاده از آن می توان از سخت افزار های تخصصی و گران قیمت استفاده کرد. در نتیجه امکان استفاده به صورت انبوه را ندارد
  • برای بلاک چین های عمومی مناسب نیست

برای استفاده از این الگوریتم نیاز به سخت افزار های ساخت شرکت اینتل هست.

انواع الگوریتم های اجماع: پروتکل اجماع ریپل

الگوریتم های ارز دیجیتال

ریپل یک پروتکل و پلتفرم پرداخت است که بر روی بستر بلاک چین پیاده سازی شده است. هدف ایجاد ریپل، استفاده های مالی و ارزی و ایجاد درگاه های پرداخت عنوان شده است. در پروتکل ریپل، هر گره (برای مثال گره X)، یک لیست منحصر به فرد دارد. اطلاعات درون این لیست شامل گره های دیگر قابل اعتماد در شبکه توسط گره X است.

در این پروتکل حداقل 40 درصد از گره های موجود در لیست منحصر به فرد گره X باید در لیست دیگر گره ها نیز باشد. برای این که در این اجماع یک تراکنش تایید شود، باید هر گره مجموعه ای از تراکنش ها را منتشر کند و پس از آن رای گیری از سایر گره های موجود در لیست شروع می شود. پس از انجام رای گیری گره های باید لیست منحصر به فرد خود را در ارتباط با این گره به روز رسانی کنند. 

هنگامی که یک مجموعه تراکنش موفق شود حداقل 80 درصد رای از سایر گره ها دریافت کند، آن لیست کاندید به یک بلاک معتبر در شبکه بلاک چین ریپل تقسیم می شود. 

انواع الگوریتم های اجماع: پروتکل اجماع استلار

الگوریتم های ارز دیجیتال

استلار هم مانند ریپل یک پروتکل پرداخت است. این پروتکل بر بستر بلاک چین توسعه یافته است و برای مسائل مالی و ارزی طراحی شده است. این پروتکل برای کار خود از دو مفهوم استفاده می کند. مفهوم اول quorum نام دارد. این مفهوم مجموعه ای از گره های کافی برای رسیدن به یک توافق است.

مفهوم بعدی quorum slice است. این عنوان یک زیر مجموعه برای quorum است و کار آن قانع کردن گره برای رسیدن به توافق است.

در این اجماع برای دست یابی به یک توافق سراسری، quorum ها باید تقسیم بشوند. 

برای این کار در مرحله اول هر گره رای گیری اولیه در خصوص تراکنش ها را انجام می دهد. سپس هر گره تراکنش های مورد تایید خود را انجام می دهد و به تراکنش های دیگر رای نمی دهد. البته در این میان اگر quorum slice یک تراکنش را بپذیرد، گره هم آن را قبول می کند. 

در مرحله آخر رای گیری کلی انجام می شود و نشانه توافق در سطح شبکه است.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم اثبات تاخیر کار (Delayed Proof of Work)

الگوریتم های ارز دیجیتال

مزایا

  • مصرف انرژی به صورت بهینه
  • امنیت بالا
  • امکان اضافه کردن ارزش به سایر بلاک چین ها توسط تامین به صورت غیر مستقیم بیت کوین (و یا سایر سکه ها) بدون نیاز به هرگونه پرداخت هزینه بابت تراکنش

معایب

  • فقط بلاک چین هایی که از اثبات کار و یا اثبات سهام استفاده می کنند می توانند در این اجماع نیز شرکت کنند.
  • میزان هش گره های مختلف در وضعیت Notaries باید حتما درج شود. در صورتی که این کار انجام نشود تفاوت میان نرخ هش ها می تواند باعث انفجار شود!

توضیح

این الگوریتم یک روش ترکیبی است. در این روش شما می توانید از یک بلاک چین در حالی استفاده کنید که امنیت آن از قدرت هش یک بلاک چین دیگر تامین شده است. انجام این کار هم به این صورت است که گروهی از نود ها اسناد و داده های مورد نیاز را از بلاک چین اول به بلاک چین دوم ارسال می کنند. 

این بلاک چین می تواند برای انجام کار خود از هر دو روش اثبات سهام و اثبات کار استفاده کند و می تواند خودش را به هر نوع بلاک چینی که تمایل دارد متصل کند. در حال حاضر شبکه بیت کوین و نرخ هشی که دارد توانسته است بالاترین سطح امنیت را نسبت به سایر بلاک چین هایی که توسط اثبات تاخیر کار فعالیت می کنند به ارمغان آورد.

اولین سیستم بلاک چین که از این فناوری استفاده کرده است کومودو نام دارد. کومودو به بلاک چین بیت کوین متصل شده است.

انواع گره

این الگوریتم از دو نوع گره پشتیبانی می کند. گره معمولی و گره اسناد. 

در این الگوریتم تعداد 64 توسط افرادی که از شبکه نفع می برند، به منظور اضافه کردن بلاک های تایید شده از بلاک چین اثبات تاخیر کار انتخاب می شود. 

حال شبکه کومودو برای آن که در بین گره های اسنادی جنگ و درگیری پیش نیاید و میزان کارآمدی شبکه کاهش پیدا نکند، یک روش ماینینگ به صورت دوره ای ایجاد کرده است. این روش بر روی دو گره فعالیت می کند. 

در حالت No Notary می توان مانند حالت سنتی و قدیمی اثبات کار فعالیت کرد و در آن گره ها اجازه استخراج بلاک را دارند. در حالتی که Notary فعال باشد نمایندگان درون شبکه می توانند با نرخ سختی شبکه بسیار پایین تری ماینینگ خود را انجام دهند. 

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم اثبات سهام محول شده (EoS)

الگوریتم های ارز دیجیتال

مزایا

  • مصرف انرژی بهینه شده
  • سرعت بالا. این پروتکل زمانی برابر 0.5 ثانیه برای هر بلاک دارد.

معایب

  • کمی تا قسمتی متمرکز
  • شرکت کنندگانی که در این پروتکل سهام زیادی دارند می توانند به خودشان رای دهند تا به یک گره و تایید کننده تبدیل شوند. این مورد اخیرا در این پروتکل زیاد دیده شده است.

توضیح

در این نوع الگوریتم، سهام داران و افرادی که در شبکه فعالیت می کنند می توانند در سیستم رهبرانی را انتخاب کنند و از سمت آن ها رای دهند. همین کار باعث می شود این الگوریتم از الگوریتم اثبات سهام سرعت بیشتری داشته باشد. 

در این الگوریتم شاهدان و کسانی که به عنوان تایید کننده در شبکه فعالیت می کنند به ازای تولید هر بلاک کارمزد دریافت می کنند. میزان این کارمزد را سهام داران تعیین می کنند. اگر شاهدان در این شبکه در بازه زمانی که مشخص شده بلاکی تولید نکنند، نوبتشان رد شده و این کار به شاهد بعدی محول می شود. این کار آن قدر ادامه پیدا می کند تا سرانجام یکی از شاهدان کار را انجام دهد.

در این الگوریتم به طور معمول، تمامی نود ها در یک زمان با یکدیگر رقابت می کنند تا بلاک های جدید را شکل دهند. این کار از شکل گیری بلاک های پی در پی از سوی نود ها جلو گیری می کند و همچنین مشکل دو بار خرج کردن را نیز بر طرف می کند.

در این نوع الگوریتم شرکت کنندگان می توانند به جای رقابت کردن با یکدیگر، برای تولید بلاک های جدید با یکدیگر همکاری کنند. 

این الگوریتم می تواند با استفاده از متمرکز کردن ساخت بلاک ها به صورت حدودی، انجام سفارشات را بسیار سریع تر از سایر الگوریتم ها انجام دهد. این الگوریتم برای تولید بلاک به زمان بسیار کم 0.5 ثانیه نیاز دارد.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم اثبات مسئولیت (Proof of Authority)

الگوریتم های ارز دیجیتال

مزایا

  • مصرف انرژی بهینه شده
  • سرعت بالا

معایب

  • کمی متمرکز است. این الگوریتم قابلیت استفاده در بلاک چین های عمومی را دارا می باشد اما در بخش بلاک چین های خصوصی نیازمند مجوز دسترسی است.

توضیح

در این نوع الگوریتم، تراکنش ها و همچنین بلاک ها از سوی حساب های تایید شده و به نام تایید کنندگان مطمئن و معتبر شناخته می شوند. تایید کنندگان در این الگوریتم از نرم افزار هایی استفاده می کنند تا بتوانند تراکنش ها را با موفقیت در بلاک قرار دهند. خوبی این فرایند این است که این کار به طور خودکار انجام می شود و دیگر نیاز نیست تا فرد به طور مستقیم و دائم بر روی کامپیوتر خود نظارت داشته باشد. البته شما باید همیشه از کامپیوتر خود مراقبت کنید تا دست افراد خرابکار به آن نرسد.

کاربران دیگر علاقه داشتند:  چه ارزهای دیجیتالی را برای سرمایه گذاری و ترید انتخاب کنیم؟

برای این که در این الگوریتم تایید کننده شوید باید این سه شرط را داشته باشید: هویت شما باید به طور رسمی در شبکه تایید شده باشد. صلاحیت انجام کار به سختی به دست می آید تا حق تایید بلاک های تایید شده و ارزش گذاری درست شود. باید برای برقراری ارتباط و انجام مسئولیت ها یکپارچگی کامل وجود داشته باشد.

با استفاده از این الگوریتم افراد این حق را دارند تا در شبکه تبدیل به یک تایید کننده شوند. در نتیجه یک مشوق برای حفظ موقعیتی که قبلا به دست آورده اند وجود دارد. تایید کنندگان موجود در شبکه با اضافه کردن شهرت به هویت خودشان تشویق می شوند تا فرآیند انجام تراکنش ها را نگه دارند. دلیل این ماجرا هم این است که هیچ تایید کننده ای دوست ندارد تا شهرتی و اعتباری را که به سختی درون شبکه به دست آورده است را از بین ببرد.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم اثبات وزن (Proof of Weight)

لیست الگوریتم ارزهای دیجیتال

مزایا

  • مصرف انرژی به صورت بهینه شده
  • قابلیت شخصی سازی
  • مقیاس پذیر

معایب

  • ارائه کردن مشوق در آن سخت است

توضیح

این الگوریتم توسط مدل اجماع آلگورند طراحی و ساخته شده است. در سیستم هایی که از روش PoS استفاده می شود، درصد سکه های تحت تملک تایید کننده نشان دهنده احتمال پیدا کردن بلاک است. اما در الگوریتم اثبات وزن از مقادیر وزنی به صورت نسبی استفاده می شود. 

الگوریتم های اثبات شهرت و اثبات فضا از این الگوریتم گرفته شده اند.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم اثبات شهرت (Proof of Reputation)

لیست الگوریتم ارزهای دیجیتال

مزایا

  • برای شبکه های خصوصی و دارای مجوز خوب و کارآمد است

معایب

  • فقط در بلاک چین های خصوصی و دارای مجوز قابل استفاده است

توضیح

این الگوریتم مانند الگوریتم اثبات اختیار است. الگوریتم اثبات شهرت برای این که بتواند امنیت شبکه ی خود را تامین کند به شهرت افراد شرکت کننده در آن وابسته است. یک شرکت کننده و یا کسی که وظیفه امضا کردن بلاک را بر عهده دارد، باید آن قدر شهرت داشته باشد و شناخته شده باشد که در صورتی که قصد داشته باشد تقلب کند و یا در سیستم خرابکاری کند با عواقب مالی و تجاری بسیار قابل توجه رو به رو شور. 

البته این توضیح و مفهوم کاملا نسبی است. زیرا در هر حال وقتی یک کسب و کار سعی کند در شبکه خرابکاری کند ضررخواهد کرد. اما این ضرر در شرکت ها و کسب و کار های بزرگ بسیار بیشتر و چشمگیر تر است. به همین دلیل است که شرکت های بزرگ شانس انتخاب بیشتری نسبت به شرکت های کوچک دارند. 

هنگامی که شهرت یک تایید کننده در شبکه تایید شود، می تواند فعالیت خود را شروع کند. 

این الگوریتم در حال حاضر توسط گوچین در حال استفاده می باشد.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم تحمل خطای بیزانس (Byzantine Fault Tolerance)

لیست الگوریتم ارزهای دیجیتال

مزایا

  • سرعت بالا
  • مقیاس پذیر است

معایب

  • به صورت معمول برای شبکه های خصوصی و نیازمند به مجوز استفاده می شود

توضیح

یک مشکل قدیمی و سنتی در رایانش های توزیع شده وجود دارد. این مشکل با ژنرال های بیزانس تعریف می شود. 

باید این مشکل را در قالب یک مثال برایتان تعریف کنیم. فکر کنید چندین ژنرال بیزانس وجود دارد و هر کدام قسمت های مربوط به خودشان را توسط یک ارتش بیزانس محاصره کرده اند. حال این ژنرال ها باید به طور دسته جمعی تصمیم  بگیرند که آیا حمله کنند و یا نکنند. در این میان اگر برخی از ژنرال ها بدون هماهنگی با دیگران و به تنهایی حمله کنند، آن محاصره از بین می رود. 

در این موارد ژنرال ها معمولا از یک دیگر فاصله دارند و برای این که بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند باید برای هم پیام بفرستند. 

چندین پروتکل رمزارز برای اجماع در سیستم های خود از این شبکه استفاده می کنند. در ادامه دو نوع از این پروتکل ها را برایتان معرفی می کنیم.

تحمل عملی خطای بیزانس (PBFT)

یکی از اولین راه حل ها برای حل مشکل توسط تحمل عملی خطای بیزانس مطرح شده است. این نسخه در حال حاضر توسط هایپرلجر فابریک در حال استفاده می باشد. این الگوریتم با چند ژنرال از پیش تعیین شده به خوبی و با هماهنگی کامل فعالیت می کند.

از مزیت های تحمل عملی خطای بیزانس می توان به میزان خروجی بسیار بالای آن اشاره کرد. البته این الگوریتم عیب های خودش را هم دارد که از جمله آن ها می توان به متمرکز شدن شبکه اشاره کرد. این شبکه همچنین به مجوز دسترسی نیز نیاز دارد.

توافق یکپارچه بیزانس (FBA)

این مورد هم دسته ی دیگری از پروتکل ها هستند که برای رفع خطای بیزانس از روش توافق یکپارچه بیزانس استفاده می کنند. در حال حاضر ارز های دیجیتال ریپل و استلار در شبکه خود از این نوع راه حل استفاده می کنند. 

ایده کلی این راه حل به این صورت است که در آن هر ژنرال مسئول زنجیره و بخش خودش است و با بررسی و دسته بندی پیام ها می تواند به حقیقت دست پیدا کند. 

در ارز دیجیتال ریپل این ژنرال های درون شبکه از قبل و توسط بنیاد ریپل انتخاب می شوند. در ارز استلار اما، هر کسی می تواند به عنوان تایید کننده فعالیت کند. در این ارز این خود شما هستید که تصمیم می گیرید به چه کسی اطمینان و اعتماد کنید.

از مزیت های این راه کار می توان به خروجی بسیار بالا، هزینه پایین برای انجام تراکنش و مقیاس پذیری قابل قبول شبکه اشاره کرد.

انواع الگوریتم های اجماع: الگوریتم تحمل نیابتی خطای بیزانس (dBFT)

لیست الگوریتم ارزهای دیجیتال

مزایا

  • سرعت بالا
  • مقیاس پذیر است

معایب

  • همه شرکت کنندگان برای تبدیل شدن به زنجیره ریشه تلاش می کنند. امکان به وجود آمدن چندین زنجیره ریشه وجود دارد

توضیح

این الگوریتم یک مکانیزم اجماع خطای بیزانس است که در آن امکان مشارکت به صورت گسترده به صورت رای گیری واسطه ای فراهم شده است. این الگوریتم توسط نئو مورد استفاده قرار گرفته است. کسانی که از توکن های نئو استفاده می کنند می توانند با انجام رای گیری، کتابداری که می خواهند حمایت کنند را انتخاب نمایند. این گروه منتخب توسط الگوریتم BFT به اجماع می رسد و می تواند بلاک های جدید را تهیه نماید. در شبکه نئو رای گیری به جای آن که ثابت باشد در دنیای واقعی ادامه پیدا خواهد کرد.

این الگوریتم از قطعیت خوب و قابل قبولی برخوردار است. در این الگوریتم به محض آن که تاییدیه ها نهایی شوند، دیگر بلاک نمی تواند تقسیم شود و به دو شاخه تقسیم شود. به همین دلیل تراکنش دیگر قابل برگشت نخواهد بود.

در الگوریتم نئو تولید هر بلاک جدید تقریبا بین 15 تا 20 ثانیه طول می کشد.

تحمل خطا

این الگوریتم تحمل خطایی برابر [F = [(n-1) / 3 را برای شبکه به همراه دارد. در این فرمول n برابر با تعداد گره های شبکه است. این فرمول و میزان تحمل خطا شامل امنیت شبکه و دسترسی ها هم می شود و همچنین در برابر شکست های عمومی و شکست های بیزانس نیز از خود مقاومت نشان می دهد. 

این الگوریتم همان طور که گفتیم از از میزان قطعیت خوب و کافی برخوردار است و پس از تایید تراکنش ها دیگر امکان بازگشت آن ها و یا دو شاخه شدن زنجیره وجود ندارد. 

در این الگوریتم خروجی تراکنش ها تا میزان 10 هزار تراکنش بر ثانیه محاسبه می شود که این مقدار در میان بلاک چین هایی که عمومی هستند رقم بسیار خوبی به شمار می رود. این مقدار همچنین امکان پشتیبانی از اپلیکیشن های تجاری را به طور گسترده فراهم می کند.

این الگوریتم همچنین تکنولوژی هویت دیجیتالی را می تواند ترکیب کند. یعنی یک گره یا کتاب دار در شبکه می تواند یک نام واقعی از افراد و یا موسسات باشد.

جمع بندی

در این مقاله سعی کردیم شما را با الگوریتم های اجماع استفاده شده در شبکه های بلاک چین و ارز های دیجیتال آشنا کنیم. در این مقاله که در دو قسمت آماده شده است سعی کردیم تا تمام الگوریتم های اجماع را تا جای ممکن برایتان توضیح دهیم. در قسمت دوم مقاله شما را با 15 الگوریتم ماینینگ دیگر نیز آشنا می کنیم.

در پایان اگر سوالی در زمینه الگوریتم های اجماع در ارز های دیجیتال دارید از بخش نظرات از ما بپرسید.

عناوین مهم این مقاله:

  • غیر متمرکز بودن
  • کاربرد های الگوریتم اجماع
  • الگوریتم های اجماع
  • الگوریتم گواه اثبات کار
  • الگوریتم گواه اثبات سهام
  • الگوریتم گواه اثبات فعالیت
  • الگوریتم گواه اثبات سوزاندن
  • الگوریتم گواه اثبات فضا
  • الگوریتم PoET
  • پروتکل اجماع ریپل
  • پروتکل اجماع استلار
  • الگوریتم اثبات تاخیر کار
  • الگوریتم اثبات سهام محول شده
  • الگوریتم اثبات مسئولیت
  • الگوریتم اثبات وزن
  • الگوریتم اثبات شهرت
  • الگوریتم تحمل خطای بیزانس
  • الگوریتم تحمل نیابتی خطای بیزانس

لینک قسمت دوم: بررسی انواع الگوریتم های اجماع در ارزهای دیجیتال – قسمت دوم

 

آموزش های پیشنهادی

برای دریافت ویدیوهای آموزشی رایگان در حوزه ارز دیجیتال به لینک زیر مراجعه کنید:

دریافت ویدیوهای آموزشی رایگان ارز دیجیتال

همچنین برای آشنایی با سرفصل های دوره جامع ارز دیجیتال می توانید به لینک زیر مراجعه کنید:

مشاهده دوره جامع نوابغ ارز دیجیتال

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *