الگوریتم های اجماع کمتر شنیده شده در بلاک چین

شبکه بلاک چین شامل مجموعه ای از گره ها است که یک معماری توزیع شده را تشکیل می دهند. این گره ها برای حفظ امنیت در شبکه باید تراز شده و همزمان اجرا شوند. بنابراین مفهوم "الگوریتم اجماع" برای حفظ هماهنگی در شبکه بلاک چین ابداع شده است. الگوریتم اجماع را می توان به عنوان فرآیندی تعریف کرد که در آن همه گره ها از قوانین یا پروتکل های یکسانی پیروی می کنند.

مکانیسم های اجماع برای عملکرد صحیح یک شبکه بلاک چین بسیار مهم هستند. این شبکه توسط کاربران متعددی که تراکنش ها را انجام می دهند به اشتراک گذاشته می شود. این تراکنش ها برای افزوده شدن به بلوک و سپس به زنجیره، اعتبارسنجی می شوند. تراکنش ها و همچنین شبکه باید به طور مرتب بررسی شوند تا ایمنی و امنیت شبکه حفظ شود. بنابراین یک پروتکل یا الگوریتم اجماع خوب برای محافظت از شبکه در برابر حملات مختلف اجباری است.

این پروتکل ها باید کارآمد، ایمن، قابل اعتماد و در زمان واقعی باشند تا بتوانند صحت معاملات را که شرکت کنندگان شبکه معمولا با نتیجه آن موافقت کرده اند، بررسی کنند. الگوریتم اجماع مختلفی بر اساس روش های گوناگون وجود دارد. بعضی از آنها مانند اثبات کار که در بیت کوین استفاده می شود، از سایرین شهرت بیشتری داشته و اکثر فعالان این حوزه با آنها آشنایی کامل داشته و یا حداقل نام آنها را شنیده اند.

الگوریتم های دیگری برای اجماع وجود دارد که توسط عموم مردم شنیده نشده اند. این به آن دلیل است که این الگوریتم ها یا کم کاربرد هستند و یا تنها در سطح تئوری باقی مانده اند و هنوز استفاده ی عملی از آنها نشده است. در این مقاله قصد داریم تعدادی از این الگوریتم ها را که کمتر شنیده شده اند، به صورت اجمالی معرفی کنیم.

1. اثبات برتری (Proof of Excellence)

الگوریتم اجماع اثبات برتری یک راه حل مفهومی ناشناخته برای مشکل توزیع است که در اصل در وایت پیپر اثبات سهام معرفی شده است. این رویکرد شامل مسابقات متناوب است و مانند مسابقات واقعی، عملکرد مشارکت کنندگان در مسابقات پاداش ها را تعیین می کند. از یک بازی برای انتخاب گره ای استفاده می شود که اجماع بلاک چین را حفظ کرده و یک الگوی نابرابر ایجاد می کند که به بازیکنان شایسته اجازه می دهد بلاک ها را به طور مکرر بنویسند. در نتیجه، بلاک چین تبدیل به یک پلتفرم تا حدی متمرکز می شود که توسط بازیکنان خوب کنترل می شود.

2. اثبات وجود (Proof of Existence)

الگوریتم اثبات وجود به عنوان یک سرویس آنلاین از گواهینامه غیرمتمرکز SHA256 استفاده می کند. اثبات وجود به طور دائم وجود داده ها را با ذخیره خلاصه رمزنگاری آنها و تاریخ ارسال مربوطه با استفاده از بلاک چین تایید می کند. این سرویس می تواند مالکیت داده ها را به صورت عمومی بدون افشای خود داده ها اثبات کند. همچنین الزامات اعتماد به هر مرجع مرکزی را حذف می کند. این رویکرد، ناشناس بودن، حفظ حریم خصوصی و اثبات عدم تمرکز را ارائه می دهد که به یک نهاد متمرکز تکیه نمی کند.

کاربرد اثبات وجود شامل اطمینان از یکپارچگی اسناد، مهر زمان سند و نشان دادن مالکیت داده ها بدون افشای محتوا است. PoE، به عنوان سرویس اسناد رسمی بلاک چین، اعتبار فوری و مطمئن را برای وجود هرگونه سند، توافق نامه یا قرارداد ارائه می دهد. علاوه بر این، مقررات مربوط به اجازه بروزرسانی در اسناد و پیگیری بروزرسانی را در بر می گیرد. 

3. اثبات حرکت (Proof of Movement)

اثبات حرکت به عنوان یک اجماع ابتکاری ارائه شده است که مشوق ماینرها است تا برنامه غیرمتمرکز Lazooz را روی دستگاه های هوشمند خود اجرا کنند. Lazooz ماینرها را تشویق می کند تا در به اشتراک گذاری داده های حمل و نقل خود شرکت کنند و به Lazooz کمک کنند تا با درست کردن شبکه حمل و نقل اجتماعی پیچ و خم ها را از بین ببرد. مشارکت کنندگان در قالب توکن هایی که به عنوان "zooz" شناخته می شوند، پاداش هایی دریافت می کنند و می توانند برای حمل و نقل استفاده شوند. تعداد توکن های جمع آوری شده با مسافت طی شده ارتباط دارد.

علاوه بر این، Lazooz چندین الگوریتم را برای تسهیل روش های تصمیم گیری در صورت عدم مداخله کاربر، نظارت بر استفاده از مناطق خاص برای افزایش خدمات مطابق با مشارکت کنندگان فعال منطقه، ادغام می کند. Lazooz یک برنامه غیرمتمرکز است که ماینرها را با توجه به منابع مکرر جمعیت وزن بندی می کند زیرا تصمیمات قراردادی توسط شرکت کنندگان گرفته می شود.

الگوریتم اثبات حرکت به عنوان جایگزینی برای الگوریتم های رایج مورد استفاده معرفی شده است. این الگوریتم کاربران را تشویق می کند تا اطلاعات حمل و نقل خود را در دی اپ Lazooz برای وب حمل و نقل اجتماعی به اشتراک بگذارند. این یک بستر مستقل غیرمتمرکز است که با استفاده از الگوریتم جمعی تصمیمات رسمی می گیرد. به این ترتیب می توان از آن برای تصمیم گیری هایی استفاده کرد که نیاز به حذف مداخلات انسانی دارد.

4. اثبات تایید (Proof of Approval)

مکانیزم اثبات تأیید به عنوان یک اجماع بدون مجوز شناخته می شود که به صورت متناوب بلوک ها را در فواصل از پیش تعیین شده منتشر می کند. هر گره می تواند یک بلوک جدید پیشنهاد کند. با این حال، گره هایی که معاملات معتبر را نشان نمی دهند حذف می شوند و سهامداران با حداقل سهام، مجاز به رقابت در روش ایجاد بلوک می شوند. پس از انتخاب تولید کننده بلوک، آن نود بلوک مربوطه خود را که حاوی تأییدات به دست آمده است پخش می کند و با هزینه تراکنش های ثبت شده روی آن بلوک پاداش می گیرد.

5. اثبات دانستن چگونه (Proof of Know How)

از زمان پذیرش بلاک چین در زمینه استانداردسازی، جوامع می توانند روند توسعه استانداردها را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. اثبات دانستن چگونه (PoKH) یک الگوریتم اجماع اساسی برای تهیه پیش نویس استاندارد مبتنی بر بلاک چین است. این اجماع اطمینان می دهد که هر راهنمای پیشنهادی حداقل یکبار قبل از الحاق به استاندارد اجرا می شود. هر یک از شرکت کنندگان برای استفاده از PoKH و نظر دادن درباره ی کیفیت و کمیت آزمون های اثبات شده تشویق خواهد شد. علاوه بر این، PoKH اطمینان حاصل می کند که هر بلوک را پس از پیوست کردن پیاده سازی هایی که راهنمایی ها را با نمونه نشان می دهند، ببندد. این رویکرد بر مصرف بازار و پذیرش استاندارد از طریق مثالهای عملی تأثیر خواهد گذاشت.

6. اثبات رای (Proof of Vote)

اثبات رای به عنوان جایگزین PoW برای ائتلاف بلاک چین پیشنهاد شده است. الگوریتم اجماع از طریق نتیجه یک رای گیری غیرمتمرکز بین شرکت کنندگان در ائتلاف حاصل می شود. چهار هویت امنیتی برای پیگیری ساز و کار رای گیری برای شرکت کنندگان تعیین شده است. با استفاده از اثبات رأی، ارسال یا تأیید بلوک های تولید شده نیازی به واسطه اشخاص ثالث ندارد. در مقایسه با PoW به عنوان یک رویکرد کاملا غیرمتمرکز، این طرح از یک اصل رای گیری مجزا و اصل اجرایی برای کاهش زمان تأیید تراکنش، افزایش همگرایی، قابلیت اطمینان و امنیت پیروی می کند.

7. اثبات هوش (Proof of Intelligence)

اثبات هوش به عنوان یک مکانیسم اجماعی برای شبکه های هوشمند سطح بالای مبتنی بر بلاک چین و فراتر از ارزهای دیجیتال و معاملات معمولی معرفی شده است. این الگوریتم را می توان در زمینه یادگیری ماشین (Machine Learning) یا آموزش شبکه عصبی به عنوان واجد شرایط شهرت در نظر گرفت.

8. اثبات شهرت (Proof of Reputation)

اثبات شهرت مکانیسم اجماعی زیربنایی برای شبکه بلاک چین است که برای هر گره با توجه به دارایی ها، معاملات و مشارکت در روش اجماع یک شهرت ایجاد می کند. اثبات شهرت شامل 3 مرحله اصلی شامل انتخاب لیدر و ایجاد بلوک، اجماع مبتنی بر شهرت و در نهایت بروزرسانی ارزش های شهرت است. هنگامی که یک گره لیدر یک بلوک جدید پیشنهاد می کند، از طریق رای گیری شهرت گرا ارزیابی می شود.

گره ای که دارای بالاترین ارزش شهرت است، معتبر است و بلوک پیشنهادی آن بر این اساس تأیید می شود. گره هایی که ارزش شهرت بالاتری را دارا هستند، در فرایند رأی گیری دخیل هستند و هر گره با توجه به ارزش شهرت حفظ شده تشویق می شود. شایستگی طرح پیشنهادی بستگی زیادی به انتخاب لیدر دارد زیرا اجماع رأی برای یک گره بسیار معتبر امنیت پروتکل را افزایش می دهد.

9. اثبات بازی (Proof of Play)

در زمینه بازی های همتا به همتای بلاک چین، مقابله با هزینه های معامله و تأخیر یک چالش مهم است. الگوریتم اجماع قبلی مانند PoW هنگام اعمال بر روی بازی های بلاک چین P2P به یک تنگنا تبدیل شده اند. بنابراین، اثبات بازی به عنوان یک رویکرد غیرمتمرکز برای حل مشکلات سازگاری با استفاده از بلاک چین یکپارچه در بازی های P2P پیشنهاد شده است. این اجماع تنها با ایجاد یک اجماع با استفاده از خود بلاک چین، بر مشکلات ذخیره اطلاعات غلبه می کند که مانع از تغییر بازی برای استفاده از بلاک چین می شود. مفهوم پشت PoP این است که همکاری کاربر را در روش استخراج هم به عنوان ماینر و هم کاربر گنجانید. تغییر نقش کاربران از اجرای بلاک چین تا انجام بازی، نقطه قوت این روش است. 

10. الگوریتم اجماع اثبات بنیاد (Proof of Foundation)

Nexty پیاده سازی یک بستر بلاک چین است که انتقالهای فوری را با هیچ هزینه ای انجام می دهد. Nexty از سیستم تأیید ارز دیجیتال دوگانه (DCCS) به همراه اجماع اثبات بنیاد (PoF) برای از بین بردن تاخیر معاملات و اسپم استفاده می کند. اثبات بنیاد یک الگوریتم اجماع است که در یک پروتکل تأیید تراکنش گنجانده شده است و پاداش استخراج را با توجه به قدرت محاسباتی که در هنگام تأیید تراکنش استفاده شده است، تولید می کند. اثبات بنیاد نسبت به الگوریتم اجماع رایج مورد استفاده از لحاظ هزینه های معامله و توان عملیاتی، بهتر عمل می کند.

11. اثبات زمان (Proof of Time)

با توجه به ناکارامدی محاسباتی PoW، این روش نمی تواند در طیف وسیعی از کاربردها، از جمله خودروهای برقی که قابلیت پردازش محدودتری دارند، اتخاذ شود. از این رو، اثبات زمان جایگزینی است که با استفاده از تفاوت زمانی بین دو تراکنش از گسترش و حملات Sybil جلوگیری می کند. علاوه بر این، مشتریان موظفند توکن های تصادفی را جمع آوری کنند که در نتیجه حملات احتمالی را پرهزینه می کند زیرا متجاوز باید از توان هر تراکنش همراه با مهرهای زمانی مربوط به آنها پیشی بگیرد.

12. مکانیسم اجماع اثبات تاریخ (Proof of History)

اثبات تاریخ برای مقابله با مسائل مربوط به محاسبات فشرده معرفی شده است. این روش الگوریتم هش SHA-256 را به صورت متوالی اجرا می کند تا از خروجی هر دور به عنوان ورودی مربوط به دور بعدی استفاده کند. لیدرها مسئول تأیید و ادغام هر تراکنش با هش رایج هستند. الگوریتم اجماع PoH به عنوان یک روش کارآمد در مصرف انرژی شناخته می شود زیرا روشهای استخراج فشرده را در مقایسه با PoW سنتی انجام نمی دهد. با این حال، این روش به سمت لیدرهای ثروتمند متمایل می شود که منجر به یک فرآیند متمرکزتر و قطعی تر می شود و به دلیل اجرای متوالی تابع هش به ظرفیت بیشتری نیاز دارد.

13. الگوریتم اجماع اثبات مالکیت (Proof of Ownership)

اثبات مالکیت برای اطمینان از یک محیط اجرایی قابل اعتماد برای شرکت کنندگان پیشنهاد شده است. از این رویه می توان برای تایید صحت و مالکیت قراردادها استفاده کرد. اثبات با استفاده از هدر بلوک و نام مستعار ایجاد می شود. اجماع زمانی حاصل می شود که یک بلوک پیشنهادی ایجاد شده توسط یک محیط اجرایی قابل اعتماد خاص بیشتر اثبات ها را با نام مستعار منحصر به فرد حفظ کند.

14. اثبات همکاری (Proof of Cooperation)

اثبات همکاری توسط Faircoin اجرا شده است که در آن هر گره از مقررات یکسان برای حفظ یکپارچگی و امنیت شبکه پیروی می کند. به منظور حفظ یکپارچگی گره های دارای اعتبار مشارکتی (CVN)، به هر گره با استفاده از اثبات همکاری همتا به همتا مجوز داده می شود. این روش جمع آوری و انتقال دارایی ها را تسهیل می کند. علاوه بر این، کارامدی الگوریتم اجماع اعتبارسنجی PoC ثابت شده است زیرا اهمیتی ندارد که چه تعداد CVN اثبات را اعتبارسنجی کرده باشند، فقط یک امضای تغییرپذیر برای پیوستن بلاک به بلاک چین مورد نیاز است.

15. الگوریتم اجماع اثبات زمان سهام (Proof of Stake Time)

اثبات زمان سهام یک اجماع غیر خطی پذیرفته شده از زمان است که به عنوان یک جایگزین برای برطرف کردن کاستی های اثبات سهام معرفی شده است. PoST یک تابع پذیرش دوره ای را به کار می گیرد که با کوین های نگهداری شده ارتباط دارد و تلاش می کند امنیت و توزیع شبکه را بهبود بخشد. مشارکت داوطلبان با استفاده از یک نرخ بهره تعیین می شود که نسبت معکوس با قدرت شبکه را حفظ می کند. PoST یک ویژگی زمان بیکاری کمّی را برای نشان دادن کسری از دوره تعریف می کند که دیگر توزیع اجماع را تقویت نمی کند. این پارامتر بر نسبت سود به دست آمده تأثیر می گذارد و احتمال رسیدن اثبات را حذف می کند. بنابراین، برای افزایش نرخ بهره، گره شرکت کننده ملزم است که به طور ثابت سهام خود را استیک کند تا همه گره های مربوطه را از طریق روزنه استیک رد کند.

16. اثبات زمان کار (Proof of Work Time)

با کشف nonce هدف در PoW، اتلاف قدرت محاسباتی در نتیجه فواصل تنظیم شده برای ایجاد بلوک اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. به عنوان یک جایگزین PoW، اجماع PoWT دارای ویژگی زمان بلوک است تا نه تنها قدرت استخراج بلکه تراکنش های بلاک چین را بهبود دهد. این سرعت معاملات را با قدرت استخراج مطابقت می دهد و تنظیم خودکار را برای استخراج سودآور تسهیل می کند. این طرح نرخ ایجاد بلوک متغیر را پیشنهاد می کند که با افزایش توان استخراج ارتباط دارد و به سادگی اتلاف توان محاسباتی مورد نیاز را حذف می کند.

17. اثبات آدرس فیزیکی/اثبات حساب بانکی (Proof of Physical Address/Proof of Bank Account)

اثبات آدرس فیزیکی (PoPA) یک DApp است که یک عنصر فیزیکی واقعی را با فناوری بلاک چین متصل می کند. این به تأیید هویت افراد کمک می کند. PoPA آدرس فیزیکی شخص را با آدرس کیف پول متصل می کند که در آن، آنها کلید خصوصی مربوطه را کنترل می کنند. 

هر بار که یک کاربر کارت خود را در DApp تأیید می کند، پروتکل PoPA پرونده خود را رفرش می کند و برای ذخیره اتصال کاربر/آدرس، قرارداد مربوطه ERC780 را فرا می خواند.

جمع بندی

در این مقاله با مفهوم اجماع در بلاک چین آشنا شدیم و تعدادی از الگوریتم های اجماع را که کمتر شنیده شده اند، معرفی کردیم. بسیاری از این الگوریتم های معرفی شده در حد وایت پیپر و تئوری باقی مانده اند و باقی نیز، در موارد بسیار محدودی استفاده شده اند. هم چنین ایده ی اصلی پشت تعدادی از این الگوریتم ها در واقع همان الگوریتم های اصلی مانند اثبات کار و اثبات سهام می باشد و آنها در واقع برای رفع یک ایراد موجود در الگوریتم های اصلی پیشنهاد شده اند.