مکانیزم اجماع در بلاکچین چیست؟ بررسی جامع انواع الگوریتم‌های اجماع

مکانیزم اجماع (Consensus Mechanism) در بلاکچین یکی از اساسی‌ترین مفاهیم است که تعیین می‌کند چگونه تراکنش‌ها بدون نیاز به یک نهاد مرکزی تایید می‌شوند. اما مکانیزم اجماع در بلاکچین چیست و چرا اینقدر مهم است؟ این مکانیزم انواع مختلفی دارد؟ تفاوت‌های آن‌ها چیست؟

در این مقاله از ارزیکال به‌صورت جامع بررسی می‌کنیم که انواع الگوریتم اجماع در بلاکچین چگونه کار می‌کنند، چه مزایا و معایبی دارند و کدام یک برای چه نوع شبکه‌ای مناسب‌تر است. تا انتها با ما همراه باشید.

الگوریتم اجماع (Consensus Algorithm) چیست؟

در هر شبکه بلاکچین، یک سوال و حتی می‌توان گفت چالش اساسی وجود دارد؛ چگونه می‌توان بدون وجود یک نهاد مرکزی، به توافق جمعی رسید؟ پاسخ این سوال در مکانیزم اجماع در بلاکچین نهفته است.

الگوریتم اجماع مجموعه‌ای از قوانین است که به گره‌های (Node) شبکه امکان می‌دهد درباره وضعیت دفترکل توزیع‌شده به توافق جمعی برسند. این مکانیزم تضمین می‌کند که:

• تمام تراکنش‌ها به صورت معتبر ثبت شوند
• از دوبار خرج کردن (Double Spending) جلوگیری شود
• شبکه در برابر حملات 51 درصدی مقاوم باقی بماند

در سیستم‌های مالی متمرکز مانند بانک‌ها، یک نهاد مرکزی مسئول تایید تراکنش‌هاست. اما در بلاکچین که غیرمتمرکز است، این وظیفه به عهده الگوریتم اجماع است. این مکانیزم سه مشکل اصلی را حل می‌کند:

• مسئله ژنرال‌های بیزانس: چطور می‌توان در شبکه‌ای با اعضای ناشناس، به توافق رسید؟
• امنیت: چگونه از حمله 51% (که در آن یک نهاد کنترل بیشتر شبکه را به دست می‌گیرد) جلوگیری کنیم؟
• انگیزه اقتصادی: با چه ساز و کارهایی مشارکت‌کنندگان را تشویق به حفظ امنیت شبکه کنیم؟

الگوریتم‌های اجماع به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند؛ اثبات کار (Proof of Work – PoW) و اثبات سهام (Proof of Stock – PoS). در بخش مخصوص به خود توضیحات لازم را در مورد هر کدام ارائه خواهیم کرد.

نکته پایانی برای این بخش این است که انتخاب الگوریتم اجماع مناسب مستقیماً بر امنیت، سرعت و مقیاس‌پذیری یک بلاکچین تاثیر می‌گذارد. برای مثال، بیت کوین با PoW امنیت بالا اما سرعت پایینی دارد، در حالی که ایاس با DPoS سرعت بالاتری را به نمایش می‌گذارد.

کاربردهای مکانیزم اجماع در بلاکچین

الگوریتم‌های اجماع در بلاکچین کاربردهای حیاتی و متنوعی دارند که اساس عملکرد شبکه‌های غیرمتمرکز را تشکیل می‌دهند. در این بخش به مهم‌ترین کاربردهای آن اشاره کرده و توضیحات لازم را ارائه می‌دهیم.

تایید و ثبت تراکنش‌ها به صورت غیرمتمرکز

مهمترین کاربرد مکانیزم‌های اجماع، امکان تایید تراکنش‌ها بدون نیاز به واسطه مرکزی است. این الگوریتم‌ها با ایجاد توافق بین نودهای شبکه، هر تراکنش را بررسی و پس از تایید به بلاکچین اضافه می‌کنند. به این ترتیب، شبکه‌های بلاکچینی مثل سیستم‌های مالی سنتی، اما با حذف نهادهای متمرکز عملیات خود را انجام می‌دهند.

جلوگیری از دوبار خرج کردن (Double Spending)

مکانیزم‌های اجماع با طراحی هوشمندانه خود، مشکل دوبار خرج کردن را که یک چالش اساسی در سیستم‌های دیجیتال است، حل می‌کنند. الگوریتم‌هایی مانند PoW و PoS با ایجاد سدهای اقتصادی و فنی، اطمینان حاصل می‌کنند که هر واحد ارز دیجیتال فقط یک بار قابل استفاده باشد و از تقلب در شبکه جلوگیری می‌شود.

حفظ امنیت شبکه در برابر حملات

این مکانیزم‌ها شبکه را در برابر انواع حملات مانند حمله 51% محافظت می‌کنند. در الگوریتم اثبات کار، حمله به شبکه نیاز به سرمایه‌گذاری هنگفت سخت‌افزاری دارد. در اثبات سهام نیز مهاجم باید بخش عمده‌ای از توکن‌های شبکه را در اختیار بگیرد که از نظر اقتصادی به صرفه نیست. این ویژگی‌ها باعث می‌شود حمله به شبکه‌های بلاکچینی بسیار پرهزینه و غیرعملی باشد.

بهینه‌سازی مصرف منابع شبکه

مکانیزم‌های اجماع جدید مانند PoS و DPoS با هدف کاهش مصرف انرژی طراحی شده‌اند. این الگوریتم‌ها در مقایسه با PoW سنتی، همان سطح امنیت را با مصرف بسیار کمتر منابع ارائه می‌دهند. این ویژگی برای توسعه پایدار بلاکچین‌ها و کاهش اثرات زیست‌محیطی بسیار مهم است.

انواع الگوریتم‌های اجماع در بلاکچین

الگوریتم‌های اجماع در شبکه‌های بلاکچینی به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. این دسته‌بندی‌ها بر اساس معیارهای مختلفی مانند مکانیزم تایید تراکنش‌ها، میزان تمرکززدایی و مصرف انرژی انجام می‌شود.

• الگوریتم‌های مبتنی بر منابع: دسته اول، الگوریتم‌های مبتنی بر منابع هستند که اثبات کار شناخته شده ترین نمونه این گروه محسوب می‌شود. در این روش، مشارکت‌کنندگان باید منابع سخت‌افزاری و انرژی قابل توجهی را صرف کنند. این دسته بیشترین میزان تمرکززدایی را ارائه می‌دهد اما مصرف انرژی بالایی دارد.
• الگوریتم‌های مبتنی بر سهام: دسته دوم شامل الگوریتم‌های مبتنی بر سهام می‌شود که اثبات سهام و انواع پیشرفته‌تر آن مانند اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS) در این گروه قرار می‌گیرند. این روش‌ها مصرف انرژی کمتری دارند و بر اساس میزان سرمایه گذاری کاربران در شبکه عمل می‌کنند. این گروه تعادل خوبی بین امنیت و کارایی ایجاد کرده‌اند.
• الگوریتم‌های مبتنی بر اعتبار: دسته سوم، الگوریتم‌های مبتنی بر اعتبار هستند که اثبات اعتبار (PoA) نمونه بارز آن است. این روش بیشتر در شبکه‌های خصوصی و سازمانی کاربرد دارد و بر هویت تاییدشده اعتبارسنج‌ها تکیه می‌کند. این گروه بالاترین سطح کارایی را ارائه می‌دهد اما میزان تمرکززدایی کمتری دارد.

علاوه بر این سه دسته اصلی، برخی الگوریتم‌های ترکیبی نیز توسعه یافته‌اند که سعی دارند نقاط قوت روش‌های مختلف را ترکیب کنند. این الگوریتم‌ها معمولاً برای حل مشکلات خاص در شبکه‌های بلاکچینی طراحی شده‌اند و ویژگی‌های منحصر به فردی ارائه می‌دهند. انتخاب هر یک از این دسته‌ها بستگی به نیازها و اولویت‌ها در شبکه مورد نظر دارد.

در ادامه مهم‌ترین مکانیزم‌های اجماع در بلاکچین را بررسی خواهیم کرد.

اثبات کار (PoW)

الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) با استفاده از فرآیندی به نام ماینینگ یا استخراج ارز دیجیتال عمل می‌کند. در این سیستم، ماینرها برای تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک جدید، باید مسائل ریاضی پیچیده‌ای را حل کنند. این مسائل به گونه‌ای طراحی شده‌اند که حلشان سخت اما تاییدشان آسان باشد.

هر ماینر با ارائه راه‌حل صحیح (هش معتبر)، به شبکه اثبات می‌کند که کار محاسباتی قابل توجهی انجام داده است. اولین ماینری که به جواب صحیح برسد، حق اضافه کردن بلاک جدید به زنجیره را پیدا کرده و به عنوان پاداش، کوین جدید دریافت می‌کند.

از مزایای کلیدی اثبات کار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امنیت بی‌نظیر: شبکه‌های PoW در برابر حملات بسیار مقاوم هستند. برای دستکاری شبکه، مهاجم باید بیش از 51% از قدرت محاسباتی شبکه را در اختیار بگیرد که از نظر اقتصادی به صرفه نیست.
• غیرمتمرکز بودن واقعی: هر کسی می‌تواند با تهیه سخت‌افزار مناسب به عنوان ماینر وارد شبکه شود.
• شفافیت: ماینرها برای حفظ سودآوری خود، انگیزه دارند تا صادقانه عمل کنند.

اما اثبات کار دارای معایبی هم هست:

• مصرف انرژی سرسام‌آور: شبکه بیت کوین به تنهایی سالانه بیش از 100 تراوات ساعت برق مصرف می‌کند.
• نیاز به سخت‌افزار تخصصی: امروزه استخراج با دستگاه‌های معمولی ممکن نیست و به اسیک ماینرهای (ASIC) گران‌قیمت نیاز دارد.
• مقیاس‌پذیری محدود: بیت‌کوین فقط قادر به پردازش 7 تراکنش در ثانیه است.

از شبکه‌های شاخصی که از این مکانیزم اجماع در بلاکچین استفاده می‌کنند باید به شبکه بیت کوین، لایت کوین، بیت کوین کش و مونرو (XMR) که جدیدتر از همه است اشاره کرد.

البته با افزایش انتقادات زیست‌محیطی، بسیاری از شبکه‌ها در حال بررسی جایگزین‌های کم‌مصرف برای PoW هستند. با این حال، کارشناسان معتقدند اثبات کار به دلیل سابقه درخشان امنیتی خود، همچنان استاندارد طلایی برای پروژه‌هایی خواهد بود که امنیت را بر کارایی ترجیح می‌دهند.

اثبات سهام (PoS)

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) با حذف فرآیند پرانرژی ماینینگ، کارآمدی بیشتری را ارائه می‌دهد. در این سیستم، اعتبارسنج‌ها (Validator) به جای حل مسائل ریاضی، باید مقدار مشخصی از ارز دیجیتال را در شبکه استیک (Stake) یا سهام گذاری کنند.

انتخاب اعتبارسنج برای ایجاد بلاک جدید معمولاً بر اساس ترکیبی از عوامل شامل؛ میزان سهام قفل شده، مدت زمان سهام‌گذاری، شانس تصادفی (برای جلوگیری از تمرکز قدرت) انجام می‌شود. اعتبارسنج‌های انتخاب شده تراکنش‌ها را تایید، بلاک جدید ایجاد می‌کنند و سپس در ازای آن پاداش می‌گیرند.

از مزایای برجسته این مکانیزم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صرفه‌جویی 99% در مصرف انرژی نسبت به PoW
• سرعت تراکنش بالاتر و مقیاس‌پذیری بهتر
• امنیت اقتصادی و مصونیت در برابر حملات
• دسترسی آسانتر و عدم نیاز به سخت‌افزار تخصصی

با این حال اثبات سهام با چالش‌های مهمی هم رو به رو است که باید به آن‌ها توجه داشت:

• خطر تمرکز ثروت: هولدرهای بزرگ توکن‌ها نفوذ بیشتری دارند
• حمله Nothing-at-Stake: احتمال تایید چندین زنجیره به صورت همزمان باید در نظر گرفته شود
• پیچیدگی فنی: طراحی ایمن مکانیزم‌های پاداش و جریمه نیاز زه دانش بالایی دارد.

مکانیزم PoS تا کنون تجربه‌های موفقی را در پروژه‌های متعدد خلق کرده؛ از مهم‌ترین آن‌ها باید به شبکه اتریوم در نسخه 2.0، کاردانو و سولانا اشاره کرد.

اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS)

مکانیزم DPoS نسخه تکامل‌یافته مکانیزم اجماع PoS در بلاکچین است که در آن دارندگان توکن‌ها به جای مشارکت مستقیم، نمایندگانی را برای اعتبارسنجی انتخاب می‌کنند. در چنین سیستم‌هایی معمولاً بین 21 تا 101 نماینده وجود دارد که مسئولیت اصلی تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها را بر عهده می‌گیرند.

انتخاب نمایندگان بر اساس رای‌گیری انجام می‌شود و هر کاربر می‌تواند با توجه به میزان سهام خود، بر نتیجه انتخابات تاثیر بگذارد. از پروژه‌های شاخصی که از الگوریتم DPoS استفاده می‌کنند باید به شبکه EOS و ترون اشاره کرد.

مزیت‌های کلیدی این مکانیزم اجماع در بلاکچین را در پایین می‌بینید:

• سرعت فوق‌العاده: توانایی پردازش هزاران تراکنش در ثانیه
• کارایی انرژی: مصرف ناچیز انرژی نسبت به PoW
• حاکمیت شفاف: امکان عزل نمایندگان در صورت عملکرد نامناسب

نقاط ضعف این مکانیزم را هم در ادامه مرور می‌کنیم:

• تمرکزگرایی نسبی: قدرت در اختیار گروه کوچکی از نمایندگان است
• رقابت ناسالم: احتمال تشکیل کارتل بین نمایندگان
• حساسیت به مشارکت کم: کاهش امنیت در صورت بی‌تفاوتی کاربران

اثبات سهام استیجاری (LPoS)

مکانیزم اثبات سهام استیجاری (LPoS) نوعی الگوریتم اجماع است که به کاربران این امکان را می‌دهد تا با واگذاری توکن‌های خود به دیگران، در فرآیند استیکینگ مشارکت کنند. در این سیستم، کاربران می‌توانند توکن‌های خود را به نودهای معتبر واگذار کنند و در عوض، از پاداش‌های حاصل از تایید تراکنش‌ها بهره‌مند شوند.

این رویکرد، دسترسی بیشتری را برای کاربران کوچک فراهم می‌آورد، زیرا آن‌ها نیازی به داشتن مقدار زیادی توکن برای راه‌اندازی Node خود ندارند و می‌توانند با واگذاری توکن‌های خود به اعتبارسنج‌های معتبر، در فرآیند استیکینگ شرکت کنند.

مزایای LPoS عبارت است از:

• دسترسی بیشتر برای کاربران کوچک: کاربران می‌توانند با مقدار کمی توکن نیز در فرآیند استیکینگ شرکت کنند.
• تشویق به همکاری: واگذاری توکن‌ها به نودهای معتبر، موجب تقویت شبکه و افزایش امنیت آن می‌شود.

الگوریتم LPoS معایبی هم دارد که در پایین مشاهده می‌کنید:

• ریسک متمرکز شدن: ممکن است تعداد کمی نود بزرگ کنترل بیشتری بر شبکه پیدا کنند.
• اعتماد به نودهای معتبر: کاربران باید به نودهایی که توکن‌های خود را به آن‌ها واگذار می‌کنند اعتماد کنند.

بلاکچین‌هایی مانند تزوس از این مکانیزم استفاده می‌کنند و نمونه‌های موفقی از LPoS را در حال حاضر ارائه می‌دهند.

مکانیزم اجماع در بلاکچین اثبات اعتبار (PoA)

الگوریتم اثبات اعتبار (Proof of Authority) یکی از انواع مکانیزم اجماع در بلاکچین است که برای شبکه‌های خصوصی و کنسرسیومی طراحی شده است. در این سیستم، اعتبارسنج‌ها بر اساس هویت واقعی و شهرتشان انتخاب می‌شوند، نه بر اساس میزان سهام یا قدرت محاسباتی. چنین ساز و کاری باعث می‌شود PoA به یکی از کارآمدترین الگوریتم‌های اجماع از نظر مصرف انرژی تبدیل شود.

از مزایای کلیدی این مکانیزم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرعت بالا: توانایی پردازش هزاران تراکنش در ثانیه
• مصرف انرژی ناچیز: عدم نیاز به فرآیندهای پیچیده محاسباتی
• پایداری شبکه: کنترل شده توسط نهادهای معتبر و شناخته شده

معایب اصلی مکانیزم PoA هم عبارت است از:

• تمرکزگرایی بالا: تمرکز قدرت در اختیار گروه محدودی از اعتبارسنج‌ها
• نیاز به اعتماد: وابستگی به حسن نیت اعتبارسنج‌ها
• عدم تناسب برای شبکه‌های عمومی: به دلیل ماهیت متمرکز

در مقایسه با دیگر انواع الگوریتم اجماع در بلاکچین، PoA بیشترین سطح تمرکز را دارد اما در عوض بالاترین کارایی را ارائه می‌دهد. این مکانیزم برای کسب‌وکارهایی که نیاز به کنترل بیشتر دارند، گزینه مناسبی است.

هرچند با فلسفه اصلی تمرکززدایی در تضاد نسبی قرار می‌گیرد اما در پروژه‌هایی مثل VeChain عملکرد خوبی از خود نشان داده است.

تحمل خطای بیزانس (BFT)

تحمل خطای بیزانس (BFT) به عنوان یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم در مکانیزم اجماع در بلاکچین، راه‌حلی برای مسئله قدیمی ژنرال‌های بیزانس ارائه می‌دهد. این تئوری نشان می‌دهد چگونه یک شبکه توزیع‌شده می‌تواند حتی در حضور گره‌های مخرب یا معیوب به توافق برسد.

اگرچه BFT در شبکه‌های سازمانی و کنسرسیومی مانند R3 Corda به خوبی جواب می‌دهد، اما برای بلاکچین‌های عمومی با هزاران اعتبارسنج چندان مناسب نیست. این محدودیت اصلی باعث شد توسعه‌دهندگان به سراغ مدل‌های ترکیبی مانند Tendermint بروند که عناصر BFT را با مکانیزم‌هایی مثل اثبات سهام ترکیب می‌کند.

پروژه‌هایی مانند کازماس (Cosmos) از این ساز و کار ترکیبی استفاده کرده‌اند تا هم سرعت و هم امنیت شبکه را تضمین کنند. هرچند هنوز چالش‌های مقیاس‌پذیری در ابعاد بزرگ برای این الگوریتم وجود دارد.

تحمل خطای بیزانس عملی (PBFT)

تحمل خطای بیزانس عملی (PBFT) یکی از کارآمدترین پیاده‌سازی‌های الگوریتم‌های تحمل خطا در سیستم‌های توزیع‌شده است. این مکانیزم که در پروژه‌هایی مانند هایپرلجر فابریک (Hyperledger Fabric) استفاده شده، امکان رسیدن به اجماع را حتی در حضور نودهای معیوب یا مخرب فراهم می‌کند.

PBFT با استفاده از یک فرآیند رای‌گیری چندمرحله‌ای بین گره‌ها، به سرعت به توافق می‌رسد و برای شبکه‌های با تاخیر کم گزینه ایده‌آلی است.

موارد استفاده اصلی PBFT شامل شبکه‌های بلاکچین سازمانی و سیستم‌های مالی حساس می‌شود که نیاز به تایید فوری تراکنش‌ها دارند. این الگوریتم در محیط‌هایی با تعداد محدود نود معتبر (معمولاً کمتر از 100 اعتبارسنج) بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد. هرچند با افزایش تعداد نودها، کارایی آن به دلیل نیاز به ارتباطات زیاد بین گره‌ها کاهش می‌یابد.

تحمل خطای بیزانس تفویض‌شده (dBFT)

تحمل خطای بیزانس تفویض‌شده (dBFT) نسخه پیشرفته‌ای از الگوریتم‌های تحمل خطاست که در پروژه‌هایی مانند نئو (NEO) پیاده‌سازی شده است. این مکانیزم با انتخاب گروهی از نمایندگان از طریق رای‌گیری، فرآیند اجماع را تسهیل می‌کند. dBFT ترکیب هوشمندانه‌ای از کارایی و امنیت ارائه می‌دهد و امکان تایید آنی تراکنش‌ها را فراهم می‌سازد.

این الگوریتم علی الخصوص برای پلتفرم‌های هوشمند و اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps) که نیاز به تعادل بین تمرکززدایی و کارایی دارند یک گزینه مناسب است.

در شبکه نئو، dBFT با مکانیزم انتخاب نمایندگان، هماهنگی لازم بین سرعت و امنیت را برقرار می‌کند. با این حال، مانند مکانیزم PBFT، این الگوریتم هم در شبکه‌های با مقیاس بسیار بزرگ با چالش‌هایی مواجه خواهد شد.

گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG)

گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG) یک ساختار جدید در فناوری دفتر کل توزیع‌شده است که جایگزین معماری زنجیره‌ای سنتی می‌شود. در این سیستم که در پروژه‌هایی مانند آیوتا (IOTA) و نانو (Nano) استفاده شده، هر تراکنش جدید به طور مستقیم چند تراکنش قبلی را تایید می‌کند.

این ساختار امکان پردازش موازی تراکنش‌ها را فراهم کرده و محدودیت‌های مقیاس‌پذیری بلاکچین‌های سنتی را برطرف می‌سازد.

مهم‌ترین مزیت DAG مقیاس‌پذیری فوق‌العاده آن است، چرا که با افزایش تعداد کاربران، سرعت شبکه کاهش نمی‌یابد. این ویژگی آن را برای کاربردهای اینترنت اشیا و پرداخت‌های خرد ایده‌آل می‌کند.

پروژه IOTA از این فناوری برای ایجاد یک پلتفرم بدون کارمزد تراکنش‌ها استفاده می‌کند، در حالی که نانو آن را برای پرداخت‌های فوری و مقیاس‌پذیر به کار گرفته است.

مکانیزم اجماع در بلاکچین اثبات ظرفیت (PoC)

اثبات ظرفیت (PoC) یک مکانیزم نوین اجماع در بلاکچین است که از فضای ذخیره‌سازی هارد دیسک به جای قدرت محاسباتی استفاده می‌کند. در این الگوریتم که در پروژه‌هایی مانند برست (Burst) و چیا (Chia) پیاده‌سازی شده، ماینرها فضای دیسک خود را برای ذخیره‌سازی راه‌حل‌های از پیش محاسبه شده اختصاص می‌دهند.

این روش مصرف انرژی را به طور چشمگیری نسبت به اثبات کار کاهش اما همچنان نسبت به PoS وضعیت چندان خوبی ندارد. مزیت اصلی PoC مصرف انرژی پایین و در دسترس بودن سخت‌افزار مورد نیاز آن است.

کاربران می‌توانند با هارد دیسک‌های معمولی در فرآیند استخراج مشارکت کنند. پروژه چیا با توسعه این فناوری، راه‌حلی سبزتر برای اجماع بلاکچین ارائه کرد. با این حال، چالش‌هایی مانند نیاز به فضای ذخیره‌سازی زیاد و خطر تمرکزگرایی در این سیستم هنوز وجود دارد.

مکانیزم اثبات سوزاندن (PoB)

الگوریتم اثبات سوزاندن یک روش منحصر به فرد برای دستیابی به اجماع در شبکه‌های بلاکچین است. در این مکانیزم، کاربران با ارسال توکن‌های خود به آدرسی غیرقابل دسترس (سوزاندن)، حق مشارکت در فرآیند اعتبارسنجی را به دست می‌آورند. این روش که در پروژه‌هایی مانند Slimcoin استفاده شده، راه‌حلی جالب برای توزیع عادلانه‌تر قدرت در شبکه ارائه می‌دهد.

مزیت اصلی PoB حذف نیاز به سخت‌افزارهای تخصصی و مصرف انرژی کم است. با این حال، چالش اصلی آن از دست رفتن دائمی توکن‌های سوزانده شده است که ممکن است برای برخی کاربران جذاب نباشد. این الگوریتم به ویژه برای پروژه‌هایی که به دنبال راه‌حل‌های کم‌مصرف هستند مناسب است.

اثبات هویت (PoI)

الگوریتم اثبات هویت یک مکانیزم متفاوت در مکانیزم‌های اجماع بلاکچین ارائه می‌دهد. در این سیستم، هویت واقعی کاربران نقش کلیدی در فرآیند اعتبارسنجی ایفا می‌کند. پروژه‌هایی مانند Civic از این روش برای ایجاد شبکه‌های قابل اعتماد استفاده می‌کنند.

مزیت PoI افزایش امنیت و کاهش فعالیت‌های مخرب در شبکه است. با این حال، این روش تا حدی با فلسفه اصلی ناشناس بودن در بلاکچین در تضاد قرار می‌گیرد. این الگوریتم بیشتر برای کاربردهای سازمانی و شبکه‌های خصوصی مناسب است.

مکانیزم اجماع در بلاکچین اثبات فعالیت (PoA)

الگوریتم اثبات فعالیت یک راه‌حل ترکیبی در مکانیزم اجماع در بلاکچین محسوب می‌شود. این سیستم عناصر اثبات کار و اثبات سهام را با هم ترکیب می‌کند. در Decred از این روش استفاده شده است.

مزیت اصلی PoA ایجاد تعادل بین امنیت و کارایی است. این الگوریتم هم از ماینینگ و هم از استیکینگ استفاده می‌کند. با این حال، پیچیدگی بیشتر سیستم می‌تواند نقطه ضعفی برای آن محسوب شود.

اثبات زمان سپری شده (PoET)

الگوریتم اثبات زمان سپری شده یکی دیگر از روش‌های خاص و منحصر به فرد برای دستیابی به اجماع است. این سیستم که در Hyperledger Sawtooth استفاده می‌شود، از تایمرهای امن برای انتخاب اعتبارسنج بعدی استفاده می‌کند.

مزیت اصلی PoET مصرف انرژی بسیار پایین آن است. این الگوریتم شبیه به قرعه‌کشی عمل می‌کند. با این حال، نیاز به سخت‌افزارهای خاص می‌تواند محدودیتی برای آن ایجاد کند.

اثبات اهمیت (PoI)

الگوریتم اثبات اهمیت (Proof of Importance) سعی کرد تا شیوه جدیدتری را در مکانیزم اجماع در بلاکچین پیاده سازی کند. این سیستم که در NEM استفاده می‌شود، فاکتورهای مختلفی مانند میزان سهام، فعالیت شبکه و سابقه کاربر را در نظر می‌گیرد.

مزیت اصلی PoI تشویق مشارکت فعال در شبکه است. این الگوریتم به کاربران فعال پاداش بیشتری می‌دهد. با این حال، محاسبه امتیاز اهمیت ممکن است پیچیده باشد.

البته که بلاکچین و مکانیزم‌های اجماعش به همین موارد ختم نمی‌شوند! برای مثال شبکه براچین (Berachain) به تازگی مدل جدیدی از اجمع تحت عنوان مکانیزم اثبات نقدینگی ارائه کرده است.

جدول مقایسه مکانیزم‌های اجماع بلاکچین

برای اینکه بتوانید ویژگی‌های مکانیزم اجماع در بلاکچین‌های مختلف را با یکدیگر مقایسه کنید، جدول زیر را طراحی کردیم. در اینجا مهم‌ترین قابلیت‌هایی مثل سرعت تراکنش، امنیت، مصرف انرژی و دیگر ویژگی‌های مهم را در مکانیزم‌های مختلف مشاهده می‌کنید.

الگوریتم‌های اجماع؛ راهکاری برای تمرکز زدایی و حفظ امنیت در بلاکچین

در این مقاله به بررسی جامع مکانیزم‌های اجماع در بلاکچین پرداختیم و دیدیم که هر یک از الگوریتم‌های اجماع از اثبات کار گرفته تا اثبات سهام و انواع پیشرفته‌تر مانند اثبات سهام نمایندگی شده و اثبات اهمیت چطور کار می‌کنند. همانطور که مشاهده کردید، انتخاب الگوریتم اجماع مناسب تاثیر مستقیمی بر امنیت، کارایی و مقیاس‌پذیری یک شبکه بلاکچینی دارد.

اهمیت انتخاب آگاهانه مکانیزم اجماع را نمی‌توان نادیده گرفت. در حالی که PoW امنیت بی‌نظیری ارائه می‌دهد، PoS و مدل‌های مشتق شده از آن مانند LPoS گزینه‌های کم‌مصرف و مقیاس‌پذیرتری هستند. از سوی دیگر، راهکارهای نوین‌تر مانند DAG و PoET نشان می‌دهند که این فضا همچنان در حال تحول و پیشرفت است.

در انتها باید به این نکته اشاره کنیم که هیچ الگوریتم اجماع کاملی وجود ندارد و هر پروژه باید با توجه به نیازهای خاص خود، مناسب‌ترین گزینه را انتخاب کند.

سوالات متداول

کدام الگوریتم اجماع امن‌ترین است؟

اثبات کار (PoW) به عنوان امن‌ترین الگوریتم شناخته می‌شود، زیرا حمله به آن نیازمند کنترل بیش از 50% قدرت محاسباتی شبکه است. با این حال، الگوریتم‌های جدیدتر مانند اثبات سهام نیز با بهبودهای امنیتی در حال رقابت هستند.

کدام الگوریتم اجماع سریع‌ترین است؟

اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS) و گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG) سریع‌ترین الگوریتم‌ها هستند. این سیستم‌ها توان پردازش هزاران تراکنش در ثانیه را دارند.

تفاوت اصلی بین مکانیزم اجماع در بلاکچین اثبات کار و اثبات سهام چیست؟

اثبات کار از قدرت محاسباتی برای امنیت شبکه استفاده می‌کند، در حالی که اثبات سهام بر اساس میزان سرمایه گذاری کاربران عمل می‌نماید. PoS مصرف انرژی بسیار کمتری نسبت به PoW دارد.

آیا یک الگوریتم اجماع بهترین وجود دارد؟

خیر، هر الگوریتم مزایا و معایب خاص خود را دارد. انتخاب بهترین گزینه به نیازهای خاص هر پروژه مانند امنیت، سرعت و تمرکززدایی بستگی دارد.

چگونه الگوریتم اجماع بر کارمزد تراکنش‌ها تاثیر می‌گذارد؟

الگوریتم‌های سریعتر مانند DPoS معمولاً کارمزد کمتری دارند. از طرفی، الگوریتم‌های پر مصرف مانند PoW به دلیل هزینه‌های بالای عملیاتی، کارمزد بیشتری دریافت می‌کنند.