مقدمه ای بر مکانیسم های اجماع بلاک چین

بلاک چین ها در حال تکامل هستند و مکانیسم های اجماع در قلب آن قرار دارند. در اینجا نگاهی گذرا به محدوده مکانیزم های اعتبار سنجی و احراز هویت غیرمتمرکز که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، آورده شده است.

• اثبات کار
• اثبات سهام
• اثبات سهام واگذار شده
• اثبات تاریخ
• اثبات فضا
• اثبات فعالیت
• اثبات زمان سپری شده
• اثبات صلاحیت
• اثبات سوختگی
• اثبات اهمیت

شبکه‌های بلاک چین گروه‌هایی از تراکنش‌ها را در مجموعه‌هایی (بلوک‌هایی) که به یکدیگر (زنجیره‌ها) الحاق می‌شوند، ترکیب می‌کنند. بلوک‌ها از تابعی استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که مقادیر در تراکنش‌ها دوباره استفاده نمی‌شوند، بنابراین از مشکل دوبرابر خرج کردن. سپس شبکه از مکانیزم اجماع بلاکچین استفاده می کند تا به توافق برسد که یک بلوک معین معتبر است.

بلاک‌چین‌ها مکانیسم‌های اجماع مختلفی را برای اعتبارسنجی ابداع کرده‌اند. این مقاله رایج‌ترین مکانیسم‌های اجماع بلاک چین و برخی تغییرات در دنیای واقعی را بررسی می‌کند.

اثبات کار

برای افرادی که به دنبال درک بلاک چین هستند، برنامه سفید اصلی بیت کوین مکان خوبی برای شروع است. بیت کوین را به عنوان یک سیستم نقدی الکترونیکی همتا به همتا معرفی می کند و اولین مکانیسم اجماع بلاک چین، اثبات کار را مورد بحث قرار می دهد. این مکانیسم بذری است که سایر مکانیسم‌های اجماع بلاک چین از آن رشد می‌کنند.

هر مکانیزم اجماع برای حل یک مشکل وجود دارد. Proof of Work برای حل مشکل هزینه‌های مضاعف ابداع شد، که در آن برخی از کاربران می‌توانند بیش از یک بار اقدام به انتقال همان دارایی کنند. بنابراین اولین چالش برای یک شبکه بلاکچین اطمینان از این بود که مقادیر فقط یک بار منتقل می شوند.

توسعه‌دهندگان بیت‌کوین می‌خواستند از استفاده از «ضرابخانه» متمرکز برای ردیابی تمام تراکنش‌هایی که از طریق بلاک چین انجام می‌شوند اجتناب کنند. در حالی که چنین ضرابخانه ای می تواند به طور ایمن تراکنش های خرج دوگانه را رد کند، یک راه حل متمرکز خواهد بود. تمرکززدایی کنترل بر دارایی ها، تمام هدف بلاک چین بود.

در عوض، Proof of Work کار اعتبارسنجی تراکنش‌ها را به گره‌های مجزا در شبکه تغییر می‌دهد. همانطور که هر گره یک تراکنش را دریافت می کند، محاسبه گران قیمت مورد نیاز برای کشف یک هش نادر را انجام می دهد. نتیجه “اثبات کار” تضمین می کند که مقدار معینی از زمان و توان محاسباتی توسط گره برای پذیرش بلوکی از تراکنش ها صرف شده است. هنگامی که یک بلوک هش می شود، با یک امضا به شبکه منتشر می شود. با فرض اینکه معیارهای اعتبار را برآورده می کند، سایر گره های شبکه این بلوک جدید را می پذیرند، آن را به انتهای زنجیره اضافه می کنند و با رسیدن تراکنش های جدید، کار روی بلوک بعدی را شروع می کنند.

اثبات سهام

Proof of Work راه حلی مبتکرانه برای مشکل خرج کردن مضاعف بود. سازگاری همتا به همتای بدون مجوز را معرفی کرد که یک مدل کاملاً جدید برای محاسبات توزیع شده بود. همه شبکه های بلاک چین ایده اصلی ایمن سازی شبکه های باز با رمزنگاری را توضیح می دهند.

با این حال، مکانیسم اصلی بلاک چین دارای اشکالات اساسی است. تابع هش نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد. همچنین یک گلوگاه در تعداد تراکنش‌های قابل پردازش در یک دوره زمانی معین ایجاد می‌کند.

این کاستی‌ها باعث ایجاد تغییرات جالبی در ایده اولیه شد. اولین و تاثیرگذارترین جایگزین برای مکانیسم اجماع اثبات کار، اثبات سهام است که توسط پروژه Peercoin معرفی شد. .

اثبات سهام انگیزه ای برای گره ها ایجاد می کند تا معاملات را صادقانه با نگه داشتن ارز خود به عنوان اوراق قرضه تأیید کنند. Proof of Stake با توجه به رابطه آن با شبکه بسیار شبیه به Proof of Work عمل می کند. همین نقش را ایفا می کند. تفاوت این است که گره‌های اعتبارسنجی اثبات سهام در شبکه سهم دارند: اگر آنها غیرصادقانه عمل کنند، نه تنها بخشی از سهام خود را از دست می‌دهند، بلکه ارزش پول خود را نیز کاهش می‌دهند.

Proof of Stake به طور بالقوه زمان پردازش بلوک بسیار بالاتری را ارائه می دهد زیرا با پردازش تابع هش محدود نمی شود. همچنین استفاده از توان محاسباتی را کاهش می دهد. بسیاری از شبکه های بلاک چین جدیدتر Proof of Stake، از جمله Ethereum 2 را پذیرفته اند.

اثبات سهام واگذار شده

اثبات سهام تفویض شده شرحی از مکانیسم اثبات سهام است. اساساً، به این معنی است که اعتبار سنجی‌ها می‌توانند توسط سایر شرکت‌کنندگان در شبکه، معمولاً بر اساس وزن بر اساس دارایی‌های توکن (یعنی سهام آنها) انتخاب شوند. این سازوکار مشابه کالج انتخاباتی در انتخابات عمل می کند.

شبکه اثبات سهام واگذار شده انعطاف‌پذیرتر است زیرا دارندگان توکن می‌توانند نحوه استقرار اعتبارسنجی‌ها در بلوک‌های اعتبارسنجی را به صورت پویاتر تنظیم کنند. همچنین تأثیر اعتبار سنجی های با ارزش بالا را که در غیر این صورت می توانند کنترل اغراق آمیزی بر شبکه داشته باشند، کاهش می دهد. Delegated Proof of Stake راهی برای ایجاد حاکمیت در یک لایه اساسی‌تر از شبکه است. رای گیری در مورد وضعیت اعتبارسنجی در عملکرد روزمره شبکه تعبیه شده است.

اثبات تاریخ

اثبات تاریخ ایده ای است که توسط پروژه سولانا پیشنهاد شده است. این یک مکانیسم اجماع مستقل نیست، بلکه وسیله ای برای بهبود کارایی مکانیسم های دیگر است. Proof of History از عملکرد تأخیر قابل تأیید (VDF) استفاده می کند )) سروری که ترتیب تراکنش ها را در سراسر شبکه تضمین می کند. سپس گره‌های اعتبارسنجی می‌توانند کارآمدتر با پردازش تراکنش‌ها برخورد کنند، زیرا نیازی به توجه به زمان‌بندی ندارند.

سرور زمان به‌صورت غیرمتمرکز با جابجایی به اعتبارسنجی‌های دیگر به صورت دوره‌ای یا در صورت خرابی، در شبکه گنجانده می‌شود. اثبات تاریخ، افزایش پیچیدگی معماری در ازای عملکرد بهینه است. (برای اطلاعات بیشتر درباره مکانیسم اثبات تاریخچه، معرفی من به بلاک چین سولانا را ببینید.)

اثبات فضا

Proof of Space طیف وسیعی از تکنیک ها را برای نشان دادن اینکه یک گره در شبکه دارای منابع ذخیره سازی متعهد است را پوشش می دهد. گاهی اوقات به آن Proof of Storage نیز می گویند.

ایده اصلی این است که گره‌ها را به اعتبارسنجی بلوک صادقانه به روشی مشابه Proof of Work متعهد کنیم، اما به جای چرخه‌های CPU، این مکانیسم از فضای دیسک استفاده می‌کند. یکی از الگوریتم‌هایی که برای این منظور استفاده می‌شود، چیزی است که گراف سنگریزه سخت. در این مکانیسم، گره ها ادعا می کنند که بر اساس نموداری که محاسبه آن سخت است، فضایی را رزرو کرده اند. اجماع زمانی حاصل می شود که شبکه از فضای رزرو شده برای اثبات به شکل نمونه گیری تصادفی درخواست کند. گره ها در واقع باید مشکل را حل و ذخیره کنند تا اثبات کنند.

اثبات ظرفیت

استفاده از ذخیره‌سازی دیسک برای درگیر کردن گره‌ها، پتانسیل مصرف انرژی کمتری را نسبت به مکانیسم اثبات کار ارائه می‌دهد. یک تغییر در مکانیسم اثبات فضا کار را زودتر از موعد انجام می دهد و آن را ذخیره می کند، در نتیجه نوعی صف ایجاد می کند که اعتبار سنجی ها می توانند به آن تکیه کنند. این مکانیسم که به عنوان اثبات ظرفیت شناخته می شود، توسط پروژه Signum استفاده می شود.

اثبات فضازمان

Proof of Spacetime یکی دیگر از اصلاحات مکانیزم Proof of Space است که تضمین می کند فضای دیسک برای مدت زمان معینی حفظ شده است. این یک مکانیسم مبتکرانه است زیرا نه تنها یک الگوریتم برای اثبات هزینه‌های فضا و زمان در منابع محاسباتی ایجاد می‌کند، بلکه به صورت پویا وزن نسبی را که پروور به هر یک اختصاص می‌دهد، تنظیم می‌کند. پیشنهاد Proof of Spacetime را بخوانید تا درباره آن بیشتر بدانید.

اثبات فعالیت

اثبات فعالیت تلاشی برای ترکیب اثبات کار با اثبات سهام است. اساساً در دو مرحله کار می کند، ابتدا از Proof of Work برای اعتبارسنجی بلوک ها استفاده می کند و سپس بلوک ها را از طریق Proof of Stake تأیید می کند. این مکانیسم امنیت کلی تراکنش ها را با حصول اطمینان از اینکه بلاک ها هم هش ماین شده و هم اعتبار سهام دارند، افزایش می دهد. از سوی دیگر، کاستی‌های Proof of Work را برطرف نمی‌کند.

اثبات زمان سپری شده

اثبات زمان سپری شده برای اولین بار توسط اینتل ارائه شد و حیوانی متفاوت از سایر مواردی است که در اینجا توضیح داده شده است زیرا برای شبکه های بلاک چین مجاز کاربرد دارد. یکی از ویژگی‌های کلیدی بلاک چین‌های مشابه بیت‌کوین، بدون مجوز بودن آن‌ها بوده است. ساختن گره‌ها خود را با اعتبارنامه برای مشارکت در یک بلاک چین خصوصی می‌سازند. ایده این است که از برخی ویژگی‌های بلاک چین، مانند انعطاف‌پذیری شبکه، استفاده کنیم، اما در چارچوب یک شبکه اختصاصی.

پروژه منبع باز HyperLedger Sawtooth برجسته ترین نمونه اثبات زمان سپری شده است.

اثبات صلاحیت

یک انحراف شدیدتر از اثبات کار ناکاموتو، اثبات اقتدار است. در این مدل، اعتبار سنجی ها از قبل با استفاده از جنبه های کامپیوتری و انسانی بررسی می شوند. اثبات اعتبار به جای توزیع اثبات اعتبار در سراسر شبکه از طریق چیزی مانند یک تابع هش، از مکانیزم خارجی استفاده می کند که انطباق را از بیرون تحمیل می کند. ارز رمزنگاری شده VET از Proof of Authority استفاده می کند.

اثبات سوختگی

یک جایگزین سطح بالای دیگر برای اثبات کار و اثبات سهام، مکانیسم اثبات سوختگی است. در این نوع شبکه، گره ها کار خود را با سوزاندن توکن ها تایید می کنند. سوزاندن توکن ها یک فعالیت گران قیمت است که تضمین می کند پوست در شبکه وجود دارد. مکانیسم Proof of Burn همچنان به مکانیسم های دیگری برای اطمینان از ارزش خود توکن ها متکی است. در این زمان، احتمالاً اثبات کار یا اثبات سهام خواهد بود.

اثبات قدرت Burn در ارائه نوعی پل بین شبکه هایی است که با مکانیسم های اجماع متفاوت عمل می کنند. موارد استفاده جالبی در فعال کردن تراکنش های زنجیره ای دارد.

اثبات اهمیت

اثبات اهمیت نوعی مکانیسم اثبات سهام است که تلاش می‌کند تا داده‌های بیشتری را در تصمیم‌گیری‌ها درباره گره‌هایی که به‌عنوان اعتبارسنجی پذیرفته می‌شوند، الحاق کند. امتیازی برای گره‌ها ایجاد می‌کند که مشروعیت آن‌ها را می‌سنجید، و مقدار توکن موجود در آن امتیاز یکی از عوامل است. اثبات اهمیت شامل عوامل دیگری مانند طول عمر و فعالیتی است که گره ها از خود نشان می دهند، رابطه آنها با گره های دیگر، و می تواند وزن هایی مانند میانگین های متحرک را برای هزینه های توکن اعمال کند. اثبات اهمیت توسط پروژه NEM معرفی شد.

اثبات هویت

اثبات هویت یک منطقه حاصلخیز از توسعه است زیرا نشان دهنده تلاقی زنجیره بلاک و هویت است. این هدف کلی از گره زدن یک شناسه بلاک چین – یک کلید خصوصی – به یک هویت دنیای واقعی مانند شهروندی است. یکی از محتمل ترین زمینه های اختلال در بلاک چین، احراز هویت با استفاده از یک شناسه غیرمتمرکز است. اگر یک ابزار عمومی پذیرفته شده برای تأیید هویت شخصی یا سازمانی در یک زنجیره بلوکی پیاده‌سازی شود، کاربران و شبکه‌های بلاک چین می‌توانند از اثبات هویت برای مشارکت و اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده کنند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد احراز هویت غیرمتمرکز، معرفی من بر اثبات دانش صفر را ببینید.