همانطور که می دانید ماهیت بلاکچین به گونه ای است که هیچ نهاد یا سازمانی آن را کنترل نمی کند. بنابراین تمامی فعالیت های درون شبکه بر اساس توافق اکثریت اعضا صورت می گیرد. این یکی از مهم ترین و جذاب ترین ویژگی های بلاکچین به شمار می رود. اما در این ساختار چطور می توان از صداقت افراد ناشناس رای دهنده اطمینان پیدا کرد؟ در چنین حالتی الگوریتم اجماع ورود پیدا کرده و امنیت مورد نیاز را تامین می کند.
قبل از اینکه به تعریف الگوریتم اجماع بپردازیم لازم است در رابطه با ضرورت وجود مکانیسم اجماع در بلاکچین و ویژگی تحمل خطا اطلاعات بیشتری کسب کنیم. یکی از ویژگی هایی که منجر به ادامه فعالیت یک سیستم، یک ماشین یا یک شرکت در برابر خطاهای رخ داده می شود ویژگی تحمل خطاست. مثلا یک هواپیمای دوموتوره دارای ویژگی تحمل خطاست. زیرا در صورتی که یکی از موتورها در زمان پرواز دچار مشکل و از کار افتادگی شوند موتور دوم جایگزین شده و پرواز بدون مشکل ادامه خواهد داشت.
بیشتر بخوانید: فناوری بلاکچین چیست؟
تحمل خطا در الگوریتم اجماع
یکی از مکانیسم های پرکاربرد در رابطه با تحمل خطا الگوریتم اجماع است. این الگوریتم اولین بار در حوزه کامپیوتر و شبکه استفاده شد. به زبان ساده تر الگوریتم اجماع نقش موتور دوم هواپیما را در شبکه بلاکچین برعهده دارد. در صورتی که به عنوان ماینر یا استخراج کننده در شبکه بلاکچین فعالیت می کنید به عنوان یکی از مهره های اصلی و موثر در مکانیسم اجماع بلاکچین به شمار می روید.
همه امکانات و اختیارات در بلاکچین برای عموم توزیع می گردد و این موضوع علاوه بر مزیت های فراوان معایبی را نیز به همراه دارد. ویژگی تحمل خطا در مکانیسم اجماع یک راه حل برای انجام فعالیت های درون بلاکچین بدون مشکل محسوب می گردد. مثلا اگر بعضی از دستگاه های ماینر در شبکه بلاکچین دستگاه خود را خاموش کنند، فعالیت سیستم بدون مشکل همانند هواپیمای دو موتوره ادامه پیدا می کند.
مکانیسم اجماع چیست؟
مکانیسمی که از طریق آن میان کاربران و یا ماشین ها در یک محیط توزیع شده هماهنگی ایجاد می شود را اجماع می گویند. در واقع این مکانیسم از توافق میان همه عوامل در رابطه با رویدادها و اتفاقات اطمینان حاصل می کند. بنابراین سیستم در صورت از کار افتادن برخی از عوامل نیز همچنان باید قادر به انجام ادامه فعالیت خود باشد.
در سیستم های با ساختار متمرکز یک نهاد وجود دارد که کنترل کل سیستم را برعهده دارد. در چنین سیستمی که یک حاکمیت مرکزی وجود دارد نظر جمعی اهمیت نداشته و ممکن است تنها یک شخص تصمیم گیرنده باشد. این در حالی است که در ساختار غیرمتمرکز همه فعالیت ها بر اساس توافق اکثریت اعضا انجام می شود.
بیشتر بخوانید: آشنایی با مفهوم ارز دیجیتال
مهم ترین ویژگی های الگوریتم اجماع
- شفافیت
در این الگوریتم شناسایی افراد متقلب ضروری است. از آنجا که تولید بلاک هزینه بر است انجام خراب کاری نیاز به پرداخت هزینه های گزاف داشته و در نتیجه سودی برای افراد نخواهد داشت. این در حالی است که فرآیند اعتبارسنجی برای افراد هزینه کمی دربردارد. کاربران عادی با رصد کردن اعتبارسنج ها باعث شفافیت شبکه می شوند. - سیستم پاداش یا جریمه
یک قانون ساده در الگوریتم اجماع وجود دارد و آن این است که: در صورت درستکار بودن پاداش دریافت کرده و با تقلب و خرابکاری جریمه خواهید شد.
پاداش اعتبارسنج ها معمولا همان توکن های بومی شبکه خواهد بود.
در صورت وقوع تقلب افراد جریمه خواهند شد. این جریمه بر اساس نوع اجماع می تواند متفاوت باشد. به طور مثال در اجماع اثبات کار احتمال دارد دستگاه قدرت محاسباتی اش را از دست بدهد. در اجماع اثبات سهام دارایی سهام گذاری شده در کیف پول از آنها گرفته خواهد شد. به طور معمول این جریمه مقدار مشخصی از رمزارز بومی همان شبکه است. ممکن است شهرت افراد با این جریمه از بین برود. - نیاز به وجود اعتبارسنج
الگوریتم اجماع در مراحل اولیه نیاز به مشارکت کاربران در ایجاد بلوک دارند. به این افراد اعتبارسنج می گویند. در واقع Node ها، گره ها یا ماینر همان اعتبارسنج ها هستند. در الگوریتم های اجماع مختلف نام این افراد متفاوت است.
به منظور ورود به این ساز و کار لازم است افراد یک نوع سهم ارائه دهند. یعنی یک نوع ارزش یا چیزی شبیه به ضمانت باید در گرو شبکه قرار داده تا بتوانند در شبکه مشارکت کنند. در واقع همین سهم قفل شده است که صداقت افراد را در شبکه ضمانت می کند. در نتیجه افراد قادر به انجام اعمال خرابکارانه در شبکه نخواهند بود.
بیشتر بخوانید: توکن غیرقابل تعویض یا nft چیست؟
کاربردهای الگوریتم اجماع
برخی از کاربردهای مهم الگوریتم اجماع در شبکه بلاکچین عبارتند از:
- ضمانت یکدست کردن اطلاعات روی سیستم های سرویس دهنده به شبکه
- گزینش و انتخاب گره ها برای مدیریت امور روی دفتر کل توزیع شده
- تصمیم گیری در رابطه با صلاحیت تایید یک تراکنش و ذخیره آن روی دفتر کل توزیع شده
به طور مثال در یک شرکت ممکن است کارمندان نظرات متفاوتی بر سر یک موضوع داشته باشند. در این صورت تصمیم گیرنده نهایی مدیر شرکت خواهد بود. الگوریتم اجماع کمک می کند تا میان نودها از طریق یک سیستم رای گیری توافق صورت گیرد. به این شکل که با ارسال یک تراکنش به شبکه توسط یک کاربر، آن تراکنش توسط تمامی گره ها مورد بررسی قرار می گیذد. در صورتی که تراکنش ارسال شده بر اساس اطلاعات قبلی درست باشد، گره یک تاییدیه مبنی بر صحت آن به شبکه ارسال می کند.
بلاک ها از مجموعه ای از تراکنش ها ایجاد می شوند. در صورت تایید اضافه شدن یک بلاک به بلاکچین توسط بیش از 51 درصد نودها، بلاک جدید توسط نودها به سیستم اضافه می شود. سپس تراکنش های آن نهایی می شود.
اولین کاربرد بلاکچین در بیت کوین است. در داخل شبکه بلاکچین درون هر بلاک اطلاعاتی نظیر اطلاعات تراکنش(فرستنده، گیرنده و مبلغ ارسالی) هش بلاک قبلی و هش بلاک فعلی است. گره ها در شبکه بیت کوین به کمک یک الگوریتم اجماع اقدام به تایید تراکنش ها و ایجاد بلاک های جدید می کند.
آشنایی با انواع الگوریتم اجماع
الگوریتم اجماع در شبکه بلاکچین انواع مختلفی دارد. اما دو نوع از آنها کاربرد بیشتری دارند:
1. اثبات کار (PoW)
به زبان ساده در الگوریتم اثبات کار ماینرها یا اعتبارسنج ها داده هایی که قصد اضافه شدن دارند را تا زمان تولید یک راه حل مخصوص هش می کنند.
در این الگوریتم پروتکل یک سری شرایط را برای معتبر شمردن بلوک مشخص می نماید. به طور نمونه تنها بلوک هایی که هش آنها با 00 شروع می شوند معتبر هستند. ماینرها تنها با به کار بردن روش جستجوی فراگیر قادر هستند این ترکیب را به دست آورند. کافیست یک پارامتر را در داده های خود تغییر دهند و نتیجه متفاوتی برای هر حدس به دست آورند.
در بلاکچین های بزرگ برای تولید یک بلوک معتبر نیاز به یک انبار پر از دستگاه ماینینگ خواهیم داشت. البته در چنین بلاکچین هایی می توان از استخرهای استخراج استفاده نمود. زیرا در آنها قدرت محاسباتی چندین دستگاه با هم ترکیب شده و بنابراین درصد حل مسئله و ایجاد بلوک جدید در این حالت بیشتر است.
تنها در صورتی می توانید به لیست استخراج کنندگان ورود پیدا کنید که اقدام به تهیه و سرمایه گذاری روی این دستگاه ها نمایید. در واقع میزان مخارجی که در شبکه پرداخت می کنید نشان می دهد تا چه حد مطابق با منافع شبکه عمل می کنید. زیرا تنها کاربرد دستگاه های ماینر ASIC استخراج رمزارز است و هیچ کاربرد دیگری ندارند. تنها در صورتی می توانید سرمایه خود را بازگردانید که این دستگاه ها یک بلوک جدید به بلاکچین اضافه کنند. در این صورت در ازای آن به شما پاداش قابل توجهی پرداخت می گردد.
مشکل اصلی این روش الگوریتم اجماع به دلیل مصرف انرژی و برق زیاد، تولید گرما و صدای زیاد است که منجر به آلودگی محیط زیست می شوند. همچنین هزینه نگهداری و تعمیر این دستگاه ها بسیار زیاد است.
بیشتر بخوانید: الگوریتم اجماع اثبات کار چیست؟
مزایای الگوریتم اثبات کار
- عدم نیاز به مجوز
- مکانیزم پاداش دهی
- عدم تمرکز
- تجربه و سابقه خوب و بسیار زیاد
معایب الگوریتم اثبات کار
- مقیاس پذیری کم
- احتمال حمله 51 درصدی
- مصرف انرژی زیاد
- سرعت کم در تولید و اضافه شدن بلاک جدید به بلاکچین
- ایجاد استخرهای ماینینگ
2. اثبات سهام(PoS)
نوع دوم الگوریتم اجماع اثبات سهام نام دارد که جایگزین مناسبی برای اثبات کار به شمار می رود. به این خاطر که در این روش نیازی به استفاده از دستگاه های ماینر با مصرف انرژی زیاد وجود ندارد. در این الگوریتم شما فقط به یک سیستم کامپیوتری معمولی نیاز دارید.
در این روش نیاز است شما مقداری از دارایی خود را که همان توکن بومی شبکه است در شبکه سهام گذاری یا به اصطلاح Stake کنید. در این روش دارایی شما قفل می گردد و قادر به جابه جایی آن نخواهید بود. در این الگوریتم شما با دیگر اعتبارسنج های شبکه در رابطه با اینکه کدام تراکنش به بلوک بعدی می رود توافق می کنید. به این مفهوم که شما بلوک بعدی را حدس می زنید و پروتکل را انتخاب می کنید.
در صورتی که درست حدس زده باشید بر اساس میزان سهامی که در شبکه دارید از هزینه معاملات درصدی دریافت خواهید کرد. با قفل کردن میزان دارایی بیشتر پاداش دریافتی شما نیز قطعا افزایش خواهد یافت. در صورتی که تقلب کرده و تراکنش های نامعتبر را پیشنهاد دهید مقداری و یا کل سهام خود را از دست می دهید. بنابراین در این مکانیسم نیز مشابه روش اثبات کار عمل صادقانه منجر به کسب سود بیشتر خواهد شد.
اصلی ترین مشکل در روش الگوریتم اثبات سهام مربوط به پیچیدگی های الگوریتمی و اجرای صحیح آن در یک شبکه توزیع شده است.
تعداد مشارکت کنندگان در هر دو نوع اجماع از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا در هر دو روش امکان خرابکاری وجود دارد.
مزایای الگوریتم اثبات سهام
- مقیاس پذیری بیشتر
- تراکنش های سریعتر
- کاهش احتمال حملات 51 درصدی
- سازگاری با محیط زیست و مصرف کم انرژی برق
- کسب پاداش با فرآیند استیکینگ
معایب الگوریتم اثبات سهام
- بالا رفتن میزان قدرت سهام داران عمده و ثروتمندان
- نیاز به ارز برای استیکینگ و قیمت بالای ارز
غیر از دو نوع الگوریتم اجماع گفته شده اجماع های دیگری نیز وجود دارند. اما این دو بیشتر مورد پذیرش کاربران قرار گرفته است:
- اثبات سوختگی(Proof of Burn)
- اثبات اقتدار(Proof of Authority)
- اثبات اجاره اجماع سهام(Leased Proof of Stake Consensus)
- اثبات تاخیر کار(Delayed Proof of Work)
- اجماع ترکیبی کار و سهام (Hybrid PoW/PoS Consensus)
بیشتر بخوانید: قرارداد هوشمند ارز دیجیتال چیست؟
جمع بندی
در این مطلب در رابطه با الگوریتم اجماع در بلاکچین، مهم ترین ویژگی های الگوریتم اجماع و انواع الگوریتم اجماع صحبت کردیم. همچنین به بررسی مزایا و معایب هر کدام پرداختیم. دانستیم که الگوریتم اجماع اثبات کار در شبکه بلاکچین بیت کوین استفاده می شود. اما به دلیل سخت افزارهای مورد نیاز و میزان مصرف انرژی زیاد گران است.