مکانیسم اجماع چیست؟ اصطلاح مکانیزم اجماع به کل پشته پروتکل‌ها، مشوق‌ها و ایده‌هایی اشاره دارد که به شبکه‌ای از گره‌ها اجازه می‌دهد در مورد وضعیت یک بلاک چین به توافق برسند. اتریوم از مکانیزم اجماع مبتنی بر اثبات سهام استفاده می کند که امنیت رمزنگاری-اقتصادی خود را از مجموعه ای از جوایز و جریمه های اعمال شده برای سرمایه قفل شده توسط سهامداران به دست می آورد. این ساختار انگیزشی افراد ذینفع را تشویق می‌کند تا اعتبارسنجی‌های صادقانه را اجرا کنند، کسانی را که این کار را نمی‌کنند تنبیه می‌کند و هزینه بسیار بالایی برای حمله به شبکه ایجاد می‌کند.
سپس، پروتکلی وجود دارد که نحوه انتخاب اعتبار نویسان صادق برای پیشنهاد یا اعتبارسنجی بلوک ها، پردازش تراکنش ها و رای دادن به دیدگاه آن ها در مورد رئیس زنجیره را کنترل می کند. در موقعیت‌های نادری که چندین بلوک در یک موقعیت در نزدیکی سر زنجیره قرار دارند، مکانیزم انتخاب چنگال وجود دارد که بلوک‌هایی را انتخاب می‌کند که «سنگین‌ترین» زنجیره را تشکیل می‌دهند، که با تعداد اعتبارسنجی‌هایی که به بلوک‌های وزن‌شده رأی داده‌اند اندازه‌گیری می‌شود.
توسط تعادل اتر شرط بندی شده آنها. برخی از مفاهیم برای اجماع مهم هستند که به صراحت در کد تعریف نشده اند، مانند امنیت اضافی ارائه شده توسط هماهنگی اجتماعی خارج از باند به عنوان آخرین خط دفاعی در برابر حملات در شبکه. این مولفه ها با هم مکانیسم اجماع را تشکیل می دهند.
مکانیزم اجماع مجموعه‌ای از پروتکل‌های نرم‌افزاری خود تنظیمی است که در کد یک بلاک چین نوشته شده است که یک شبکه را در توافق در مورد وضعیت یک دفتر کل دیجیتال همگام‌سازی می‌کند . این کار با حفظ یک مجموعه داده واحد – نسخه مورد توافق دوجانبه از تاریخچه تراکنش‌های بلاک چین – به جای استفاده از هر گره یا رایانه درون شبکه برای حفظ کپی خود از پایگاه داده به طور جداگانه انجام می‌شود. اگرچه مکانیسم‌های اجماع مختلفی وجود دارد که باید هنگام برنامه‌نویسی استاندارد شبکه برای تأیید در نظر گرفته شود، اما هر رویکردی برای بی‌اعتبار کردن افراد متقلب در تلاش برای مغایرت با سابقه طراحی شده است.
چگونه کار می‌کند: گره‌ها داده‌های یک تراکنش در انتظار را وارد می‌کنند، سپس پس از بررسی متقابل درخواست با سوابق آن، وضعیت تأیید یا عدم تأیید را گزارش می‌دهند. به عنوان مثال، اگر کاربر در تلاش است تا یک تراکنش را با استفاده از سکه‌هایی که قبلاً خرج کرده‌اند پردازش کند، این درخواست به راحتی در برابر یک دفتر کل غیرقابل تغییر رد می‌شود که با عدم تأیید اکثریت تأیید می‌شود.
کاربرانی که به اجماع پایبند نیستند، اغلب از یک شبکه محروم می شوند. در صورتی که یک گره بخواهد رکورد را به چالش بکشد، باید درخواست فراخوانی در سطح شبکه کند. اگر بیش از دو سوم گره‌های همتای آنها تأیید کنند، تراکنش تأیید، توزیع شده و به‌طور دائم در بلاک چین نوشته می‌شود.
تاریخچه مکانیزم های اجماع
هنگامی که کامپیوترها و شبکه ها در دهه های 1980 و 90 محبوبیت پیدا کردند، پایگاه های داده مشترک ایجاد شدند تا چندین کاربر بتوانند به اطلاعات ذخیره شده خود دسترسی داشته باشند. اکثر آنها یک پایگاه داده متمرکز با مجوزهایی داشتند که کاربران از ایستگاه های مختلف به آن دسترسی داشتند. این راه‌اندازی به شبکه‌های متمرکز با مدیرانی که حقوق کاربر را اعطا می‌کنند و یکپارچگی داده‌ها را حفظ می‌کنند، تکامل یافته است.
این پایگاه های داده مشترک به عنوان دفتر کل توزیع شده شناخته شدند، زیرا آنها اطلاعات را ضبط می کردند و برای دسترسی بسیاری از کاربران در مکان های مختلف به شبکه متصل می شدند. یکی از مهم‌ترین مسائلی که نیاز به پرداختن داشت، جلوگیری از دستکاری داده‌ها و دسترسی غیرمجاز بود، خواه مخرب باشد یا نباشد. روشی برای خودکارسازی مدیریت پایگاه داده توزیع شده برای اطمینان از عدم تغییر داده ها مورد نیاز بود.
این نیاز منجر به ایجاد اجماع مستقل توزیع شده شد، جایی که برنامه‌ها در یک شبکه بر روی وضعیت پایگاه داده با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری توافق کردند. توافقی طراحی شده بود که با استفاده از الگوریتم‌های رمزگذاری برای ایجاد رشته‌های طولانی از اعداد الفبایی – که هش نامیده می‌شوند – حاصل شود که سپس توسط برنامه‌های در حال اجرا در شبکه تأیید می‌شوند. هش تنها در صورتی تغییر می کند که اطلاعات ورودی به الگوریتم هش تغییر کند، بنابراین برنامه ها برای مقایسه هش ها طراحی شده اند تا اطمینان حاصل شود که مطابقت دارند.
هنگامی که هر برنامه در حال اجرا در شبکه یک رشته الفبایی منطبق ایجاد می کرد، گفته می شد که داده ها با اجماع شبکه مورد توافق قرار می گیرند. بنابراین، مکانیسم‌های اجماع ایجاد شد و اعتبار عموماً به ساتوشی ناکاموتو، خالق ناشناس بیت‌کوین داده شد. با این حال، بسیاری از مردم سال‌ها روی مکانیسم‌های اجماع کار کردند تا اینکه ناکاموتو وایت پیپری را منتشر کرد که بیت‌کوین را به شهرت رساند.
نحوه کار مکانیسم های اجماع
هر بلاک چین ارز دیجیتال با استفاده از مکانیزم اجماع عمل می کند. این سیستمی است که کاربران شبکه بلاک چین برای توافق بر سر مشروعیت تراکنش ها از آن پیروی می کنند. این سیستم تضمین می‌کند که تمام تراکنش‌های قانونی روی بلاک چین ثبت می‌شوند و هر کپی از بلاک چین شامل تمام تراکنش‌های معتبر است.
رایانه‌هایی که تراکنش‌های جدید را در اکثر بلاک‌چین‌ها تأیید می‌کنند، دستگاه ماینر نامیده می‌شوند . در یک پروتکل اثبات کار، این ماینرها برای تأیید اعتبار بلوک بعدی تراکنش ها با یکدیگر رقابت می کنند. ماینر برنده، کارمزد استخراج سودآوری را دریافت می‌کند که توسط کسانی که تراکنش‌ها را در شبکه ارسال می‌کنند، پرداخت می‌شود.
مکانیسم اجماع تضمین می‌کند که همه ماینرها در مورد بلوک بعدی تراکنش‌ها توافق دارند و اطلاعات هر بلوک جدید را بین تمام ماینرهای دیگر توزیع می‌کند. هر کسی می تواند یک نسخه از بلاک چین را به عنوان یک گره در دستگاه خود دانلود کند. هر کپی از دفتر کل دقیقا مطابقت دارد. مکانیسم اجماع، توافق مداوم را در مورد اینکه کدام کیف پول مالک دارایی است، تضمین می کند.
توجه داشته باشید
مکانیسم اجماع برای شبکه بلاک چین بسیار مهم است. بر نحوه تأیید تراکنش‌ها، میزان مصرف انرژی، هزینه‌های شبکه، سرعت تراکنش و سایر جزئیات برای ارز و برنامه‌های شبکه تأثیر می‌گذارد.
انواع مکانیسم های اجماع
انواع مختلفی از الگوریتم های مکانیزم اجماع وجود دارد که هر کدام بر اساس اصول متفاوتی کار می کنند.
اثبات کار (PoW) یک الگوریتم اجماع رایج است که توسط محبوب ترین شبکه های ارز دیجیتال مانند بیت کوین و لایت کوین استفاده می شود. این نیاز به یک گره مشارکت‌کننده دارد که ثابت کند کار انجام شده و ارسال شده توسط آنها واجد شرایط دریافت حق اضافه کردن تراکنش‌های جدید به بلاک چین است. با این حال، مکانیسم استخراج بیت کوین نیاز به مصرف انرژی بالا و زمان پردازش طولانی دارد.
اثبات سهام (PoS) یکی دیگر از الگوریتم‌های اجماع رایج است که به عنوان جایگزینی کم‌هزینه و کم مصرف برای الگوریتم PoW تکامل یافته است. این شامل تخصیص مسئولیت در نگهداری دفتر کل عمومی به گره شرکت کننده به نسبت تعداد توکن های ارز مجازی است. با این حال، این یک اشکال دارد که به جای هزینه کردن، احتکار را تشویق می کند.
در حالی که PoW و PoS بسیار رایج ترین در فضای بلاک چین هستند، الگوریتم های اجماع دیگری مانند Proof of Capacity (PoC) وجود دارد که به اشتراک گذاری فضای حافظه گره های کمک کننده در شبکه بلاک چین را امکان پذیر می کند. هر چه یک گره حافظه یا فضای هارد دیسک بیشتری داشته باشد، حقوق بیشتری برای نگهداری دفتر کل اعطا می شود.
اثبات فعالیت (PoA) که در بلاک چین Decred استفاده می شود، ترکیبی است که از جنبه های PoW و PoS استفاده می کند. Proof Burn (PoB) از تراکنش‌کنندگان می‌خواهد که مقادیر کمی از ارزهای دیجیتال را به آدرس‌های کیف پول غیرقابل دسترسی بفرستند و در واقع آنها را از بین می‌برند.
اثبات کار
پیدایش همه مکانیسم‌های اجماع، اثبات کار به ارتشی از ماینرها یا اعتباردهنده‌ها بستگی دارد تا تراکنش‌ها را از طریق حل مسائل ریاضی دلخواه در رقابت برای یک جایزه بلوک تأیید کنند. اساساً، فرآیند پر انرژی، شبکه ای از رایانه های تخصصی را برای حل x استخدام می کند، که x یک عدد 64 رقمی هگزا دسیمال است، که به عنوان هش شناخته می شود، که توسط رمزنگاری کدگذاری می شود. استخراج رمزنگاری، فرآیند تولید بلوک که در بالا توضیح داده شد و می‌تواند هزاران پاداش در قالب توکن‌های رمزنگاری جدید کسب کند، یک مورد استفاده محبوب برای سیستم‌های اثبات کار است.
مزایا : مسلماً غیرمتمرکزترین و ایمن ترین مکانیسم تأیید اعتبار است. به عنوان بسیار قابل اعتماد تحسین شده است. در مورد بیت کوین، یک جایزه سخاوتمندانه برای اعتبارسنجی بلوک – که در حال حاضر حدود 16800 دلار ارزش دارد – منجر به تعامل بالایی در این پلت فرم شده است.
معایب : نرخ های آهسته تراکنش، هزینه های گران گاز، هزینه های عملیاتی گران و مصرف انرژی خطرناک برای محیط زیست، ناکارآمدی مرتبط با سیستم اثبات کار را خلاصه می کند. میانگین زمان بلاک بیت کوین – زمانی که برای پردازش یک تراکنش لازم است – 10 دقیقه است و این فرآیند به مقدار خیره کننده ای برق نیاز دارد.
مثال ها : بیت کوین، دوج کوین، لایت کوین
اثبات سهام
در یک مدل اثبات سهام، کاربران تعداد مشخصی از توکن‌ها را در فرآیندی به نام staking تعهد می‌کنند تا امتیازات اعتبارسنجی را دریافت کنند. هنگامی که سکه های یک کاربر شرط بندی می شود، به این معنی است که آنها در حال حاضر قفل شده اند. سکه های شرط بندی شده به طور غیر فعال جوایزی را به دست می آورند و به شبکه کمک می کنند تا زمانی که کاربر آنها را آزاد کند، اغلب به منظور تجارت.
فرصت‌های اعتبارسنجی به صورت تصادفی، در نوعی استخر قرعه‌کشی، به اعتبارسنجی‌های واجد شرایط پاداش داده می‌شود. هر چه تعداد توکن‌های بیشتری در نظر گرفته شود، شانس کاربران برای برنده شدن در قرعه‌کشی بیشتر است. علاوه بر پردازش معاملات و افزودن بلاک ها به بلاک چین، اعتبار سنجی ها به عنوان اعضای فعال جامعه مسئول ذخیره داده ها هستند. اگر هر کاربر اجماع را نقض کند، سهام آنها از بین می رود.
Pro : روش بهینه اجماع در Web3 برای مقیاس پذیری. هم از نظر هزینه گاز و هم از نظر تجهیزات، انرژی کارآمد و ارزان است.
معایب : به اندازه اثبات کار غیرمتمرکز یا ایمن نیست. قدرت با اندازه کیف پول تفویض می شود.
مثال‌ها : اتریوم، کاردانو، تزوس، الگوراند
اثبات سهام واگذار شده
اثبات سهام را تصور کنید، اما با یک فرآیند انتخاباتی. در این رویکرد برای تعیین اجماع، شرکت‌کنندگان شبکه از طریق استخرهای سهام برای نمایندگان مورد علاقه خود رای می‌دهند، کسانی که بر اساس شهرت فرض می‌شود بهترین تجهیزات را برای محافظت از شبکه دارند. در نتیجه، امتیازات اعتبارسنجی فقط به تیمی از کاندیداهای سطح برتر به صورت تصادفی محفوظ و اعطا می شود. در هر مقطع زمانی، شخصی که قابل اعتمادتر به نظر می رسد می تواند از یک اعتبارسنجی پیشی بگیرد.
جوانب مثبت: این سیستم کارآمد و دموکراتیک است. این روش نسبت به روش اثبات سهام اصلی با دربرگیری بیشتر از نظر مالی برای کاربران بهبود می‌یابد و انگیزه‌ای برای اعتباربخش‌ها فراهم می‌کند تا در زنده نگه داشتن شبکه پاسخگو بمانند.
معایب: در حالی که یک معاوضه آشکار در عدم تمرکز وجود دارد، پروتکل اثبات سهام واگذار شده ممکن است برای برخی از کاربران تعمیر و نگهداری بسیار بالا در نظر گرفته شود زیرا به سطح سالم تعامل نیاز دارد. انتصاب کنترل شبکه به تعداد معدودی از بسیاری نیز آسیب پذیری آن را در برابر عوامل مخرب افزایش می دهد، مانند حمله 51 درصدی.
مثال‌ها : EOS، Lisk، Ark، Tron، BitShares، Steem
اثبات صلاحیت
مکانیزم اجماع اثبات صلاحیت که مورد علاقه زنجیره‌های بلاک خصوصی یا مجاز است ، اعتبار سنجی‌ها را بر اساس شهرت و نه دارایی‌های دیجیتال کاربر انتخاب می‌کند. در این سیستم، گروهی از اعتبارسنجی‌ها در یک فرآیند بررسی که اغلب شامل بررسی پیشینه است، از قبل تأیید شده‌اند .
Pro: این روش بسیار مقیاس پذیر است و عملاً به قدرت محاسباتی نیاز ندارد.
منفی: هر ساختاری که برای تمرکز قدرت طراحی شده باشد، تمرکززدایی را به خطر می اندازد. علاوه بر این، ناشناس بودن شبه اعتبارسنجی از بین می رود، زیرا قابلیت شناسایی عمومی بخشی از معامله است.
مثال‌ها: Xodex، JP Morgan (JPMCoin)، VeChain (VET) و Ethereum Kovan testnet
اثبات تاریخ
اثبات تاریخ، عنصر زمان را در پروتکل بلاک چین ادغام می کند. در طول فرآیند تأیید، مُهرهای زمانی در هش هر بلوک ایجاد شده تعبیه می‌شوند و تاریخچه تراکنش‌های شبکه را در یک زنجیره منفرد و ناگسستنی نشان می‌دهند. توجه به این نکته مهم است که این روش تأیید فقط به عنوان مکمل پروتکل دیگری قابل اجرا است. الگوریتم اجماع ترکیبی اغلب به صورت پشت سر هم با سیستم اثبات کار یا اثبات سهام کار می کند.
حرفه ای : این سریع و ایمن است بدون اینکه وضعیت فعلی یک پلت فرم از عدم تمرکز را نفی کند. اثبات سابقه همچنین با هزینه های پایین تراکنش یا «کارمزد گاز» همراه است. شناخته شده ترین پلتفرم که از اثبات تاریخ استفاده می کند، سولانا، به طور گسترده ای به عنوان سریع ترین بلاک چین موجود در نظر گرفته می شود که دارای 400 زمان بلوک میلی ثانیه است.
منفی : یک نقطه ضعف اصلی برای سرعت بالای تراکنش، مقدار داده ای است که جمع می شود. تناسب سخت‌افزار برای اجرای چنین نرم‌افزارهای پیشرفته‌ای، کاربر معمولی را از امکان سرویس دهی به شبکه به عنوان اعتباربخش محروم می‌کند.
مثال : سولانا
مکانیسم اجماع چیست؟ اجماع چگونه کار می کند
در مورد بلاک چین های اثبات کار مانند بیت کوین، اجماع نیاز به مقدار قابل توجهی انرژی، سخت افزار و قدرت محاسباتی دارد تا گروه جدیدی از تراکنش ها – به نام بلوک – را به دفتر کل پیشنهاد دهد. گره هایی که تراکنش ها را تایید می کنند و بلوک های جدید را پیشنهاد می کنند، ماینر نامیده می شوند.
ماینرها برای تولید یک عدد تصادفی برای باز کردن بلوک بعدی در زنجیره رقابت می کنند. سریع‌ترین ماینری که به آن عدد می‌رسد، بلوک بعدی را اضافه می‌کند و در ازای تلاش، پاداش بلاک دریافت می‌کند . تنها راه برنده شدن این است که اعداد تصادفی را در اسرع وقت تولید کنید (“کار” در نام) و خوش شانس باشید. این یک مسابقه قدرت محاسباتی است که به نوبه خود به سخت افزار و برق نیاز دارد.
وقتی صحبت از بلاک چین های اثبات سهام می شود، گره هایی – که اغلب به آنها اعتباردهنده می گویند – که تراکنش ها را تأیید می کنند و بلوک های جدید را پیشنهاد می کنند، برای قفل کردن مقدار مشخصی از ارزش در قالب توکن بومی بلاک چین مورد نیاز هستند – این سهم آنها در سیستم. هر چه یک اعتبار سنج ارزش بیشتری سپرده گذاری کند، شانس بیشتری برای پیشنهاد بلوک جدید و کسب پاداش بلوک دارد. اگر یک اعتبارسنجی مرتکب خطا شود، باید هزینه ای بپردازد یا می تواند از اعتبارسنجی حذف شود.\
چرا اجماع مهم است
هدف یک مکانیسم اجماع در دنیای رمزنگاری، جلوگیری از تقلب عمدی توسط بازیگران بد است. مثال کلاسیک تقلب در دنیای کریپتو، « دوباره خرج کردن » است.
فرض کنید آنتونی، مرد بد در این سناریو، سعی می کند با انتقال 10 توکن به Bethany و سپس تلاش برای انتقال دقیقا همان 10 توکن به کریس، تقلب کند. چالش این است که مطمئن شویم همه همیشه می‌توانند بدانند و در مورد مالک کدام توکن‌ها توافق کنند. با آن توافق، یا اجماع، کریس از قبل می‌دانست که آنتونی دیگر مالک توکن‌هایی نیست که او پیشنهاد ارسال می‌کند.
برای «خرج مضاعف»، یک بازیگر بد باید گره‌ها را وادار کند تا تاریخچه نادرستی از تراکنش‌ها را بپذیرند، روایتی که در آن بازیگر بد توکن‌ها را خرج نکرده و به Bethany نداده است.
مکانیسم‌های اجماع مشکل هزینه‌های مضاعف را با گران و دشوار کردن پیشنهاد یک بلوک جدید از تراکنش‌های معتبر حل می‌کنند و بازیگران بد را از تلاش منصرف می‌کنند.
به طور همزمان، مکانیسم‌ها گره‌های «خوب» را تشویق می‌کنند تا بلوک‌هایی را پیشنهاد کنند که واقعاً معتقدند برای دریافت پاداش‌های ارزشمند پذیرفته می‌شوند. تا زمانی که تعداد بازیگران خوب بیشتر از بازیگران بد باشد، آنتونی نمی‌تواند رکوردهای موجود در بلاک چین را برای جعل معامله خود با بتانی تغییر دهد.
آینده سازوکارهای اجماع
در حالی که توسط همه ارزهای دیجیتال استفاده می شود، مکانیسم های اجماع به همان اندازه در شبکه های دفتر کل توزیع شده مورد استفاده توسط شرکت ها مهم هستند. پلتفرم‌هایی برای استفاده تجاری و دولتی ایجاد شده‌اند که به هر نهاد اجازه می‌دهد تا از میان ماژول‌های ایجاد شده برای نیازهای خود، با حمایت مکانیزم‌های اجماع، انتخاب کند. Hyperledger Fabric، یکی از شناخته شده ترین پلتفرم های دفتر کل توزیع شده، مکانیسم های اجماع متفاوتی را ارائه می دهد.
به عنوان مثال، یک موجود ممکن است نیازی به اثبات کار نداشته باشد، در حالی که موجودیت دیگری ممکن است به آن سطح از اجماع نیاز نداشته باشد.آینده ارزهای دیجیتال ممکن است ناشناخته و ناپایدار باشد، اما مکانیسم‌های اجماع بخش مهمی از فناوری در حال ظهور باقی مانده است. آنها ایمنی و یکپارچگی داده ها را تضمین می کنند و کسانی را که قصد پلید دارند را از دفتر کل توزیع شده قفل می کنند.
کدام مکانیسم اجماع بهترین است؟
بهترین مکانیسم اجماع، مکانیزمی است که متناسب با نیازهای کاربران باشد. تصور بر این است که اثبات کار برای بیت کوین بهترین است، در حالی که اثبات سهام توسط اتریوم پذیرفته شده است و اعتقاد بر این است که توسط جامعه آن بهترین است. مکانیسم های دیگر ممکن است برای شرکت ها، مشاغل یا استفاده های شخصی بهتر عمل کنند.
نمونه ای از مکانیزم اجماع چیست؟
اثبات سهام یک مثال است. در این مکانیسم، کاربران توکن‌های خود را به اشتراک می‌گذارند تا از امتیاز انجام کار بر روی بلاک چین برای پاداش‌هایی مانند کارمزد تراکنش برخوردار شوند.
انواع مکانیسم های اجماع چیست؟
چندین مورد ایجاد شده است، اما تنها چند مورد اجرا شده است. برخی از انواع، علاوه بر اثبات کار و اثبات سهام، عبارتند از: اثبات سهام، اثبات اهمیت، اثبات زمان سپری شده، اثبات صلاحیت، و اثبات ظرفیت. هر کدام از مفاهیم مختلفی برای تایید تغییرات داده ها استفاده می کنند.
خط پایین
مکانیسم‌های اجماع به یک جنبه ضروری از دفتر کل توزیع شده، پایگاه‌های داده و زنجیره‌های بلوکی تبدیل شده‌اند، زیرا بسیاری از نقاط جهان در حال دیجیتالی‌تر شدن هستند. مالکیت دارایی های فیزیکی در دفتر کل و بلاک چین توکن می شود، افراد بدون دسترسی به خدمات مالی از طریق بلاک چین دسترسی دارند و کسب و کارها بیش از هر زمان دیگری به امنیت داده ها نیاز دارند.
مکانیسم‌های اجماع ورودی و خروجی داده‌ها را تأیید می‌کنند، که به معنای بازرسی خودکار تراکنش‌های دیجیتالی رایج امروزی بدون نظارت یا مداخله انسانی است. آنها محیطی را ایجاد می کنند که در آن نیازی نیست به صادق بودن طرف مقابل اعتماد کنید زیرا اطمینان می دهند که اطلاعات غیرقابل تغییر و ایمن است.