الگوریتم اجماع بلاک چین، پشت پرده انجام میلیون‌ها تراکنش همزمان

اشتراک گذاری این مقاله
طیبه رحیمیان
زمان بروزرسانی این مقاله: 11 ماه قبل
زمان مورد نیاز برای اتمام مقاله:
الگوریتم اجماع بلاک چین

الگوریتم اجماع بلاک چین پایه اصلی فناوری انقلابی بلاکچین است که موجب تسهیل کار میلیون‌ها میلیون انسان شده است. بنابراین چطور با هم تداخلی ندارند؟ پاسخ این سوال در معماری هوشمندانه شبکه بلاکچین است که الگوریتم‌های اجتماع، هسته آن هستند.

الگوریتم اجماع، مکانیسمی است که به کاربران امکان هماهنگی در یک محیط توزیع‌شده را می‌دهد. برای اینکار باید همه عوامل بتوانند روی یک موضوع واحد توافق کنند، حتی اگر برخی عوامل دچار مشکل شوند. به عبارت دیگر سیستم باید تحمل‌پذیری خطا داشته باشد.

در یک سیستم متمرکز، یک موجودیت بر کل سیستم تسلط دارد. اکثر مواقع آنها خودش تغییرات را  اعمال می‌کند و هیچ سیستم حاکمیتی برای رسیدن به اجماع وجود ندارد. اما در سیستم‌های غیرمتمرکز، یک پایگاه داده غیرمتمرکز وجود دارد. در این سیستم‌ها که اعضا به هم اعتماد ندارند، رسیدن به اجماع و توافق، پیشرفت بزرگی بود که با فناوری بلاکچین امکان‌پذیر شد. در ادامه به بررسی بیشتر این الگوریتم‌ها می‌پردازیم.

 

الگوریتم اجماع چیست؟

الگوریتم اجماع بلاک چین ، فرآیند تصمیم‌گیری گروهی هستند که در آن هر عضو گروه از تصمیمی که بهتر تشخیص داده شود، حمایت می‌کند. در این راهکار افراد، از تصمیم اکثریت تبعیت می‌کنند. خواه آن را دوست داشته باشند خواه نداشته باشند.

مثلا یک گروه ده نفره را تصور کنید که می‌خواهند درباره پروژه‌ای تصمیمی بگیرند که به نفع همه باشد. هر یک می‌توانند ایده خود را پیشنهاد کنند اما اکثریت از ایده‌ای حمایت می‌کنند که به آنها کمک می‌کند. مخالفان نیز باید با این تصمیم کنار بیایند.

الگوریتم اجماع صرفا با رای اکثریت موافق نیست، بلکه با تصمیمی موافق است که برای آنها سودمند باشد. بنابراین همیشه پیروزی با شبکه است.

مدل‌های اجماع شبکه، متدهایی برای ایجاد برابری و انصاف در دنیای آنلاین هستند. مدل اجماع بلاکچین از چند هدف مشخص ایجاد شده که عبارتند از:

  • رسیدن به توافق: مکانیسم تا آنجا که بتواند همه توافقات گروه را جمع می‌کند.
  • همکاری: هدف هر یک از گروه‌ها توافق بهتری است که به منافع کل گروه منجر شود.
  • همکاری تیمی: هر شخصی در قالب تیم کار کرده و منافع خود را کنار می‌گذارد.
  • حقوق برابر: هر مشارکت‌کننده ارزش برابری در رای‌گیری دارد. این یعنی رای هر شخص مهم است.
  • مشارکت: هرکسی درون شبکه باید در رای‌گیری شرکت کند. هیچ‌کس نمی‌تواند بدون نظر باشد.
  • فعالیت: هر عضو گروه فعال است. هیچ‌کس مسئولیت بیشتری نسبت به دیگری ندارد.

 

الگوریتم اجماع چگونه کار می‌کند؟

الگوریتم اجماع بلاک چین

در ارزهای دیجیتال وضعیت کاربران در پایگاه‌داده‌ای که همان بلاکچین است، ذخیره می‌شود. مهم است که هر گره (کامپیوتر عضو شبکه) یک کپی مجزا از پایگاه‌داده داشته باشد. در ‌غیر ‌این‌صورت به‌زودی اطلاعات متضاد، کل شبکه را دچار مشکل می‌کند. از ویژگی‌های مشترک همه الگوریتم‌های اجماع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

اول، کاربری که می‌خواهد بلاکی اضافه کند باید سرمایه‌گذاری کند. این سرمایه تضمین رفتار درست گره است. اگر تقلب کند، سرمایه خود را از دست می‌دهد. برای مثال می‌توان به قدرت محاسباتی، ارز دیجیتال یا اعتبار آن اشاره کرد.

کاربران در مقابل به خطر انداختن منابع خود پاداش می‌گیرند. این پاداش اغلب از ارز دیجیتال بومی شبکه تشکیل شده و از کارمزدهایی که دیگران می‌پردازند تامین می‌شود.

آخرین چیزی که نیاز داریم شفافیت است. ما باید بتوانیم ببینیم چه کسی در حال خیانت است. در حالت ایده‌آل تولید بلاک‌ها هزینه‌بر است اما اعتبار‌سنجی آنها ارزان است. شفافیت تضمین می‌کند اعتبار‌سنجی توسط کاربران عادی کنترل شود.

 

چرا در بلاکچین از الگوریتم اجماع استفاده می‌شود؟

الگوریتم‌هایی که قبلا استفاده می‌شدند مثل الگوریتم بیزی با مشکلاتی مواجه بودند. اگر حتی یک خطا رخ می‌داد، گره‌ها نمی‌توانستند به توافق برسند. اما در الگوریتم اجماع بلاک چین، چنین مسائلی وجود ندارد. مدل‌های اجماع بلاک‌چین، قابل‌اطمینان‌ترند و نسبت به خطا تحمل‌پذیری بیشتری دارند.

به‌همین‌دلیل ممکن است نتایج متناقضی در یک سیستم توزیع‌شده وجود داشته باشد. برای داشتن خروجی بهتر، الگوریتم اجماع بلاک چین ترجیح داده می‌شود.

 

انواع الگوریتم‌های اجماع و معرفی مهم‌ترین آنها

الگوریتم‌های مختلفی برای اجماع در بلاک‌چین‌ها ایجاد شده‌اند که در ادامه به دو مورد از مهم‌ترین‌ها اشاره می‌کنیم.

 

الگوریتم اثبات کار

الگوریتم اجماع اثبات کار (POW)، اصلی‌ترین الگوریتم اجماع بلاک چین است. این الگوریتم اولین بار در بیتکوین به کار رفت، اما مفهوم آن از مدت‌ها قبل وجود داشت. در الگوریتم اجماع اثبات کار، اعتبار‌سنج یا همان ماینرها، اطلاعاتی را که می‌خواهند اضافه کنند هش می‌کنند.

هش، یک رشته تصادفی از حرف و اعداد است که از طریق تابع هش (تابع در هم ریز) تولید می‌شود. با داشتن هش، نمی‌توان گفت چه اطلاعاتی به تابع داده شده است. این کار برای تضمین امنیت شبکه انجام می‌شود.

در الگوریتم اجماع اثبات کار‌، پروتکل شرایطی برای معتبر بودن بلاک تعیین می‌کند. به‌عنوان مثال، تنها بلاکی که هش آن با دوصفر شروع می‌شود، معتبر است. تنها روشی که ماینرها برای ایجاد هش مطابق با قانون دارند، این است که هربار یک پارامتر را در داده‌های اصلی خود تغییر دهند تا نتیجه متفاوتی تولید شود و هش مناسب بدست آید.

در اکثر بلاکچین‌ها درخواست‌ها به شدت بالاست. برای رقابت با سایرین نیاز به سخت‌افزارهای استخراج (ASIC) دارید تا شانس تولید یک بلاک معتبر را داشته باشید.

سرمایه‌گذاری شما هزینه‌ایست که برای سخت افزار و برق می‌پردازید. ASIC‌ها برای یک هدف ساخته شده‌اند، بنابراین کاربرد دیگری جز استخراج ارز دیجیتال ندارند. استخراج، تنها راه برای برگرداندن سرمایه اولیه، است.

تایید اینکه آیا واقعا بلاک مناسبی تولید کرده‌اید، برای شبکه بی‌اهمیت است. حتی اگر تریلیون‌ها ترکیب برای بدست آوردن هش مناسب امتحان کرده باشید، داده‌های شما فقط باید یک ‌بار با یک تابع اجرا شوند. اگر داده‌های شما هش معتبری تولید کند پذیرفته شده و پاداش می‌گیرد و در ‌غیر ‌این‌‌صورت رد شده و برق و زمان شما هدر رفته است.

 

الگوریتم اثبات سهام

الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS)، یک الگوریتم اجماع بلاک چین است که به‌عنوان جایگزین الگوریتم اجماع اثبات کار پیشنهاد شد. در این سیستم مفهومی درباره ماینرها، سخت‌افزارهای استخراج یا مصرف بالای انرژی وجود ندارد. تنها یک کامپیوتر معمولی لازم است. در اثبات سهام شما به جای سرمایه‌گذاری خارجی، ارز دیجیتال می‌گذارید. قوانین پروتکل‌های مختلف الگوریتم اجماع اثبات سهام متفاوت است، اما همه آنها یک مقدار سرمایه حداقلی در قالب ارز دیجیتال می‌خواهند تا آن شخص واجد شرایط اعلام شود.

شما سرمایه خود را در یک کیف پول قفل می‌کنید و وارد پروسه شرط‌بندی تایید اعتبار بلاک بعدی می‌شوید. اگر بلاک مورد نظر شما انتخاب شد، پاداشی از کارمزدهای تراکنش می‌گیرید. هرچه سرمایه قفل‌شده بیشتر باشد پاداش هم بیشتر است. اما اگر با پیشنهاد کردن تراکنش‌های نامعتبر سعی در تقلب کردن داشته باشید بخشی یا همه سهام خودرا از دست می‌دهید. بنابراین مکانیسم آن شبیه اثبات کار است و عمکرد صادقانه باعث سودآوری می‌شود.

به‌طور‌کلی در سکه‌هایی که تازه ایجاد شده‌اند پاداشی وجود ندارد. بنابراین ارز بومی بلاکچین باید به روش دیگری توزیع شود. این کار از طریق عرضه اولیه سکه یا صرافی (ICO, IEO) انجام می‌شود. یا اینکه پروتکل ابتدا با اثبات کار، فعالیت می‌کند سپس به اثبات سهام می‌رود.

تا به امروز الگوریتم اجماع اثبات سهام تنها در ارزهای دیجیتال کوچکتر به‌کار رفته است. بنابراین معلوم نیست که بتواند جایگزین اثبات کار شود یا خیر. از نظر تئوری می‌تواند اما شرایط واقعی ممکن است متفاوت باشد.

 

جمع‌بندی

الگوریتم اجماع بلاک چین از فاکتورهای اصلی عملکرد بلاکچین‌ها است. استفاده از این الگوریتم‌ها در ارزهای دیجیتال موجب غیرمتمرکز شدن و اعتبار تراکنش‌های آنها می‌شود. همچنین جلوی تقلب و کلاهبرداری نیز گرفته خواهد شد. الگوریتم‌های اجماع، تنوع زیادی دارند، اما الگوریتم اجماع اثبات کار و الگوریتم اجماع اثبات سهام جزء مهم‌ترین‌های آنها هستند.

هر دوی این الگوریتم‌ها از کاربر می‌خواهند چیزی را به‌عنوان سرمایه برای تضمین صداقت خود قرار دهد. در اثبات کار این تضمین در قالب هزینه‌های لازم برای استخراج و در اثبات سهام در قالب ارز دیجیتال ارائه می‌شود. این الگوریتم‌ها پایه و اساس کارایی ارزهای دیجیتال هستند و استفاده از آنها باعث پایداری و پابرجا شدن رمزارزها می‌شود.