انواع الگوریتم اجماع در بلاکچین

 بنابراین لازم است که این کامپیوترها به یک توافق مشترک برسند. برای این منظور از الگوریتم‌های اجماع استفاده می‌شود. بلاک‌چین بیت‌کوین به عنوان یکی از معروف‌ترین بسترهای غیرمتمرکز از نوع خاصی از الگوریتم اجماع به نام «الگوریتم اجماع اثبات کار» استفاده می‌کند. این الگوریتم به ارتباط و تأیید تراکنش‌های همتا به همتا کمک می‌کند.

با پیشرفت بلاک‌چین و گسترش استفاده از آن الگوریتم‌های اجماع دیگری نیز معرفی شده‌اند از جمله الگوریتم اجماع اثبات سهام. در این مقاله ما به بررسی و توضیح برخی از مهم‌ترین انواع الگوریتم‌های اجماع می‌پردازیم تا به درک عمیق‌تری از این تکنولوژی برای حفظ امنیت و یکپارچگی شبکه‌های غیرمتمرکز برسیم.

پیشنهاد ویژه: آموزش بلاکچین

الگوریتم اجماع چیست و چه کارکردی دارد؟

الگوریتم اجماع به عنوان یک فرآیند بسیار حیاتی در سیستم‌های کامپیوتری برای رسیدن به توافق در میان کامپیوترها به کار می‌رود. این توافق برای موضوعات و اطلاعاتی است که در سیستم‌های غیرمتمرکز وجود دارد و هدف آن ایجاد اطمینان و افزایش امنیت در شبکه است.

کارکرد الگوریتم اجماع برای ایجاد فرآیندی است که کامپیوترهای شبکه بتوانند برای موضوعات مختلف در شبکه توافق کنند. یکی از مشکلات اصلی در شبکه‌های غیرمتمرکز این است که نیاز است که کامپیوترها به توافق برسند تا بتوانند تغییرات در سیستم را انجام دهند و اطلاعات را ذخیره کنند.

سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم اجماع به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در صورتی که برخی از کامپیوترها به‌درستی عمل نکنند، همچنان بتوانند امنیت شبکه را حفظ کنند و عملکرد خود را ادامه دهند. این قابلیت باعث می‌شود که این سیستم‌ها در برابر خطاهای برخی از کامپیوترها تحمل‌پذیری داشته باشند و عملکرد قابل قبولی را حفظ کنند.

انواع الگوریتم های اجماع

مکانیزم‌های اجماع به منظور حفظ همگامی اعضای شبکه بلاک‌چین تحت ساختاری دموکراتیک طراحی شده‌اند. این مکانیزم‌ها با از بین بردن تمرکز قدرت در اعضای شبکه، امکان تصمیم‌گیری با قدرت یکسان را برای همه اعضا ایجاد می‌کنند.

انواع مختلفی از الگوریتم‌های اجماع در بستر شبکه‌های بلاک‌چین هستند که هر کدام از آن ها برای کاربردهای خاص و منحصر به فرد طراحی شده‌اند. در ادامه برخی از انواع الگوریتم‌های اجماع مورد استفاده در ارزهای دیجیتال را بررسی خواهیم کرد.

الگوریتم اثبات کار(PoW)

الگوریتم اثبات کار یا PoW یکی از مهم‌ترین الگوریتم‌های اجماع در ارزهای دیجیتال است که به وسیله بلاک‌چین‌هایی مانند بیت‌کوین و دوج‌کوین استفاده می‌شود. در این الگوریتم استخراج کنندگان یا ماینرها برای افزودن بلاک‌های جدید به بلاک‌چین، محاسبات ریاضی سختی را انجام می‌دهند تا با حل یک مسئله‌ی ریاضی مشخص یک هش صحیح را بیابند.

زمانی که یک ماینر موفق می‌شود یک هش صحیح را پیدا کند، این هش به عنوان اثباتی از کاری که انجام داده است، به همراه داده‌های دیگر بلاک (مثلاً تراکنش‌ها و اطلاعات مربوط به بلاک قبلی) به بلاک‌چین اضافه می‌شود. به عبارت دیگر ماینری که اولین نتیجه‌ی صحیح را پیدا می‌کند، حق اضافه کردن بلاک جدید به بلاک‌چین را به دست می‌آورد و به عنوان پاداش، مقداری از ارز دیجیتال معینی دریافت می‌کند.

مکانیزم اثبات کار به این صورت کار می‌کند که با انجام محاسبات ریاضی سخت، چالشی برای ماینرها فراهم می کند و از این طریق توانایی انجام تغییرات غیرمجاز در بلاک‌چین را کاهش می‌دهد. این الگوریتم به این دلیل نامیده می‌شود که ماینرها باید اثبات کنند که کار سختی انجام داده‌اند تا بلاک جدیدی را به بلاک‌چین اضافه کنند.

از نکات مهم در مورد الگوریتم اثبات کار این است که این اولین الگوریتم اجماع در بلاک‌چین است که ابداع شده است. پس از آن الگوریتم‌های دیگری نیز برای حل مسئله اجماع در بلاک‌چین‌ها معرفی شده‌اند.

الگوریتم اثبات سهام(PoS)

الگوریتم اثبات سهام یا PoS یکی دیگر از مهم‌ترین الگوریتم‌های اجماع در دنیای ارزهای دیجیتال است که در سال 2011 معرفی و راه‌اندازی شده است. این الگوریتم بر اساس میزان سهام یا استیکینگ اعضای شبکه، بلاک‌ها را اعتبارسنجی می‌کند.

در الگوریتم اثبات سهام، اعضای شبکه به عنوان اعتبارسنج‌ها عمل می‌کنند و سهام یا توکن‌های رمزنگاری شده را به عنوان مرجع ذخیره و نگهداری می‌کنند. این توکن‌ها معمولاً به عنوان سهام شبکه تلقی می‌شوند و میزان آنها مشخص کننده‌ی قدرت و اعتبار اعضای شبکه است.

با استفاده از الگوریتم اثبات سهام، رمزارزهایی که بر اساس این الگوریتم عمل می‌کنند، قابلیت استخراج ندارند. به جای استخراج، کاربران می‌توانند با نگهداری و استیک کردن توکن‌های خود در کیف پول، درآمد کسب کنند. به این معنا که اعضای شبکه که سهام بیشتری دارند، احتمال بیشتری برای انتخاب بلاک‌ها برای افزودن به بلاک‌چین دارند و در نتیجه پاداش بیشتری دریافت می‌کنند.

الگوریتم اثبات سهام به دلیل عدم نیاز به تجهیزات مخصوص استخراج و امکان کسب درآمد بر اساس نگهداری توکن‌ها، جایگزینی برای الگوریتم اثبات کار شده است و در ایجاد بلاک‌چین‌هایی با امنیت بالا و هزینه‌های کمتر نقش بسزایی داشته است.

الگوریتم اثبات سهام واگذار شده(DPoS)

الگوریتم اثبات سهام واگذار شده یا DPoS یکی از مکانیزم‌های اجماع مهم در بلاک‌چین‌ها است که در بازار ارزهای دیجیتال رایج است. در این الگوریتم مشارکت‌کنندگان شبکه با استفاده از رمزارزهای خود به ماینرهای مورد اعتماد خود رای می‌دهند.

در DPoS ماینرهای انتخاب شده به نام “ماینرهای مورد اعتماد”، مسئول انتخاب و تایید تراکنش‌ها در بلاک‌ها هستند. این ماینرها با موفقیت تراکنش‌ها را در یک بلاک تایید و پردازش می‌کنند تا بتوانند پاداشی در قالب کوین‌ها یا ارز بومی آن شبکه به دست آورند.

مشارکت‌کنندگان در شبکه با رای دادن به ماینرهای مورد اعتماد خود تعیین می‌کنند که کدام ماینرها مسئول انجام عملیات تایید و پردازش بلاک خواهند بود. این رای‌گیری توسط مشارکت‌کنندگان با استفاده از سهام یا توکن‌های خود صورت می‌گیرد.

پاداش‌هایی که ماینرها دریافت می‌کنند معمولاً بین افرادی که به آنها رای داده‌اند، تقسیم می‌شود تا فرایند به عدالت اجرا شود. این اقدام باعث می‌شود که مشارکت‌کنندگان به عنوان صاحبان سهام، نقش فعالی در فرآیند اجماع شبکه داشته باشند و از عدالت و شفافیت بیشتری برخوردار باشد.

الگوریتم اثبات ظرفیت(PoC)

الگوریتم اثبات ظرفیت یا PoC یکی از الگوریتم‌های اجماع مهم در دنیای رمزارزها است که از ظرفیت ذخیره‌سازی برای استخراج بلاک‌ها در یک شبکه غیرمتمرکز استفاده می‌کند. این الگوریتم معیار محاسباتی را با فضای دیسک مبادله می‌کند، به این معنا که به جای انجام محاسبات ریاضی سنگین از فضای ذخیره‌سازی برای اثبات کارکرد استفاده می کند.

یکی از نکات برجسته درباره الگوریتم اثبات ظرفیت این است که استخراج‌کنندگان را تشویق می‌کند تا یک فهرست از تمام هش‌های غیرمنتظره و بلاک‌هایی که قبل از استخراج واقعی ایجاد شده‌اند را جمع‌آوری کنند. این به این دلیل است که این الگوریتم از استخراج براساس قدرت پردازشی به جای استخراج براساس قدرت ذخیره‌سازی استفاده می‌کند.

بنابراین افرادی که دسترسی به فضای ذخیره‌سازی زیادی دارند به عنوان استخراج‌کنندگان احتمالی تر محسوب شده و از این الگوریتم بهره‌مند می‌شوند. این به دلیل این است که ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتر، احتمال بیشتری برای پیدا کردن بلاک‌ها و در نتیجه دریافت پاداش بیشتر به همراه دارد.

در کل الگوریتم اثبات ظرفیت یک روش جالب برای استفاده از منابع ذخیره‌سازی برای اجماع در بلاک‌چین‌هاست و به افرادی که دسترسی به فضای ذخیره‌سازی دارند، فرصتی برای شرکت در استخراج بلاک‌ها را فراهم می کند.

الگوریتم اثبات فعالیت(PoA)

الگوریتم اثبات فعالیت یا PoA یک الگوریتم پیشرفته اجماع در بلاک‌چین است که دو مکانیزم اثبات کار و اثبات سهام را با یکدیگر ترکیب می‌کند. در این الگوریتم فرایند ماینینگ همانند الگوریتم اثبات کار شروع می‌شود و ماینرها با استفاده از قدرت محاسباتی، برای حل یک مسئله پیچیده ریاضی با یکدیگر رقابت می‌کنند.

اما زمانی که بلاک ماین شد، سیستم به شکلی تغییر می‌کند که شبیه الگوریتم اثبات سهام عمل کند. این به این معناست که به جای ادامه استفاده از قدرت محاسباتی برای اثبات کار، سیستم به مبتنی بر میزان سهام تبدیل می‌شود. در این مرحله میزان تاثیر یک ماینر در فرآیند اجماع به میزان سهامی که در اختیار دارد، بستگی دارد.

به عبارت دیگر PoA به ماینرها امکان می‌دهد که با داشتن میزان زیادی از سهام، تصمیم‌گیری در فرآیند اجماع را تحت کنترل خود داشته باشند. این باعث می‌شود که سیستم از یک سو با امنیت بالا و از سوی دیگر از هزینه‌های پرداختی برای استخراج مانند الگوریتم اثبات کار جلوگیری کند و در نتیجه عملکرد کارآمدتری داشته باشد.

کلام آخر

در این مقاله الگوریتم اجماع در ارزهای دیجیتال را بررسی  کرده و به معرفی انواع مختلف الگوریتم‌های اجماع در این حوزه پرداختیم. همانطور که بیان شد مکانیزم اجماع یک روش است که شرکت‌کنندگان در یک بستر غیرمتمرکز بر اساس آن با یکدیگر به توافق می‌رسند و روی تراکنش‌ها و بلاک‌ها به اجماع واحد دست پیدا می‌کنند.

الگوریتم‌های اجماع متعددی در بلاک‌چین به وجود آمده‌اند که هر کدام از آنها اهداف و کاربردهای خاص خود را دارند. از جمله این الگوریتم‌ها می‌توان به الگوریتم اثبات کار (PoW)، اثبات سهام (PoS)، اثبات فعالیت (PoA)، اثبات سهام واگذار شده (DPoS) و غیره اشاره کرد.

مشخص است که هر الگوریتم اجماع دارای ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فرد خود است و انتخاب مناسب بر اساس نیازها و شرایط خاص مربوط به هر شبکه و کاربرد مورد نظر صورت می گیرد. این تنوع الگوریتم‌های اجماع باعث شده تا بتوان به بهترین شکل ممکن امنیت، کارایی و انعطاف‌پذیری را در شبکه‌های بلاک‌چین فراهم آورد.