الگوریتم اجماع چیست؟ آشنایی با 15 نوع Consensus Mechanism

در زمان استفاده از بلاک چین یا انواع دیگر دفاتر کل توزیع‌شده، یک موضوع بسیار حیاتی وجود دارد؛ زمانی‌که قرار باشد داده‌ها مداوم به‌روزرسانی گردند، این به‌روزرسانی الزاماً باید بر روی تمامی گره‌ها یا سرورها انجام شود و برای انجام این‌کار، از مکانیزم یا الگوریتمی به‌نام «الگوریتم اجتماع» (Consensus Mechanism) استفاده می‌شود. الگوریتم اجماع در حوزه‌ی شبکه‌ی بلاک چین و ارزهای دیجیتال، اهمیت بسیار زیادی دارد. به‌طوری‌ که این مکانیزم، مهم‌ترین نقش را در امنیت سیستم‌های توزیع‌شده و شبکه‌های بلاک چین دارد، اما الگوریتم اجماع چیست و چه انواعی دارد؟

در این مقاله قصد داریم تا به‌صورت جامع به مفهوم و انواع الگوریتم اجماع بپردازیم. در ادامه‌ی این مقاله به پاسخ سوالات «الگوریتم اجماع چیست؟» و «چه ساختار و انواعی دارد؟» دست خواهید یافت. با ما همراه باشید.

الگوریتم اجماع (Consensus Algorithms) چیست؟

الگوریتم اجماع (Consensus Algorithms) روشی است که از طریق آن، تمام افراد حاضر در شبکه بلاک چین به یک توافق مشترک در مورد وضعیت حال حاضر دفترکل توزیع‌شده می‌رسند. در واقع، الگوریتم‌های اجماع، اعتبار (Reliability) را در شبکه‌ی بلاک چین و اعتماد را بین نودها یا همتایان ناشناس در محیط محاسباتی توزیع‌شده، ایجاد می‌کنند.

به‌طور اساسی، پروتکل اجماع تضمین می‌کند هر بلاک جدید که به شبکه‌ی بلاک چین افزوده می‌شود، تنها نسخه‌ی واقعی است و توسط تمام گره‌ها یا نودها مورد تایید واقع‌شده است.

مکانیزم اجماع بلاک چین، اهداف خاصی نظیر حق مساوی هر نود، همکاری، دستیابی به توافق و حضور اجباری هر نود در فرآیند اجماع را دنبال می‌کند. بدین ترتیب، الگوریتم اجماع در تلاش برای رسیدن به یک توافق مشترک است که توسط کل اعضای حاضر در شبکه، تایید شده باشد.

کاربردهای الگوریتم اجماع

فرآیند اجماع سه کاربرد مهم در شبکه‌ی بلاک چین دارد:

• یکپارچه‌سازی اطلاعات روی سیستم اعضای شبکه‌
• مدیریت شبکه با انتخاب برخی از اعضاء به‌عنوان رهبر
• بررسی و تصمیم‌گیری در مورد صحت هر تراکنش و ذخیره روی دفتر کل توزیع‌شده

برای مثال، در یک شرکت اگر کارمندان بر سر یک موضوع اختلاف نظر داشته باشند، مدیر شرکت تصمیم‌گیرنده‌ی نهایی خواهد بود. با کمک الگوریتم اجماع، به توافق رسیدن بین نودها از طریق یک سیستم رای‌گیری صورت می‌گیرد. به این صورت که اگر یک کاربر تراکنشی (هر نوع داده‌ای را شامل می‌شود) را به شبکه ارسال کند، اطلاعات ارسال شده توسط همه‌ی گره‌ها بررسی می‌شود. اگر با توجه به اطلاعات قبلی، تراکنش فرستاده شده صحت داشته باشد، گره تاییدیه‌‎ای مبنی بر صحت آن به شبکه ارسال می‌کند.

معروف‌ترین و اولین کاربرد بلاک چین، در شبکه بیت کوین ظهور پیدا کرد. در شبکه‌ی بلاک چین بیت کوین، هر بلاک شامل اطلاعات تراکنش (فرستنده و گیرنده و مبلغ ارسالی)، هش بلاک قبلی و هش بلاک فعلی است. گره‌ها در شبکه‌ی بیت کوین با استفاده از یک الگوریتم اجماع، تراکنش‌ها را تایید و بلاک‌های جدید را می‌سازند.

انواع الگوریتم اجماع

الگوریتم‌های اجماع مجموعه‌ای از قوانین یا پروتکل‌هایی هستند که به توافق نظر رسیدن گره‌های بلاک چین بر روی وضعیت مشترک شبکه کمک می‌کنند. الگوریتم اجماع انواع مختلفی دارد که در زیر 15 نوع آن را به شما معرفی می‌کنیم:

از پیوند بلاک‌چین و هوش مصنوعی، به پول می‌رسیم؟

جوابت تو شماره ۱۴ ماهنامه دامیننسه!

Please leave this field empty.

Δ

اثبات کار (PoW)

الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) از مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین انواع الگوریتم اجماع است. PoW یک الگوریتم توافقی است که در بسیاری از شبکه‌های بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به زنجیره استفاده می‌شود. PoW اولین بار توسط خالق بیت کوین، ساتوشی ناکاموتو، به عنوان راهی برای ایمن‌سازی شبکه و جلوگیری از هزینه مضاعف معرفی شد.

الگوریتم PoW ماینرها را ملزم به حل مسائل پیچیده ریاضی که هش نام دارند، می‌کند تا بتوانند تراکنش‌ها را تایید کرده و بلوک‌های جدیدی به زنجیره اضافه کنند. تابع هش مورد استفاده در الگوریتم‌های PoW به گونه‌ای طراحی شده که حل آن از نظر محاسباتی دشوار است؛ به این معنی که حل مشکل و افزودن یک بلوک به زنجیره نیاز به مقدار قابل‌توجهی از توان محاسباتی دارد. ماینرها برای حل این مشکل با یکدیگر رقابت می‌کنند و اولین کسی که آن را حل کند، ارز دیجیتال تازه ساخته شده‌ای را به‌عنوان پاداش دریافت می‌کند.

در الگوریتم اثبات کار (Proof of Work)، به فرآیند افزوده شدن بلاک‌ها به بلاک چین، ماینینگ یا استخراج گفته می‌شود. همچنین شخصی که کار ماینینگ را انجام می‌دهد، ماینر یا استخراج‌کننده نام دارد. رایانه استفاده شده برای استخراج نیز نوعی گره یا نود (Node) است.

گفتی است در الگوریتم اثبات کار بیت کوین، پاداش استخراج هر چهار سال یک‌بار یا به‌عبارتی پس از استخراج هر ۲۱۰ هزار بلاک، نصف می‌شود. به این اتفاق، هاوینگ (Halving) گفته می‌شود. در حال حاضر پاداش استخراج ۶٫۲۵ واحد بیت کوین است. برخی از رمزارزهای مشهور که از این الگوریتم استفاده می‌کنند، ارز دیجیتال بیت کوین، لایت کوین و دوج کوین هستند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند؟

ارزهای دیجیتال متعددی از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند؛ اما معروف‌ترینشان بیت کوین است.

بیت کوین به عنوان اولین و مشهورترین ارز دیجیتال جهان، از الگوریتم اثبات کار (PoW) برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در بلاک چین خود استفاده می‌کند. در این روش، ماینرها با استفاده از کامپیوترهای قدرتمند، مسائل ریاضی پیچیده را حل می‌کنند. اولین ماینری که به جواب صحیح برسد، بلاک جدیدی را به بلاک چین اضافه می‌کند و در ازای آن، بیت کوین جدیدی به عنوان پاداش دریافت می‌کند.

اثبات سهام (PoS)

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) همانند اثبات کار، الگوریتم اجماعی است که در شبکه‌های بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلوک‌های جدید به زنجیره استفاده می‌شود، اما یک تفاوت اساسی با PoW دارد. در فرآیند اثبات سهام، افراد عملیات استخراج انجام نمی‌دهند. همچنین ماینری وجود ندارد و به‌جای آن، اعتبار سنج (Validator) فرآیند افزودن بلاک به بلاک چین را انجام می‌دهد. در اثبات سهام، معادله‌ای برای حل شدن وجود نداشته و نیازی به تجهیزات گران و پرمصرف ماینینگ نیست. به‌همین دلیل، اثبات سهام بسیار ارزان‌تر از اثبات کار است. حالا بلاک‌ها چگونه اضافه می‌شوند؟

در یک شبکه PoS، اعتباردهنده‌ها انتخاب می‌شوند تا بلاک‌های جدیدی را بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که در اختیار دارند، به زنجیره اضافه کنند. این مقدار ارزهای دیجیتال به عنوان سهام آن‌ها شناخته می‌شوند. هر چه سهام بزرگتر باشد، شانس انتخاب شدن برای افزودن یک بلوک به زنجیره بیشتر است. اعتبارسنجی‌ها تشویق می‌شوند صادقانه عمل کنند، زیرا در صورت تایید تراکنش‌های جعلی یا تلاش برای حمله به شبکه، خطر از دست دادن سهام خود را دارند.

به عبارت بهتر، در فرآیند اثبات سهام، اعضای شبکه در ابتدا باید ارز بومی شبکه را تهیه کنند. در مرحله‌ی بعد، طی یک قرارداد آن را به شبکه اختصاص (Stake) دهند؛ یا به‌عبارتی، استیکینگ (Stakeing) کنند. در این الگوریتم، پاداش استخراج وجود ندارد و اعضاء براساس مقدار ارزی که استیک کرده‌اند، پاداش دریافت می‌کنند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کند؟

بسیاری از ارزهای دیجیتال امروزی از الگویتم اثبات سهام استفاده می‌کنند. اتریوم یکی از مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین آن‌هاست. اتریوم، دومین ارز دیجیتال بزرگ از نظر ارزش بازار، پس از آپدیت The Merge در سال 2022 از الگوریتم اثبات کار (PoW) به الگوریتم اثبات سهام (PoS) مهاجرت کرد. در این روش، به جای استخراج، کاربران اتریوم خود را استیک می‌کنند و با این کار به تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید کمک می‌کنند.

استیک‌کنندگان اتریوم به تناسب مقداری که استیک می‌کنند، شانس دریافت پاداش بلاک را دارند. این پاداش‌ها به عنوان انگیزه‌ای برای کاربران برای استیکینگ و مشارکت در تأمین امنیت شبکه عمل می‌کند.

مقایسه POW و POS

الگوریتم‌های PoW و PoS دو روش اصلی برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در بلاک چین هستند که هر دو روش مزایا و معایب خاص خود را دارند.

PoW از ماینرها برای حل مسائل پیچیده ریاضی استفاده می‌کند. اولین ماینری که به جواب صحیح برسد، بلاک جدیدی را به بلاک چین اضافه کرده و در ازای آن، بیت کوین جدیدی به عنوان پاداش دریافت می‌کند. این الگویتم اثبات کار امنیت و تمرکززدایی را برای شبکه بلاک چین فراهم می‌کند، اما مصرف انرژی بالا و سرعت پایین تراکنش‌ها از معایب آن است.

PoS رویکرد متفاوتی را نسبت به PoW در پیش گرفته است. الگوریتم اثبات سهام به جای استخراج، از کاربران می‌خواهد که اتریوم خود را استیک کنند. کاربران به میزان اتریومی که استیک می‌کنند، پاداش می‌گیرند. PoS مقیاس‌پذیری و سرعت تراکنش‌های بالاتری را نسبت به PoW ارائه می‌دهد و مصرف انرژی آن نیز به طور قابل توجهی کمتر است. با‌این‌حال، PoS ممکن است به دلیل تمرکز بیشتر در معرض خطر حملات باشد.

اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS)

اثبات سهام نمایندگی شده (Delegated Proof of Stake) الگوریتم اجماعی است که در برخی از شبکه‌های بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به زنجیره استفاده می‌شود.

DPos نمونه بهبودیافته از الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) است که برای انجام وظایف خود (اعتبارسنجی تراکنش و افزودن بلاک‌های جدید به زنجیره) به گروه کوچک‌تری از اعتبارسنجی‌ها، معروف به نمایندگان یا شاهدان، متکی است. این نمایندگان باید صادقانه عمل کنند؛ زیرا در صورت تأیید تراکنش‌های جعلی یا تلاش برای حمله به شبکه، خطر از دست دادن موقعیت و پاداش خود را دارند.

مقایسه DPoS و PoS

یکی از مزایای DPoS نسبت به PoS کارآمدتر بودن آن است. در PoS، همه اعتبارسنجی‌ها باید شرکت کنند؛ در غیر این صورت ممکن است با ناکارآمدی مواجه شود. این در حالی است که در DPoS فقط نمایندگان منتخب در فرایند اعتبارسنجی شرکت می‌کنند که این امر باعث سریع‌تر و کارآمدتر شدن آن می‌شود.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات سهام نمایندگی‌شده استفاده می‌کند؟

ارز دیجیتال ترون جزو معروف‌ترین رمزارزهایی است که از الگوریتم اجماع اثبات سهام نمایندگی‌شده استفاده می‌کند.

ترون، پلتفرم اشتراک‌گذاری محتوای غیرمتمرکزی است که از الگوریتم DPoS برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید استفاده می‌کند. در این روش، 27 نفر به عنوان نماینده انتخاب می‌شوند که وظایف مربوط به تأیید تراکنش‌ها را بر عهده دارند. کاربران ترون می‌توانند با رأی دادن به گره‌های مورد اعتماد خود، در انتخاب این نمایندگان مشارکت کنند. نمایندگانی که بیشترین رأی را کسب کنند، به عنوان تأییدکننده انتخاب شده و در ازای تأیید تراکنش‌ها، پاداش دریافت می‌کنند.

اثبات سهام استیجاری (LPoS)

اثبات سهام استیجاری (Leased Proof of Stake) همانند DPoS از انواع الگوریتم های اجماع است که در برخی از شبکه‌های بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به زنجیره استفاده می‌شود. با این تفاوت که به دارندگان توکن کوچک‌تر اجازه می‌دهد تا با اجاره‌دادن توکن‌های خود به اعتبارسنجی‌های بزرگ‌تر، در فرایند اعتبارسنجی شرکت کنند.

در یک شبکه LPoS، دارندگان توکن، توکن‌های خود را به اعتبارسنجی اجاره می‌دهند که از آن‌ها برای افزایش سهم خود و بهبود شانس انتخاب‌شدن برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک جدید به زنجیره استفاده کنند. دارنده توکن مالکیت، توکن‌های خود را حفظ می‌کند و سهمی از پاداش‌های کسب شده توسط اعتبارسنجی را به نسبت مقدار توکن‌های استیجاری، دریافت می‌کند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات سهام استیجاری استفاده می‌کند؟

WAVES از الگوریتم اجماع Leased Proof of Stake (LPoS) استفاده می‌کند. در این الگوریتم، کاربران می‌توانند توکن‌های WAVES خود را به نودهای دیگر اجاره دهند تا به آن‌ها در تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید کمک کنند.

الگوریتم اثبات اعتبار (PoA)

از دیگر انواع الگوریتم‌های اجماع می‌توان به الگوریتم اثبات اعتبار (Proof of Authority) اشاره کرد. این الگوریتم برخلاف سایر الگوریتم‌ها مثل PoW و PoS، به جای شبکه‌ای غیرمتمرکز از گره‌ها، به گروهی قابل اعتماد از اعتبارسنجی‌ها متکی است.

در یک شبکه PoA، گروهی از اعتبارسنج‌ها به عنوان مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها و مولد بلاک‌های جدید شناخته می‌شوند. این اعتبارسنج‌ها باید صلاحیت و اعتبار لازم برای انجام این کار را داشته باشند که تعیین صلاحیت و اعتبار نیز توسط احراز هویت اولیه انجام می‌شود. اعتبارسنج‌های منتخب در این شبکه باید صادقانه عمل کنند؛ چرا که همواره شهرت آن‌ها در خطر است.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات اعتبار استفاده می‌کند؟

ارز دیجیتال VeChain از الگوریتم اجماع PoA استفاده می‌کند.

تحمل خطای بیزانس (BFT)

تحمل خطای بیزانس مفهومی در علوم کامپیوتر است که به توانایی یک سیستم برای عملکرد صحیح و رسیدن به اجماع حتی در صورت تخریب یا ازکارافتادن برخی از اجزا، اشاره دارد. در زمینه فناوری بلاک چین، BFT الگوریتم اجماعی است که یک شبکه توزیع‌شده از گره‌ها را قادر می‌سازد تا بر سر اعتبار تراکنش‌ها به توافق برسند و یکپارچگی بلاک چین را حتی در مواجهه با حملات مخرب حفظ کنند.

BFT که جزو انواع الگوریتم اجماع رایج است، برای جلوگیری از مشکل «ژنرال‌های بیزانس (Byzantine Generals)» طراحی شده است. این مشکل سناریویی نظری است که در آن گروهی از ژنرال‌ها باید حمله به یک شهر را تدارک ببینند، اما برخی از آن‌ها خائن بوده و احتمال افشای اطلاعات غلط به سایرین توسط آن‌‎ها وجود دارد. در شبکه بلاک چین، این ژنرال‌های خائن می‌تواند نشان‌دهنده گره‌هایی باشد که رفتار مخربی دارند یا به‌درستی ارتباط برقرار نمی‌کنند.

الگوریتم BFT این مشکل را با الزام بر توافق درصد معینی از گره‌ها بر سر اعتبار تراکنش‌ها قبل از اضافه‌شدن به بلاک چین، برطرف می‌کند. به عبارت بهتر، در BFT، اگر دو سوم گره‌ها درباره اعتبار تراکنشی توافق کنند، آن‌گاه به بلاک چین اضافه می‌شود. در غیر این صورت، رد خواهد شد.

BFT با سایر الگوریتم‌های اجماع مانند PoW یا PoS متفاوت است؛ زیرا برای شرکت در فرایند اعتبارسنجی نیازی به قدرت محاسباتی یا سهام ندارد. در عوض، برای دستیابی به توافق درمورد اعتبار تراکنش‌ها، به گروه کوچک‌تری از گره‌ها متکی است که همین موضوع باعث می‌شود تا کارآمدتر و سریع‌تر از سایر الگوریتم‌های اجماع باشد.

تحمل خطای بیزانس عملی (PBFT)

تحمل خطای بیزانس عملی (Practical Byzantine Fault Tolerance) الگوریتم اجماعی است که مکمل الگوریتم BFT شناخته می‌شود؛ چرا که BFT را به منظور ارائه سطح بالایی از تحمل خطا در سیستم‌های توزیع‌شده، گسترش داده و تکمیل می‌کند.

PBFT معمولاً در شبکه‌های بلاک چین سازمانی و سایر سیستم‌های توزیع شده استفاده می‌شود که در آن سطح بالایی از اجماع مورد نیاز است.

وظیفه PBFT تجزیه فرایند اجماع به مجموعه‌ای از مراحل است که برای هر تراکنش تکرار می‌شوند. هر مرحله شامل یک گره متفاوت در شبکه بوده و هر گره مسئول بررسی صحت تراکنش قبل از انتقال آن به گره بعدی است.

در حقیقت، الگوریتم اجماع PBFT به تعداد معینی گره نیاز دارد تا در مورد اعتبار یک تراکنش پیش از افزودن آن به بلاک چین به اجماع برسند. تعداد گره‌ها با فرمول زیر تعیین می‌شود:

F در این فرمول حداکثر تعداد گره‌های معیوبی است که سیستم می‌تواند تحملشان کند؛ و n تعداد کل گره‌ها در شبکه است.

PBFT برای تحمل خطا طراحی شده است؛ به این معنی که می‌تواند به‌درستی کار کند؛ حتی اگر برخی از گره‌ها در شبکه از کار بیفتند یا رفتار مخربی داشته باشند. این الگوریتم با اجازه‌دادن به گره‌ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و رسیدن به اجماع در مورد اعتبار تراکنش‌ها، به این امر دست می‌یابد. اگر یک گره از کار بیفتد یا به طور مخرب رفتار کند، گره‌های دیگر می‌توانند مشکل را شناسایی کرده و گره مخرب را از فرایند اجماع حذف کنند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم تحمل خطای بیزانس عملی استفاده می‌کند؟

از میان ارزهای دیجیتالی که در بازار کریپتوکارنسی وجود دارند، تعدادی از آن‌ها از الگوریتم PBFT بهره می‌برد. رمزارز Zilliqa یکی از معروف‌ترین آن‌هاست.

تحمل خطای بیزانس تفویض شده (dBFT)

الگوریتم تحمل خطای بیزانس تفویض شده (Delegated Byzantine Fault Tolerance) مزایای هر دو الگوریتم BFT و DPoS را ترکیب می‌کند. dBFT معمولاً در شبکه‌های بلاک چینی استفاده می‌شود که به سطح بالایی از اجماع و توان عملیاتی نیاز دارند.

الگوریتم dBFT نیز همانند BFT و PBFT با هدف تحمل خطا طراحی شده است؛ به این معنی که می‌تواند حتی در زمان ازکارافتادن گره‌ها یا رفتار مخرب آن‌ها، به‌درستی کار کند. در dBFT اجماع از طریق فرایند رأی‌گیری حاصل شده و هر گره در شبکه می‌تواند به اعتبار هر تراکنشی رأی دهد.

تفاوت dBFT با سایر الگوریتم‌های تحمل خطای بیزانسی، این است که dBFT از یک مدل تفویض شده استفاده می‌کند که در آن شرکت‌کنندگان شبکه حق رأی خود را به تعداد کمتری از گره‌های قابل اعتماد (اعتبارسنج‌ها) واگذار می‌کنند.

dBFT بر اساس یک سیستم round-robin فعالیت می‌کند که در آن اعتبارسنج‌ها به‌نوبت تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند. اعتبارسنج‌ها بر اساس شهرت و سهم آن‌ها در شبکه انتخاب می‌شوند. آن‌ها ملزم به رفتار صادقانه هستند؛ چرا که هر گونه رفتار بدخواهانه می‌تواند منجر به از دست دادن شهرت و سهامشان شود.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم تحمل خطای بیزانس تفویض شده استفاده می‌کند؟

NEO این ارز دیجیتالی است از الگوریتم dBFT 2.0 استفاده می‌کند. dBFT 2.0 نسخه بهبودیافته الگوریتم dBFT است.

گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG)

گراف جهت‌دار غیرمدور (Directed Acyclic Graph) یک نوع ساختار داده است که اغلب در فناوری دفترکل توزیع شده و سیستم‌های بلاک چین مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف معماری‌های بلاک چین سنتی که داده‌ها را در یک توالی خطی و زمانی از بلاک‌ها سازمان‌دهی می‌کنند، DAG روشی انعطاف‌پذیرتر و کارآمدتری را برای ذخیره و اعتبارسنجی داده‌ها فراهم می‌کند.

DAG نموداری است که از رئوس و یال‌ها تشکیل‌شده است. هر رأس نشان‌دهنده یک تراکنش و هر یال نیز نشان‌دهنده رابطه میان تراکنش‌هاست. در یک DAG، تراکنش‌ها در یک زنجیره خطی مانند بلاک چین سنتی سازماندهی نمی‌شوند؛ بلکه ساختار سازمان‌دهی پیچیده‌ای دارند که در آن هر تراکنش به چندین تراکنش دیگر مرتبط است.

با وجود DAG توانایی مدیریت فورک‌ها وجود دارد. در یک بلاک چین سنتی، زمانی که دو بلاک به طور هم‌زمان ایجاد می‌شوند، تنها یکی از آن‌ها می‌تواند در زنجیره پذیرفته شود. این موضوع می‌تواند منجر به وضعیتی شود که در آن بلاکی که قبلاً معتبر تلقی می‌شد، ناگهان رد شده و باعث ایجاد فورک در زنجیره شود.

درحالی‌که در سیستمی مبتنی بر DAG، فورک‌ها به طور خودکار حل می‌شوند، زیرا تراکنش‌ها بر اساس رابطه آن‌ها با سایر تراکنش‌های موجود در نمودار اعتبارسنجی می‌شوند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم گراف جهت‌دار غیرمدور استفاده می‌کند؟

ارز دیجیتال فانتوم مکانیسم اجماع تحمل خطای بیزانسی ناهمزمان (aBFT) را با نمودارهای غیرمدور جهت دار (DAGs) ترکیب می‌کند.

اثبات ظرفیت (PoC)

الگوریتم اثبات ظرفیت (Proof of Capacity)، مکانیسمی توافقی است که در برخی از شبکه‌های بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و حفظ یکپارچگی بلاک چین استفاده می‌شود. PoC مشابه الگوریتم اثبات کار (PoW) است که از شرکت‌کنندگان می‌خواهد یک معماری محاسباتی را برای اضافه‌کردن بلاک‌های جدید به بلاک چین حل کنند، اما در نحوه استفاده از حافظه رایانه به جای قدرت محاسباتی، متفاوت از هم عمل می‌کنند.

در یک سیستم PoC، شرکت‌کنندگان بخشی از فضای دیسک سخت کامپیوتر خود را به نمودار اختصاص می‌دهند. این فضا اساساً یک بخش از پیش محاسبه‌شده‌ای از داده‌هاست که می‌تواند برای ایجاد راه‌حلی برای معمای محاسباتی استفاده شود.

هنگام اضافه‌شدن بلاک جدیدی به زنجیره بلاکی، راه‌حل‌های شرکت‌کنندگان برای معما بررسی می‌شوند. اولین شرکت‌کننده‌ای که راه‌حل معتبری پیدا کند، می‌تواند بلاک جدید را به بلاک چین اضافه کرده و پاداشی در قالب ارز دیجیتال دریافت کند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات ظرفیت استفاده می‌کند؟

الگوریتم اثبات ظرفیت توسط برخی از ارزهای دیجیتال مثل BURST مورداستفاده قرار گرفته است.

اثبات سوزاندن (PoB)

اثبات سوزاندن (Proof of Burn) از دیگر انواع مکانیسم‌های اجماع توافقی است که در برخی از بلاک چین‌ها به منظور اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به شبکه، به کار گرفته می‌شود. الگوریتم PoB به جای استفاده از قدرت محاسباتی یا فضای ذخیره‌سازی مانند سایر مکانیسم‌های اجماع، از شرکت‌کنندگان می‌خواهد که توکن‌های ارزهای دیجیتال خود را بسوزانند یا از بین ببرند تا تعهد خود به شبکه را ثابت کنند.

برای شرکت در یک سیستم PoB، کاربر باید مقدار معینی از ارز دیجیتال خود را به منظور ازبین‌بردن به آدرس مشخصی بفرستد. هنگامی که این ارز دیجیتال سوزانده می‌شود، کاربر اجازه دارد تا بلاک‌های جدیدی را به بلاک چین اضافه کرده و برای انجام این کار پاداش دریافت کند.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم اثبات سوزاندن استفاده می‌کند؟

SLM رمزارزی است که به طور هم‌زمان از چندین مکانیسم اجماع استفاده می‌کند که یکی از آن‌ها PoB است.

اثبات هویت (PoI)

اثبات هویت (Proof of Identity) نیز جزو انواع الگوریتم اجماع است که برای تأیید هویت شرکت‌کنندگان در شبکه استفاده می‌شود. هدف از این جماع، ارتقای اعتماد، امنیت و اصالت در تراکنش‌های بلاک چین است.

الگوریتم PoI، شرکت‌کنندگان را مجبور به ارائه هویت دیجیتالی خود می‌کند. هویت دیجیتالی را می‌توان از طریق روش‌های مختلف، مانند شناسه‌های صادر شده توسط دولت، داده‌های بیومتریک، یا سایر اشکال اعتبار هویت قابل تأیید، به دست آورد. سپس هویت‌های ارائه شده بررسی می‌شوند و هر فرایند تأیید هویت نشان‌دهنده این است که شرکت‌کننده یک فرد واقعی و قابل‌شناسایی است. این امر می‌تواند در جلوگیری از فعالیت‌های مخرب یا کلاهبرداری مؤثر باشد.

اثبات فعالیت (PoA)

اثبات فعالیت (Proof of Activity) جزو الگوریتم‌های اجماع ترکیبی است؛ بدین معنی که دو الگوریتم اثبات کار و سهام را برای دستیابی به شبکه بلاک چینی امن و کارآمد ترکیب می‌کند. PoA به عنوان جایگزینی برای مکانیسم‌های سنتی PoW و PoS که به دلیل مصرف بالای انرژی و خطرات متمرکزسازی مورد انتقاد قرار گرفته‌اند، توسعه داده شد.

در PoA، شبکه بلاک چین ابتدا از PoW برای تولید بلاک‌های جدید مشابه بیت کوین استفاده می‌کند. با این حال، برخلاف بیت کوین، PoA برای اجماع فقط به PoW متکی نیست. هنگامی که یک بلاک جدید تولید می‌شود، سیستم، گروهی تصادفی از اعتبارسنجی‌ها را از شبکه بر اساس دارایی‌های PoS آن‌ها انتخاب می‌کند. سپس، این اعتباردهنده‌ها باید بلاک جدید را امضا کرده و لایه دومی از تأیید اجماع را فراهم کنند.

هدف PoA دستیابی به مکانیسم اجماع ایمن و کار‌آمدتر است. PoW تضمین می‌کند که ایجاد بلاک‌ها به سادگی انجام نشده و از حملات مخرب جلوگیری می‌شود. از طرفی، PoS شبکه را تشویق به مشارکت طولانی کرده و با توزیع پاداش‌ها بر اساس میزان سهام یک شرکت‌کننده، از متمرکزشدن جلوگیری می‌کند.

اثبات زمان سپری شده (PoET)

اثبات زمان سپری شده (Proof of Elapsed Time) که از دیگر انواع الگوریتم اجماع است، توسط اینتل (Intel) به منظور استفاده در شبکه‌های بلاک چین مجاز توسعه یافته است. PoET به گونه‌ای طراحی شده که جایگزین کارآمد و مطمئن‌تری برای الگوریتم‌های سنتی اثبات کار مورد استفاده در بلاک چین‌های عمومی مانند بیت کوین باشد.

در PoET، به هر شرکت‌کننده در شبکه یک زمان انتظار تصادفی، شبیه به قرعه‌کشی اختصاصی داده می‌شود. شرکت‌کنندگان برای این‌که اولین نفری باشند که زمان انتظار خود را به پایان می‌رسانند، رقابت می‌کنند. اولی کسی که این کار را انجام دهد، حق ایجاد بلاک بعدی را خواهد داشت. این فرایند «انتخاب رهبر» نامیده می‌شود.

برخلاف PoW که شرکت‌کنندگان برای حل مسائل پیچیده ریاضی باهم رقابت می‌کنند، در PoET شرکت‌کنندگان صرفاً منتظر می‌مانند تا زمان تعیین‌شده برای آن‌ها سپری شود. این دوره انتظار با استفاده از یک محیط اجرای قابل اعتماد (TEE) ارائه شده توسط سخت‌افزار اینتل تعیین می‌شود. TEE تضمین می‌کند که زمان انتظار تصادفی بوده و نمی‌تواند تحت تأثیر شرکت‌کنندگان قرار گیرد.

کدام ارز دیجیتال از الگوریتم زمان سپری شده استفاده می‌کند؟

Hyperledger Sawtooth یک پلتفرم بلاک چین سازمانی است که برای توسعه برنامه‌های کاربردی توزیع‌شده (DApps) از الگوریتم  PoET استفاده می‌کند.

اثبات اهمیت (PoI)

اثبات اهمیت (Proof of Importance) نوعی الگوریتم اجماع مورد استفاده در شبکه بلاک چین NEM است. این الگوریتم تعیین می‌کند که کدام گره‌ها در شبکه باید حق ایجاد بلاک‌های جدید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها را بر اساس سطح کلی مشارکت و سرمایه‌گذاری خود در شبکه داشته باشند.

در PoI، اهمیت یک گره توسط دو عامل تعیین می‌شود: تعادل آن در ارز دیجیتال بومی (XEM) و مشارکت آن در شبکه. هرچه یک گره XEM بیشتری داشته و تراکنش‌های بیشتری انجام دهد، امتیاز اهمیت آن بیشتر می‌شود. این امتیاز‌ها تعیین‌کننده گره‌هایی هستند که حق تولید بلاک‌های جدید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها را دارند.

گفتار پایانی

در این مطلب، در مورد الگوریتم ثبت داده‌ها در بلاک چین، یعنی الگوریتم اجماع صحبت کردیم. با 15 نوع الگوریتم اجماع نیز آشنا شدیم و به بررسی مزایا و معایب هرکدام پرداختیم. انتخاب الگوریتم اجماع مناسب یک تصمیم حیاتی در طراحی شبکه بلاک چین است. هر الگوریتم اجماع نقاط قوت و ضعف خود را دارد و یک انتخاب اشتباه می‌تواند عواقب شدیدی بر امنیت، تمرکززدایی و عملکرد شبکه داشته باشد.

یک الگوریتم اجماع خوب می‌تواند چندین مزیت از جمله بهبود امنیت، افزایش کارایی، زمان تراکنش‌های سریع‌تر و عدم تمرکز را افزایش دهد. از سوی دیگر، یک الگوریتم اجماع نامناسب می‌تواند منجر به کندتر شدن معاملات، هزینه‌های بالاتر و کاهش امنیت شود.

نظر شما در مورد الگوریتم اجماع چیست؟ به نظر شما کدام یک از انواع الگوریتم های اجماع در بلاک چین عملکرد بهتری دارند؟ نظرات خود را با ما در قسمت دیدگاه‌ها به اشتراک بگذارید.

سوالات متداول

• الگوریتم اجماع چیست؟
  الگوریتم اجماع، در حوزه شبکه‌های بلاک چین و توزیع شده، روشی است که برای تصمیم‌گیری مشترک در مورد وضعیت واحد‌های مشارکت کننده در شبکه استفاده می‌شود. این الگوریتم‌ها اجازه می‌دهند تا اعضا در شبکه، با توافق و اجماع، به یک نتیجه مشترک برسند و به راحتی بتوانند تراکنش‌ها و اطلاعات را تایید و تغییر دهند.
• الگوریتم اجماع چه کاربردهایی در بلاک چین دارد؟
  الگوریتم اجماع در بلاک چین برای تأیید تراکنش‌ها، تغییر وضعیت شبکه، انتخاب گره‌های بلاک چین و ایجاد قراردادهای هوشمند استفاده می‌شود.
  
• آیا الگوریتم اجماع تنها برای بلاک چین استفاده می‌شود؟
  خیر، الگوریتم اجماع می‌تواند در سیستم‌های توزیع شده دیگر نیز به کار برود. بلاک چین تنها یکی از کاربردهای این الگوریتم‌هاست. آنها در سیستم‌های مانند شبکه‌های اجتماعی، سامانه‌های رای‌گیری الکترونیکی و حتی در بانکداری نیز استفاده می‌شوند.
• آیا همه بلاک چین‌ها از یک الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند؟
  نه، الگوریتم اجماع مورد استفاده در هر بلاک چین ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال، بیتکوین از Proof of Work استفاده می‌کند، در حالی که اتریوم از Proof of Stake (PoS) برای الگوریتم اجماع خود استفاده می‌کند.
• چند نوع الگوریتم اجماع وجود دارد؟
  الگوریتم‌های اجماع بسیار زیاد و گوناگونی وجود دارد، اما 15 نوع آن معروف و کاربردی هستند.