غیر متمرکز بودن شبکه‌های بلاک چین و دفاتر توزیع مهمترین ویژگی آنها است در واقع غیر متمرکز بودن بلاک چین‌ها به معنی عدم ذخیره تمامی اطلاعات و داده‌های کاربران، بر روی یک سرور ذخیره نمی‌شود و این اطلاعات بر روی چند کامپیوتر مختلف و ذخیره و نگهداری می‌شود. به سرورهای و کامپیوترهای که مسئول نگهداری و حفظ امنیت این داده‌ها هستند، نود (Node) می‌گویند. اصلی‌ترین دلیل استفاده از بلاک چین، بالا بردن سطح امنیت و جلوگیری از عدم نابودی اطلاعات است، برای مثال در نظر بگیرید که اطلاعاتی که بر روی یک گره وجود دارد به هر دلیلی از بین برود یا خراب شود، میلیون‌ها گره دیگر وجود دارد که بتوانند این اطلاعات را بر روی خود ذخیره کنند. موضوع بسیار حیاتی که از زمان استفاده از بلاک چین و سایر دفاتر توزیع وجود دارد، نیاز به به‌روز رسانی مداوم داده است. این به‌روز رسانی‌ها در واقع باید برای تمامی سرورها و گره‌ها انجام شود و برای این منظور به یک مکانیزم یا الگوریتم نیاز است که آن را با نام الگوریتم اجماع (Consensus Mechanism) می‌شناسند.
الگوریتم اجماع در دنیای ارزهای دیجیتال و حوزه بلاک چین نقش بسیار پر رنگ و با اهمیتی دارد به طوریکه این الگوریتم مهمترین نقش را در تامین امنیت سیستم‌های توزیع و همچنین شبکه‌های بلاکچین را بر عهده دارد. با توجه به اهمیت الگوریتم اجماع در این مقاله قصد داریم تا شما را با مفهوم الگوریتم اجماع در بلاک چین، کاربرد الگوریتم اجماع، مزایا و معایب این الگوریتم آشنا کنیم.
هش در بلاک چین
قبل از توضیح محتوای الگوریتم های اجماع، بهتر است بدانیم هش در بلاک چین به چه معناست. هش تابعی است که برای تبدیل داده های متشکل از حروف و اعداد به داده های رمزگذاری شده با طول معین استفاده می شود. احتمالاً می دانید که بیت کوین با اجرای تابع هش SHA-256 استخراج می شود. هنگامی که یک بلوک ایجاد می شود و به بلوک های قبلی اضافه می شود و اعتبار (اجماع) آن توسط گره های دیگر در شبکه تأیید می شود، یکپارچگی بلاک چین نیز تضمین می شود، زیرا عملیات هش یک طرفه است و امکان معکوس کردن آن وجود ندارد.
به عبارت دیگر، می توان گفت که شبکه بلاک چین فقط شامل تراکنش های معتبر می شود که باعث می شود شبکه بلاک چین از هزینه های مضاعف یا خرج مجدد و همچنین تراکنش های اسپم ایمن شود. اگر اصول اولیه دنیای ارزهای دیجیتال را نمی دانید، بهتر است دوره ارزهای دیجیتال را بگذرانید، زیرا بدون درک نحوه عملکرد ارزهای دیجیتال و شبکه بلاک چین، شانس موفقیت زیادی در این زمینه نخواهید داشت.
به نقل از سایت techtarget
A consensus algorithm is a process in computer science used to achieve agreement on a single data value among distributed processes or systems. These algorithms are designed to achieve reliability in a network involving multiple users or nodes. Solving this issue — known as the consensus problem — is important in distributed computing and multi-agent systems such as those seen in cryptocurrency blockchain networks.
کاربردهای الگوریتم اجماع
همانطور که در بالا توضیح داده شد، الگوریتم اجماع از شبکه بلاک چین در برابر هکرها و کسانی که قصد ارسال محتوای نامعتبر در بلاک چین را دارند، محافظت می کند. این الگوریتم همچنین یک سیستم پاداش دهی برای سایر گره های شبکه که در ایمنی و امنیت بلاک چین مشارکت داشتند، ارائه می دهد.
الگوریتم اثبات اجماع Pow در بلاک چین
این الگوریتم فرآیندی برای محافظت در برابر اسپم در ایمیل ها و حملات DDOS یا ارسال دستورات متعدد از طریق شبکه با هدف اعمال فشار بر شبکه طراحی شده است. ساتوشی ناکاماتو توانست از فرآیند اثبات کار خود در الگوریتم اجماع استفاده کند تا افراد متعددی را در مورد موضوعی که یکدیگر را نمی‌شناسند به توافق برسانند. توافق بر سر یک موضوع بین افرادی که یکدیگر را می شناسند کار آسانی نیست، حال این سوال مطرح می شود که چگونه در یک شبکه بلاک چین غیرمتمرکز که افراد یکدیگر را نمی شناسند، چگونه می توانند در مورد یک موضوع به توافق برسند؟ ازسوی دیگر، باید صحت و اعتبار مطالب منتشر شده تایید می شد.
راه حل جالب ساتوشی ناکاماتو این بود که داده ها را با استفاده از الگوریتم هش SHA-256 در بلوک ها رمزگذاری کرده، در میان آن‌لاین‌ها، شخصی که هش صحیح را پیدا کرده است باید آن را به کل شبکه بفرستد تا تأیید شود. سایر افراد در شبکه هش ارسالی را تأیید یا رد می کنند و اگر بیش از 50٪ (50 + 1) آن را تأیید کنند، بلوک به عنوان یک بلوک معتبر بسته می شود. در این روش، گره ای که موفق به حل مشکل می شود، پاداش دریافت می کند.
الگوریتم اجماع در بلاک چین
معایب الگوریتم اثبات کار
معایب الگوریتم اثبات کار
درست است که الگوریتم های اجماع برای عملکرد شبکه بلاک چین اساسی هستند، اما هر نوع الگوریتم اجماع مزایا و معایب خود را دارد. در ادامه برخی از مهمترین آنها را بررسی می کنیم.
-
مصرف برق بسیار بالا
ماینرها برای حل مشکل بیت کوین و دریافت پاداش باید دستگاه های خود را 24/7 روشن نگه دارند. به دلیل وجود استخراج کننده های بیشتر، افراد به دستگاه های قوی تری نیز نیاز دارند و این دستگاه های قدرتمندتر، برق بیشتری مصرف می کنند.
-
حملات 51 درصدی
یکی دیگر از معایب الگوریتم اثبات کار این است که اگر یک شخص، شرکت یا سازمان بتواند 51 درصد از قدرت محاسباتی شبکه را بگیرد، الگوریتم اجماع کار نخواهد کرد و شخص یا موسسه می تواند یک بلوک اضافه کند که شبکه امنیت را به خطر می اندازد. شاید فکر کردن به چنین مشکلی برای شبکه بیت کوین با هش بالا چندان منطقی نباشد، اما سایر رمز ارزها که به بزرگی شبکه بیت کوین نیستند همیشه در معرض چنین تهدیدهایی هستند.
الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) در بلاک چین
روش دیگری که برای اجماع افراد مستقل در شبکه موجود می باشد، استفاده از الگوریتم اثبات سهام است. این روش، بر خلاف روش اثبات کار، به دستگاه سخت افزاری نیاز ندارد، اما افراد در شبکه می توانند شانس خود را برای بستن یک بلوک معتبر، بسته به تعداد سهامی که دارند، آزمایش کنند. در واقع با داشتن ارز مورد نظر و اختصاص آن به شبکه، در مسابقه ای شرکت خواهید کرد که با توجه به میزان دارایی آن ارز، فرصت دریافت موقعیت بلاک هش را خواهید داشت. مثل قرعه کشی بانکی مثلا برای هر 20000 تومان یک امتیاز محاسبه می شود و هر چه امتیاز شما بیشتر باشد شانس برنده شدن شما بیشتر است.
مزایای الگوریتم اثبات سهام
-
انرژی مصرف نمی شود
برخلاف الگوریتم اثبات کار، الگوریتم اثبات سهام انرژی مصرف نمی کند و کار اصلی توسط الگوریتم هایی انجام می شود که به طور خودکار کار می کنند.
-
عدم امکان حمله 51 درصدی
شخص یا شرکتی که می خواهد از این الگوریتم منحرف شود باید بیش از 51 درصد از کل ارزهای موجود را خریداری کرده باشد، یعنی باید 51 درصد از ارزهای موجود را خریداری کرده باشد. در این صورت، آن شخص می تواند آن شبکه را از بین ببرد، اما آیا فکر می کنید منطقی است که شخصی این کار را برای از بین بردن دارایی خود انجام دهد؟
| مزایا | معایب |
| انرژی مصرف نمی شود | مصرف برق بسیار بالا |
| عدم امکان حمله 51 درصدی | حملات 51 درصدی |
الگوریتم اجماع Directed Acyclic Graphs
برخلاف سایر شبکه ها، نمودارهای جهت دار غیر دایره ای یا DAG ها خطی نیستند. به عبارت دیگر در این شبکه یک بلوک قابلیت تایید چندین بلوک قبل از خود را دارد که این امر مقیاس پذیری را افزایش داده و سرعت شبکه را افزایش می دهد. در واقع در شبکه های مبتنی بر DAG تعداد زیادی تراکنش در کسری از ثانیه صورت می گیرد. هشگراف، آیوتا و نانو را می توان به عنوان ارزهای دیجیتال مبتنی بر DAG شناسایی کرد. دگ ها را می توان به عنوان راه حلی برای مشکل مقیاس پذیری در نظر گرفت.
الگوریتم اجماع proof of elapsed time
انتخاب گره در این روش اجماع به صورت قرعه کشی انجام می شود. برای اینکه فرآیند قرعه کشی و انتخاب در این رو به درستی و به دور از تقلب انجام شود، بستر TEE به عنوان فضایی برای انجام این فرآیند در نظر گرفته شده است. فرآیند قرعه کشی به سخت افزار اینتل نیاز دارد، انتخاب تایید کننده های بلوک به سرعت و قابل اعتماد انجام می شود.
کلام پایانی
در این مقاله در مورد الگوریتم حفظ و ثبت داده‌ها بر روی شبکه بلاک چین، یعنی الگوریتم اجماع به‌طور کامل صحبت شد و تمام تلاش خود را به کار گرفتیم تا شما را با مهمترین الگوریتم‌های اجماع، مزایا و معایب این الگوریتم و مفهوم آن به طور کامل آشنا کنیم تا اگر کسی در این زمینه سوالی از شما پرسید، بتوانید پاسخ مناسبی ارائه دهید. بیت کوین پادشاه بلامنازع دنیای ارزهای دیجیتال از الگوریتم اثبات استفاده میکند؛ اما باید بدانید که این الگوریتم که در واقع اولین الگوریتم اجماع است، نیز دارای مشکلاتی است. از جمله مهمترین معایب الگوریتم اثبات می‌توان به سخت افزار مورد نیاز قوی، مصرف انرژی بسیار بالا اشاره کرد؛ اما الگوریتم اثبات، هزینه کمتری را برای اعضا به همراه دارد. به نظر شما کدام الگوریتم اجماع عملکرد بهتری دارد؟ اگر شما هم اطلاعاتی در خصوص الگوریتم اجماع دارید، بسیار خرسند خواهیم شد که آن را در قسمت دیدگاه‌ها با ما در میان بگذارید.
سوالات متداول
کدام بلاک چین ها از الگوریتم اثبات کار استفاده می کنند؟
اتریوم، بیت کوین، لایت کوین و دوج کوین
چرا ایلان ماسک بیت کوین را برای اثبات کار آن محدود کرد؟
مصرف بیش از حد انرژی توسط ماینرهای سابق به محیط زیست آسیب رساند و مصرف سوخت های فسیلی را به شدت افزایش داد. به همین دلیل ایلان ماسک دستور توقف پذیرش بیت کوین برای خرید و فروش خودروهای تسلا را صادر کرد.
پروتکل اجماع تضمین میکند هر بلاک جدید که به شبکه‌ی بلاکچین افزوده می‌شود، تنها نسخه‌ی واقعی است و توسط تمام گره‌ها یا نودها مورد تایید واقع‌شده است.
در دنیای ارزدیجیتال و بلاک چین ، الگوریتم اجماع ، نقش بسیار مهمی دارد انقدر مهمه که این الگوریتم کلیدی ترین نقش را در تامین امنیت سیستم‌های توزیع و همچنین شبکه‌های بلاکچین را بر عهده دارد.