راهنمایی برای درک الگوریتم های اجماع blockchain

blockchain یک شبکه توزیع شده غیرمتمرکز است که شفافیت ، امنیت و تغییر ناپذیری بالاتری را ارائه می دهد.

همه ما این را می دانیم !!

اما ، آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه قادر به دستیابی به همه اینها است؟

چه کسی بر این شبکه حاکم است و هر معامله را تأیید می کند ، مشروط بر اینکه هیچ مرجع متمرکز وجود ندارد؟

درست به نظر می رسد درست!

خوب این الگوریتم های اجماع blockchain است - بخش اصلی دنیای توسعه blockchain که ما در این راهنمای جامع در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

فهرست مطالب:

الگوریتم اجماع blockchain چیست؟

ساده ترین پاسخ به الگوریتم اجماع blockchain این است که ، این روشی است که از طریق آن همه همسالان یک شبکه blockchain r هر یک از پذیرش یا اجماع در مورد وضعیت زمان واقعی دفترچه توزیع شده است.

یک مکانیسم اجماع ، شبکه blockchain را قادر می سازد تا در ضمن اطمینان از امنیت در محیط ، به قابلیت اطمینان و ایجاد سطح اعتماد بین گره های مختلف برسد. به همین دلیل است که یکی از بخش های حیاتی هر راهنمای توسعه برنامه blockchain و هر پروژه DAPP در محیط لجر توزیع شده است.

این الگوریتم ها بر اساس اهداف مختلف عمل می کنند ، که تعداد کمی از آنها در بخش بعدی این مقاله پوشش خواهیم داد.

اهداف مکانیسم اجماع blockchain

1. توافق متحد

یکی از اهداف اصلی سازوکارهای اجماع ، دستیابی به توافق یکپارچه است.

بر خلاف سیستم های متمرکز که داشتن اعتماد به اقتدار ضروری است ، کاربران می توانند حتی بدون ایجاد اعتماد به یکدیگر به روشی غیرمتمرکز عمل کنند. پروتکل های تعبیه شده در شبکه blockchain توزیع شده تضمین می کند که داده های درگیر در این فرآیند صحیح و دقیق است و وضعیت دفترچه عمومی به روز است.

2. انگیزه اقتصادی را تراز کنید

وقتی صحبت از ایجاد یک سیستم بی اعتماد است که به تنهایی تنظیم می شود ، تراز کردن منافع شرکت کنندگان در شبکه ضروری است.

یک پروتکل blockchain اجماع ، در این شرایط ، پاداش هایی را برای رفتار خوب ارائه می دهد و بازیگران بد را مجازات می کند. به این ترتیب ، تنظیم مشوق های اقتصادی را نیز تضمین می کند.

3. منصفانه و عادلانه

مکانیسم های اجماع هر کسی را قادر می سازد در شبکه شرکت کند و از همان اصول استفاده کند. به این ترتیب ، خاصیت منبع باز و عدم تمرکز سیستم blockchain را توجیه می کند.

4- از هزینه های مضاعف جلوگیری کنید

مکانیسم های اجماع بر اساس الگوریتم های خاص کار می کند که تضمین می کند که فقط این معاملات در دفترچه شفاف عمومی که تأیید و معتبر هستند ، گنجانده شده است. این مسئله مشکل سنتی هزینه های مضاعف را حل می کند ، یعنی مشکل دو بار هزینه ارز دیجیتال.

5. تحمل گسل

یکی دیگر از ویژگی های روش اجماع این است که تضمین می کند که blockchain تحمل گسل ، سازگار و قابل اعتماد است. این بدان معناست که ، سیستم حاکم بر زمان نامشخص حتی در مورد شکست و تهدید کار می کند.

در حال حاضر ، تعداد زیادی از الگوریتم های اجماع blockchain در اکوسیستم وجود دارد و بسیاری دیگر در حال ورود به بازار هستند. این امر باعث می شود که هر شرکت توسعه blockchain و کارآفرین مشتاق با عواملی که پروتکل اجماع خوب را تعریف می کند ، و تأثیر احتمالی رفتن با یک فقیر آشنا باشد.

با استفاده از روشهای اجماع blockchain در حال پوشش ، اجازه دهید عمیق تر به موضوع بپردازیم و به انواع محبوب مکانیسم اجماع نگاه کنیم.

الگوریتم های اجماع blockchain محبوب در بازار

1. اثبات کار (POW)

اثبات کار توسط Satoshi Nakamoto ، قدیمی ترین مکانیسم اجماع مورد استفاده در حوزه blockchain است. همچنین به عنوان معدن شناخته می شود که گره های شرکت کننده به آن معدنچی گفته می شود.

در این مکانیسم ، معدنچیان باید با استفاده از قدرت محاسباتی جامع ، معماهای پیچیده ریاضی را حل کنند. آنها از اشکال مختلف روشهای معدن مانند معدن GPU ، استخراج CPU ، معدن ASIC و معدن FPGA استفاده می کنند. و کسی که مشکل را در سریعترین زمان حل می کند ، به عنوان یک پاداش به دست می آید.

با این حال ، روند کار آسانی نیست. یک معما فقط از طریق روش آزمایش و خطا قابل حل است. علاوه بر این ، سطح پیچیدگی پازل با سرعت استخراج بلوک ها افزایش می یابد. بنابراین ، برای ایجاد یک بلوک جدید در یک بازه زمانی خاص برای مقابله با سطح دشواری ، یک بلوک جدید ایجاد می شود.

اثبات مکانیسم کار توسط چندین ارز رمزنگاری مانند بیت کوین ، Litecoin ، ZCash ، Primecoin ، Monero و Vertcoin استفاده می شود تا چند مورد را نامگذاری کند.

الگوریتم بیت کوین که در این مکانیسم توضیح داده شده است ، از Nonce به عنوان یک مقدار تصادفی برای تغییر خروجی مقدار هش استفاده می کند. در الگوریتم اجماع بیت کوین ، هر بلوک برای تولید یک مقدار هش در نظر گرفته شده است ، و Nonce پارامتر است که برای تولید آن مقدار هش استفاده می شود.

از نظر اجرای آن ، اثبات کار (POW) نه تنها بر صنعت مالی تأثیر گذاشته بلکه مراقبت های بهداشتی ، مدیریت ، مدیریت و موارد دیگر را نیز تحت تأثیر قرار داده است. در حقیقت ، این فرصت را برای پرداخت های چند کاناله و معاملات چند امضاء از طریق آدرس برای افزایش امنیت ارائه داده است.

2. اثبات سهام (POS)

اثبات سهام اساسی ترین و سازگار با محیط زیست پروتکل اجماع POW است.

در این روش blockchain ، تولید کنندگان بلوک معدنکار نیستند ، اما مانند اعتبار سنجی عمل می کنند. آنها فرصتی برای ایجاد بلوک بر روی همه دارند که باعث صرفه جویی در انرژی و کاهش زمان می شود. با این حال ، برای اینکه آنها به یک اعتبار سنج تبدیل شوند ، قرار است مقداری پول یا سهام سرمایه گذاری کنند.

همچنین ، بر خلاف آن در مورد POW ، به معدنچیان این امتیاز را می دهد که هزینه معاملات خود را در این الگوریتم بدست آورند زیرا هیچ سیستم پاداش در این مدل اجماع وجود ندارد.

به طور کلی ، این مارک های مانند Ethereum را تشویق می کند تا مدل خود را از POW به POS در به روزرسانی Ethereum 2. 0 خود ارتقا دهند. همچنین ، به اکوسیستم های مختلف blockchain مانند Dash ، PeerCoin ، Decred ، Reddcoin و PIVX کمک کرد تا به درستی کار کنند.

اکنون ، در حالی که POS موضوعات مختلفی را که قبلاً با POW در ارتباط بود ، حل می کرد ، بسیاری از چالش های هنوز در بازار وجود نداشت. برای کاهش این چالش ها و ارائه یک محیط blockchain پیشرفته ، چندین تغییر POS به وجود آمد.

دو تغییر محبوب اثبات سهام (POS) DPO و LPOS هستند.

• اثبات اثبات شده سهام (DPO)

در صورت اثبات اثبات سهام (DPO) ، شرکت کنندگان سکه خود را به خود اختصاص داده و به تعداد معینی از نمایندگان رای می دهند به گونه ای که هرچه بیشتر سرمایه گذاری کنند ، وزن بیشتری دریافت می کنند. به عنوان مثال: اگر کاربر 10 سکه را برای یک نماینده خرج کند و کاربر B 5 سکه سرمایه گذاری کند ، رأی A وزن بیشتری نسبت به B می گیرد.

نمایندگان همچنین در قالب هزینه های معامله یا مقدار مشخصی از سکه ها پاداش می گیرند.

به دلیل این مکانیسم رای گیری با وزن ، DPO یکی از سریعترین مدل های اجماع blockchain است و به عنوان یک دموکراسی دیجیتال بسیار ترجیح داده می شود. برخی از موارد استفاده واقعی این مکانیزم اجماع blockchain عبارتند از Steem ، EOS و Bitshares.

• اثبات اجاره سهام (LPOS)

LPOS یک نسخه پیشرفته از مکانیسم اجماع POS است که بر روی پلت فرم Waves کار می کند.

بر خلاف روش منظم اثبات سهام که در آن هر گره با مقداری cryptocurrency حق اضافه کردن blockchain بعدی را دارد ، کاربران می توانند تعادل خود را به گره های کامل در این الگوریتم اجماع اجاره دهند. و موردی که مبلغ بیشتری را به گره کامل اجاره می دهد ، احتمال بیشتری برای تولید بلوک بعدی دارد. همچنین ، پس از آن با درصدی از هزینه معاملات که توسط گره کامل جمع آوری شده است ، به لیزر پاداش می گیرد.

این نوع POS گزینه ای کارآمد و ایمن برای توسعه ارزهای رمزنگاری عمومی است.

3. اثبات اقتدار

اثبات اقتدار نسخه اصلاح شده اثبات سهام است که در آن هویت اعتبار سنجی در شبکه در معرض خطر است. در این مورد ، برای تأیید هویت اعتبار سنج ، هویت شباهت بین شناسایی شخصی اعتبار سنج و مستندات رسمی آنها است. این اعتبار سنج ها شهرت خود را در شبکه قرار می دهند. در اثبات اقتدار ، گره ها (که اعتبار سنج می شوند) تنها مواردی هستند که برای تولید بلوک های جدید مجاز هستند. اعتبار سنجی که هویت آنها در معرض خطر است برای ایمن سازی و حفظ شبکه blockchain ایجاد می شود. در این اثبات ، تعداد اعتبار سنج ها نسبتاً کوچک ، حدود 25 یا کمتر است.

4- تحمل گسل بیزانس (BFT)

تحمل گسل بیزانس ، همانطور که از نام آن پیداست ، برای مقابله با گسل بیزانس (که به آن مشکل ژنرال های بیزانس نیز گفته می شود) استفاده می شود - وضعیتی که بازیگران این سیستم باید در مورد یک استراتژی مؤثر توافق کنند تا خرابی فاجعه بار سیستم باشد ، اما برخی از آنهاآنها مشکوک هستند.

از طریق این ویدیو درباره مشکل ژنرال های بیزانس بیشتر بدانید:-

دو تغییر مدل اجماع BFT که در عرصه blockchain اصلی هستند ، PBFT و DBFT هستند.

• تحمل گسل بیزانس عملی (PBFT)

PBFT یک الگوریتم blockchain سبک وزن است که با اجازه دادن به کاربران پیام های ارسال شده به آنها را با انجام محاسبات برای ارزیابی تصمیم در مورد اعتبار پیام ، مشکلات بیزانس عمومی را حل می کند.

سپس حزب تصمیم خود را به گره های دیگر اعلام می کند که در نهایت تصمیم خود را در مورد آن پردازش می کنند. به این ترتیب ، تصمیم نهایی به تصمیمات بازیابی شده از گره های دیگر متکی است.

پارچه ستاره ای ، موج دار و هایپرلر برخی موارد استفاده از این مکانیسم اجماع blockchain است.

• تحمل گسل بیزانس (DBFT)

معرفی شده توسط NEO ، مکانیسم تحمل گسل بیزانس تفویض شده مشابه مدل اجماع DPOS است. در اینجا ، دارندگان Neo Token فرصتی برای رای دادن به نمایندگان می گیرند.

با این حال ، این مستقل از میزان ارز سرمایه گذاری است. هرکسی که الزامات اساسی را برآورده کند ، یعنی هویت تأیید شده ، تجهیزات مناسب و 1000 گاز ، می تواند به یک نماینده تبدیل شود. سپس یکی از این نمایندگان به طور تصادفی به عنوان بلندگو انتخاب می شود.

بلندگو بلوک جدیدی را از معامله ایجاد می کند که منتظر اعتبار آن است. همچنین ، او پیشنهادی را به نمایندگان رأی ارسال می کند که مسئولیت نظارت بر همه معاملات و ضبط آنها را در شبکه دارند. این نمایندگان آزادی به اشتراک گذاری و تجزیه و تحلیل پیشنهادات برای بررسی صحت داده ها و صداقت گوینده دارند. اگر ، پس از آن ، 2/3 نمایندگان آن را تأیید می کند ، این بلوک به blockchain اضافه می شود.

این نوع پروتکل اجماع blockchain همچنین "اتریوم چین" نیز نامیده می شود و می تواند با دیجیتالی کردن دارایی ها و ارائه قراردادهای هوشمند در blockchain یک منبع مفید در ساخت "اقتصاد هوشمند" باشد.

5. نمودار مستقیم با حرکات (DAG)

یکی دیگر از الگوی اجماع اصلی و در عین حال نخست نخست که هر شرکت خدمات توسعه برنامه تلفن همراه که با blockchain کار می کند باید با آن آشنا باشد ، DAG است.

در این نوع پروتکل اجماع blockchain ، هر گره خود را آماده می کند تا به "معدنچیان" تبدیل شود. اکنون ، هنگامی که معدنچیان ریشه کن می شوند و معاملات توسط خود کاربران تأیید می شوند ، هزینه مرتبط به صفر کاهش می یابد. اعتبارسنجی معاملات بین هر دو گره نزدیک آسان تر می شود ، که باعث می شود کل فرایند سبک ، سریعتر و ایمن باشد.

دو نمونه از الگوریتم های DAG Iota و Hedera Hashgraph هستند.

اگرچه این مدل های اجماع اصلی در محیط توسعه هستند ، بسیاری از مکانیسم های اجماع مختلف blockchain به آرامی و به تدریج شروع به افزایش حرکت می کنند ، مانند:-

6. اثبات ظرفیت (POC)

در اثبات مکانیسم ظرفیت (POC) ، راه حل هایی برای هر پازل پیچیده ریاضی در انبارهای دیجیتالی مانند دیسک های سخت جمع می شود. کاربران می توانند از این دیسک های سخت برای تولید بلوک استفاده کنند ، به گونه ای که کسانی که سریعترین در ارزیابی راه حل ها هستند ، شانس بهتری برای ایجاد بلوک دارند.

فرایندی که دنبال می کند ، نقشه برداری نامیده می شود. دو ارز رمزنگاری که به پروتکل اجماع blockchain POC متکی هستند ، پشت سر هم و Spacemint هستند.

7. اثبات سوختگی (POB)

یک راه حل جایگزین برای POW و POS از نظر مصرف انرژی در نظر گرفته شده ، مدل اجماع اثبات سوختگی (POB) بر اساس اصل اجازه دادن به معدنچیان "سوزاندن" یا "خراب کردن" نشانه های رمزنگاری مجازی ، که بیشتر آنها را برای نوشتن فراهم می کند ، کار می کند. بلوک متناسب با سکه ها. هرچه سکه های بیشتری می سوزند ، احتمال انتخاب بلوک جدید برای هر سکه ای که می گیرند بیشتر است.

اما ، برای سوزاندن سکه ها ، آنها موظفند آن را به آدرس ارسال کنند که در آن نمی توان برای تأیید بلوک هزینه کرد.

این امر به طور گسترده در مورد اجماع توزیع شده به کار می رود. و بهترین نمونه این مکانیسم اجماع سکه باریک است.

8. اثبات هویت (POI)

مفهوم POI (اثبات هویت) دقیقاً مانند هویت مجاز است. این یک تأیید رمزنگاری برای کلید خصوصی کاربران است که به هر معامله خاص وصل می شود. هر کاربر شناسایی شده می تواند یک بلوک از داده ها را ایجاد و مدیریت کند که می تواند در شبکه به دیگران ارائه شود.

این مدل اجماع blockchain صحت و یکپارچگی داده های ایجاد شده را تضمین می کند. و بنابراین ، این یک انتخاب خوب برای معرفی شهرهای هوشمند است.

9. اثبات فعالیت (POA)

POA اساساً یک رویکرد ترکیبی است که از طریق همگرایی مدل های اجماع POW و POS blockchain طراحی شده است.

در مورد مکانیسم POA ، کارگران معدن برای حل یک پازل رمزنگاری شده در سریعترین زمان با استفاده از سخت افزار ویژه و انرژی الکتریکی ، دقیقاً مانند POW ، مسابقه می دهند. با این حال ، بلوک هایی که آنها به دست می آورند ، فقط اطلاعات مربوط به هویت برنده بلوک و معامله پاداش را در خود جای می دهند. اینجاست که مکانیسم به POS تغییر می کند.

اعتبار سنج (سهامداران منصوب شده برای اعتبارسنجی معاملات) آزمون و اطمینان از صحت بلوک. اگر بارها بلوک بررسی شود ، اعتبار سنج ها به یک بلوک کامل فعال می شوند. این تأیید می کند که معاملات باز فرایندهایی هستند و در نهایت در ظروف بلوک یافت شده ادغام می شوند.

علاوه بر این ، پاداش بلوک به گونه ای تقسیم می شود که اعتبار سنج ها سهام آن را بدست آورند.

دو پیاده سازی در دنیای واقعی این مکانیسم اسپانرها و سکه های decred هستند.

10. اثبات زمان سپری شده (شاعر)

شاعر توسط اینتل با هدف در نظر گرفتن این واقعیت که معماری CPU و مقدار سخت افزار معدن می داند چه موقع و در چه فرکانس یک معدنکار در این بلوک برنده می شود ، توسط اینتل معرفی شد.

این مبتنی بر ایده توزیع عادلانه و گسترش شانس برای بخش بزرگتر از شرکت کنندگان است. و بنابراین ، از هر گره شرکت کننده خواسته می شود منتظر یک زمان خاص برای شرکت در فرآیند معدن بعدی باشد. از عضو با کوتاهترین زمان نگهدارنده خواسته می شود بلوک ارائه دهد.

در عین حال ، هر گره نیز با زمان انتظار خود روبرو می شود و پس از آن به حالت خواب می روند.

بنابراین ، به محض اینکه یک گره فعال شد و یک بلوک در دسترس قرار گرفت ، این گره به عنوان "برنده خوش شانس" در نظر گرفته می شود. این گره می تواند ضمن حفظ خاصیت عدم تمرکز و دریافت پاداش ، اطلاعات را در سراسر شبکه پخش کند.

11. اثبات اهمیت (POI)

معرفی شده توسط NEM ، POI نوعی پروتکل POS است که نقش سهامداران و اعتبار سنج ها را برای عملکرد آن در نظر می گیرد. با این حال ، این نه تنها تحت تأثیر اندازه و شانس سهام آنها قرار می گیرد. عوامل مختلف دیگری مانند شهرت ، تعادل کلی و خیر. معاملات انجام شده از طریق هر آدرس خاص نیز در آن نقش دارد.

شبکه های مبتنی بر مدل اجماع POI برای حمله به کاربران به دلیل مشارکت در امنیت شبکه گران هستند.

اطلاعات به اشتراک گذاشته شده تا کنون به شما در تمایز پروتکل های اجماع متنوع blockchain کمک می کند.

با این حال ، برای ساده کردن آن برای شما ، در اینجا یک جدول مقایسه الگوریتم اجماع blockchain آورده شده است.

حال ، بیایید با تعیین اینکه چه چیزی باعث اجماع blockchain می شود خوب است.

خواص مکانیسم اجماع blockchain خوب

1. ایمنی

در یک مکانیسم اجماع خوب ، تمام گره ها قادر به تولید نتایج هستند که طبق قوانین پروتکل معتبر هستند.

2. فراگیر

مکانیسم blockchain اجماع خوب تضمین می کند که هر گره خاص شبکه در روند رای گیری شرکت می کند.

3. مشارکتی

مکانیسم اجماع که در آن همه گره ها به طور فعال شرکت می کنند و در به روزرسانی بانکهای اطلاعاتی در blockchain مشارکت می کنند ، یک مدل اجماع خوب نامیده می شود.

4- مساوات

یکی دیگر از ویژگی های مکانیسم خوب این است که به هر رأی دریافت شده از گره ، ارزش و وزن برابر می دهد.

با توجه به این نکته ، بیایید دریابیم که وقتی این عوامل را در نظر نمی گیرید چه اتفاقی می افتد و یک مدل اجماع ضعیف را به روند توسعه خود معرفی می کنید.

عواقب انتخاب یک پروتکل اجماع بد

1. چنگال های blockchain

انتخاب یک روش اجماع ضعیف blockchain ، آسیب پذیری زنجیره را افزایش می دهد. یکی از این آسیب پذیری ها که توسط علاقه مندان به blockchain و توسعه دهندگان با آن روبرو است ، چنگال های blockchain است.

Blockchain Forks ، به یک زبان غیرمستقیم ، یک وضعیت یا شرایطی است که تحت آن یک زنجیره واحد به دو یا چند تغییر می کند. توضیح مفصلی در مورد چنگال blockchain و انواع آن در ویدئویی که در زیر تعبیه شده است موجود است.

هنگامی که یک چنگال blockchain رخ می دهد ، برنامه به صورت غیرقابل پیش بینی شروع می شود و دو یا چند گره واگرا را در پیش می برد.

2. عملکرد ضعیف

هنگامی که یک مکانیسم blockchain اجماع بد در نظر گرفته می شود ، یا گره نقص می یابد یا از پارتیشن شبکه رنج می برد. این روند تبادل پیام بین گره ها را به تأخیر می اندازد و تأخیر برنامه را افزایش می دهد ، که در نهایت سطح عملکرد را پایین می آورد.

3. شکست اجماع

تأثیر دیگر در ترکیب مکانیسم اجماع بد در مدل کسب و کار شما ، عدم موفقیت اجماع است. در این شرایط ، بخشی از گره ها نتوانند در هر فرآیند شرکت کنند و بنابراین ، در صورت عدم رأی آنها ، اجماع نتواند نتایج دقیق و مطلوب را ارائه دهد.

با توجه به اصول روشهای اجماع blockchain که اکنون پوشانده شده است ، اجازه دهید عمیق تر به موضوع بپردازیم و به انواع محبوب مکانیسم اجماع نگاه کنیم.

سوالات متداول در مورد الگوریتم های اجماع blockchain

س: پروتکل اجماع در blockchain چیست؟

پروتکل اجماع مجموعه ای از قوانین یا رویه هایی است که نحوه تعامل دو یا چند گره ، تبادل اطلاعات و انجام فرآیندهای مرتبط را در اکوسیستم blockchain حاکم است.

س: اتریوم از چه مدل اجماعی استفاده می کند؟

پیش از این ، اتریوم با مدل اجماع POW (اثبات کار) همکاری می کرد. اما ، اکنون به الگوریتم اجماع blockchain POS (اثبات سهام) منتقل شده است.

افکار نهایی

در پایان ، همه این مؤلفه ها هدف مشابهی دارند که اجماع در یک شبکه غیرمتمرکز است. با این حال ، حتی پس از داشتن یک هدف مشترک ، این مکانیسم ها در راه خود برای دستیابی به اجماع متفاوت است. در حالی که هنوز اجماع ایده آل وجود ندارد ، جالب است و می توان دید که چگونه مکانیسم های اجماع در طولانی مدت به تغییر نیازهای یک پروتکل مانند این توسعه یافته و تنظیم شده است ، و بدون شک مشاهده ایده های زمینی تحقق می یابدواد

مهم است که با توجه به ضرورت شبکه تجاری ، عاقلانه انتخاب کنید زیرا شبکه های blockchain نمی توانند بدون الگوریتم های اجماع به درستی کار کنند تا هر معامله ای را که انجام می شود تأیید کنند.