الگوریتم اثبات اعتماد

گنجاندن مکانیسم های پاسخگویی در خدمات آنلاین نیازمند مدیریت اعتماد موثر و منبع غیرقابل ردیابی حقیقت برای شواهد تراکنش است. ظهور فناوری بلاک چین امیدهای زیادی را برای برآورده شدن بیشتر این الزامات ایجاد می کند. با این حال، یک چالش عمده یافتن یک پروتکل اجماع مناسب است که برای خدمات جمع سپاری به طور خاص و خدمات آنلاین به طور کلی قابل اجرا باشد. الگوریتم اثبات اعتماد یا پروتکل اجماع "اثبات اعتماد" (PoT) یک پروتکل اجماع است که از تله‌های کم توان و منابع فشرده مرتبط با استخراج مبتنی بر«اثبات کار» (PoW) بیت‌کوین جلوگیری می‌کند، در حالی که به مسئله مقیاس‌پذیری مرتبط با الگوریتم‌های سنتی مبتنی بر Paxos و مبتنی بر تحمل خطای بیزانسی (BFT) می‌پردازد. علاوه بر این، به رفتارهای غیر وفادارانه ای که در الگوریتم های سنتی BFT نمی توان با آنها برخورد کرد، می پردازد.

الگوریتم اثبات اعتماد (Proof Of Trust) چیست؟

الگوریتم اثبات اعتماد (PoT) یک پروتکل اجماع جدید است که هدف آن کاهش مشکلات مقیاس در سیستم های توزیع شده است اما، اثبات اعتماد چیست و چگونه کار می کند؟ الگوریتم اثبات اعتماد روشی برای انتخاب اعتبارسنجی در یک شبکه غیرمتمرکز است. به جای انتخاب اعتباردهنده ها بر اساس سرمایه گذاری آنها در ماشین آلات یا سهام، اجماع PoT آنها را بر اساس مشارکت آنها در یک شبکه انتخاب می کند. با تأیید موفقیت آمیز تراکنش ها، شرکت کنندگان شبکه می توانند یک امتیاز اعتماد کسب کنند که آنها را قادر می سازد تا تراکنش های با ارزش بالاتر را تأیید کنند و بنابراین، پاداش های مطلوب تری کسب کنند. الگوریتم اثبات اعتماد به عنوان جایگزینی برای مکانیسم‌های اجماع سنتی، مانند اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS)، ایجاد کانال‌های پرداخت پویا همتا به همتا را آسان می‌کند که می‌توانند برای رفع نیازهای سازمانی مقیاس پذیر شوند.

اجماع (Consensus) چیست؟

برای اینکه یک شبکه بلاک چین در مورد اعتبار تراکنش‌  های ارزهای دیجیتال به توافق برسد، باید چارچوب یا مکانیزمی وجود داشته باشد که به مشارکت‌کنندگان شبکه اجازه دهد درباره اعتبار داده‌های وارد شده به دفتر کل، توافق یا مخالفت کنند. مکانیزم اجماع مجموعه‌ای از قوانین است که شبکه بلاک چین را قادر می‌سازد بر روی مقادیر داده‌ها و حالت‌های شبکه توافق کند که در نهایت مشروعیت هر تراکنش را تعیین می‌کند.

به عنوان مثال، اگر باب یک بیت کوین داشته باشد و سعی کند دو بیت کوین را به آلیس بفرستد، شبکه باید در مورد تراکنش به اجماع برسد تا موفقیت آمیز باشد. هر اعتبارسنجی باید اعلام کند که آیا تراکنش برای اعتبارسنجی مناسب است یا خیر. اگر یک اعتبارسنج مخرب در تراکنش تقلبی باشد، بلافاصله توسط بقیه شبکه قابل شناسایی است.

علاوه بر این، مکانیسم های اجماع اعتماد، توافق و امنیت را در سراسر شبکه بلاک چین تسهیل می کند. سیستم های متمرکز، وظیفه اضافه کردن و حذف داده ها از پایگاه داده یا دفتر کل را به یک گروه یا فرد کوچک واگذار می کنند. برعکس، بلاک چین های عمومی از شبکه توزیع شده ای از گره ها استفاده می کنند که همه باید در مورد هر گونه اصلاحیه در دفتر کل توافق کنند. بر این اساس، یک مکانیسم اجماع به جلوگیری از تقلب و دستکاری کمک می کند و از واقعی بودن همه تراکنش ها اطمینان می دهد.

تفاوت بین اثبات سهام و اثبات کار چیست؟

قبل از اینکه به الگوریتم اثبات اعتماد نگاه کنیم، اجازه دهید ابتدا نگاهی به دو مکانیسم متداول اجماع بیندازیم. در زیر، اجماع اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) را تجزیه و تحلیل می‌کنیم.

اثبات کار (PoW)

بیت کوین PoW را به عنوان راهی برای اعتبارسنجی تراکنش ها در یک شبکه غیرمتمرکز بدون واسطه معرفی کرد. PoW از شرکت کنندگان می خواهد که مقادیر قابل توجهی از انرژی محاسباتی (کار) را در یک مسابقه برای حل یک معمای پیچیده ریاضی صرف کنند. اولین ماینری که انرژی محاسباتی را خرج می‌کند و مسئله ریاضی را حل می‌کند، این حق را به دست می‌آورد که یک بلوک از تراکنش‌ها را به بلاک چین اضافه کند و پاداش‌های بلاک بعدی را کسب کند.

یکی از مزیت‌های PoW این است که شبکه‌ها را قادر می‌سازد تا هر چه که بزرگتر می‌شوند، ایمن‌تر شوند. این به این دلیل است که شبکه های PoW بزرگتر برای حمله به انرژی محاسباتی بیشتری نیاز دارند. با این حال، این بدان معنی است که شبکه های بلاک چین کوچکتر ممکن است با استفاده از PoW به اندازه شبکه های بزرگتر مانند بیت کوین ایمن نباشند. همچنین، این موضوع به قیمت انرژی بر بودن تمام می شود. استخراج بیت کوین PoW به ماشین آلات گران قیمت و تخصصی نیاز دارد و می تواند هزینه زیادی را در برق ایجاد کند. به‌علاوه، این نیازهای انرژی می‌توانند در مقیاس‌ سازی یک شبکه بلاک چین بدون به خطر انداختن تمرکززدایی یا امنیت، بازدارنده باشند.

اثبات سهام (PoS)

اثبات سهام (PoS) رویکردی کم مصرف برای اجماع دارد. PoS که توسط کاردانو مطرح و پیشگام شد و توسط چندین پروژه رمزنگاری برجسته دیگر استفاده شد، رویکردی کم‌مصرف انرژی برای اجماع دارد. بر این اساس، PoS پروژه‌های کوچک‌تر را قادر می‌سازد بدون خطر برای امنیت یا عدم تمرکز مقیاس شوند. این به ویژه برای بلاک چین های قرارداد هوشمند که حجم بالایی از تراکنش های پیچیده را پردازش می کنند مفید است زیرا به کاهش هزینه ها و بهبود سرعت کمک می کند. به این ترتیب، بلاک چین اتریوم در حال انتقال از PoW به PoS در عرضه اتریوم 2.0 است.

PoS به مراتب کمتر از PoW مصرف منابع دارد. PoS به اعتبارسنجی‌ها نیاز دارد که مقداری از ارزهای دیجیتال بومی را برای اعتبارسنجی تراکنش‌ ها و کسب پاداش‌ های بلاک انتخاب کنند. در بسیاری از موارد، اعتباردهنده ها با توجه به اندازه و مدت زمان سهام خود انتخاب می شوند. این بدان معناست که اعتبارسنجی هایی که بیشترین سهم را برای طولانی ترین زمان دارند، احتمال بیشتری دارد که انتخاب شوند. علاوه بر این، جوایز بلوک متناسب با اندازه یک سهام است، به این معنی که هر چه بیشتر استیک کنید، درآمد بیشتری کسب خواهید کرد.

مقایسه PoW و PoS

PoW به سخت افزار گران قیمت و مقادیر قابل توجهی انرژی نیاز دارد. با وجود پیشرفت‌های فراوان در استخراج سبز و انرژی‌های تجدیدپذیر، بسیاری استدلال می‌کنند که PoW برای چشم‌انداز مدرن Web3 پایدار نیست. همچنین، هزینه های اولیه و مستمر می تواند بسیار زیاد باشد و فقط به کسانی که سرمایه اولیه زیادی دارند اجازه می دهد در آن شرکت کنند.

PoS با کاهش هزینه های انرژی و سخت افزار، موانع ورود اعتبارسنجی ها را کاهش می دهد. همچنین، انگیزه اقتصادی اعتبارسنجی‌های PoW برای عمل صادقانه، تهدید اتلاف وقت و انرژی در یک بلاک تقلبی است که برای آنها پاداشی دریافت نمی‌شود. برعکس، اعتبارسنجی‌های PoS انگیزه اقتصادی دارند، در صورت تلاش برای کلاهبرداری از شبکه، ممکن است تمام یا بخشی از سهام خود را از دست بدهند.

پروتکل اجماع اثبات اعتماد چیست؟

الگوریتم اثبات اعتماد یا پروتکل اجماع اثبات اعتماد (PoT) یک مکانیسم پاسخگویی است که توسط شبکه های بلاک چین استفاده می شود. PoT اعتبارسنجی را با توجه به خدمات آنها به شبکه انتخاب می کند. اعتبارسنجی‌ها با اعتبارسنجی سریع و صحیح تراکنش‌ها، امتیاز اعتماد کسب می‌کنند. 

امتیاز اعتماد بالاتر، شانس اعتبارسنجی را برای انتخاب اعتبار تراکنش‌های ارزهای دیجیتال افزایش می‌دهد. بر این اساس، اعتباردهندگان با امتیاز اعتماد بالاتر شانس بیشتری برای کسب درآمد غیرفعال با مشارکت در اجماع دارند. علاوه بر این، اعتبارسنجی‌ها انگیزه‌ای دارند که از شبکه کلاهبرداری نکنند زیرا امتیاز اعتماد (و پتانسیل کسب درآمد) آنها کاهش می‌یابد.

با پرهیز از جنبه های منابع فشرده توافق PoW، الگوریتم اثبات اعتماد توان عملیاتی بسیار بالا را تسهیل می کند. به این ترتیب، PoT بسیار مقیاس پذیر است. برای شرکت در اجماع PoT، کاربران ارزش مجازی معروف به «اعتماد» را که در سراسر شبکه به دست می‌آورند، به اشتراک می‌گذارند.

مورد استفاده اثبات اعتماد: COTI

COTI ("ارز اینترنت") یک شبکه پرداخت غیرمتمرکز در سطح سازمانی است که الگوریتم اثبات اعتماد را به عنوان بخشی از یک مدل اجماع مبتنی بر DAG (گراف غیر چرخه ای جهت دار) پیاده سازی می کند. DAG نوعی ساختار داده است که یک فناوری دفتر کل توزیع‌شده مقیاس‌پذیر (DLT) جایگزین زنجیره‌های بلوکی را تشکیل می‌دهد. اعتبارسنجی‌ها می‌توانند تراکنش‌هایی با ارزشی برابر یا کمتر از امتیاز اعتماد خود پردازش کنند. هرچه تراکنش‌های بیشتری را یک اعتبارسنجی پردازش کند، شبکه در آینده به تراکنش‌های با ارزش بالاتری اعتماد می‌کند.

علاوه بر این، ساختار DAG COTI با تسهیل انتقال دارایی بدون اصطکاک و بدون مجوز بدون واسطه، صنعت پرداخت های قدیمی را مختل می کند. ساختار جدید "Trustchain" اعتماد را به هر شرکت کننده شبکه اختصاص می دهد. اگر یک اعتبارسنجی تلاش کند از شبکه COTI کلاهبرداری کند، مقداری از اعتماد خود را از دست می دهد که ارزش هر تراکنش متقلبانه ای را که سعی در انجام آن دارند منعکس می کند. همچنین، این فرآیند به طور تغییرناپذیر در زنجیره ثبت می شود.

علاوه بر این، هدف یک تراکنش متقلبانه از ارزش تبدیل شده اعتماد که توسط اعتبارسنجی مخرب گم شده است، غرامت دریافت می کند. اگرچه این انگیزه اقتصادی اولیه برای مشارکت‌کنندگان شبکه است، پروتکل اجماع اثبات اعتماد COTI عناصر PoW را پیاده‌سازی می‌کند تا اطمینان حاصل شود که حداقل میزان کار توسط اعتبارسنجی‌ها به دست می‌آید. علاوه بر این، تبدیل اعتماد به ارزش، COTI را قادر می‌سازد تا بدون نیاز به اعتبارسنجی‌ها برای مصرف مقادیر قابل‌توجهی انرژی، مقیاس‌پذیر شود. همچنین، کاربران می توانند شبکه های لیست سفید خود را از دریافت کنندگان قابل اعتماد ایجاد کنند.

شبکه COTI می تواند تا 100,000 تراکنش در ثانیه (TPS) را با حداقل کارمزد پردازش کند. معماری DAG شبکه به کاستی های درک شده شبکه های بلاک چین سنتی که در مقیاس ایمن ناکام هستند، می پردازد. به گفته CoinGecko، توکن بومی COTI در حدود 0.23 دلار با ارزش بازار 245 میلیون دلار معامله می شود.

الگوریتم COTI Trustchain

الگوریتم COTI Trustchain به طرف‌های معامله کننده امکان می‌دهد تا با استفاده از ساختار داده مبتنی بر DAG به توافقی غیرمتمرکز دست یابند. هر تراکنشی که از الگوریتم Trustchain عبور می کند، یک امتیاز اعتماد مطابق با امتیاز آدرس کیف پول ارسالی دریافت می کند.

برای هر تراکنش جدید، ابتدا باید دو تراکنش قبلی تایید شود. این تراکنش های قبلی معمولاً دارای امتیاز اعتماد مشابه تراکنش اولیه خواهند بود. بر این اساس، اعتبارسنجی های بسیار قابل اعتماد از تایید تراکنش های سریع سود می برند.

فرآیند تایید تراکنش با یک درخواست "امتیاز اعتماد" ارسال شده به گره امتیاز اعتماد آغاز می شود. پس از تخصیص امتیاز اعتماد به آدرس تراکنش و کیف پول مربوطه، تراکنش برای تأیید به یک گره کامل منتقل می شود. گره کامل منابع شبکه دیگر را برای تایید تراکنش قبل از انجام الگوریتم اثبات اعتماد و افزودن تراکنش به DAG انتخاب می کند. از اینجا، تراکنش از طریق دو «گره پیشگیری از هزینه‌های مضاعف» فیلتر می‌شود تا فعالیت‌های جعلی را حذف کند. پس از عبور موفقیت آمیز تراکنش از طریق گره های دوبار مصرف، تراکنش برای تأیید نهایی به کل شبکه گره های دوبار مصرف بازگردانده می شود.

امتیازات اعتماد

شبکه COTI از مکانیزم امتیازدهی اعتماد برای تسهیل پردازش تراکنش، ساختار شبکه و کاهش ریسک استفاده می کند. گره های امتیاز اعتماد این امتیازها را با استفاده از معیارها و آمارهای مختلف مربوط به رویدادهای مختلف زنجیره ای محاسبه می کنند. از آنجایی که شرکت کنندگان شبکه امتیاز اعتماد بیشتری به دست می آورند، این حق را به دست می آورند که حجم بیشتری از تراکنش های بیشتری را پردازش کنند.

مزایای الگوریتم اثبات اعتماد

اگرچه مدل اثبات اعتماد (PoT) از عناصر اثبات کار (PoW) استفاده می کند، الزامات محاسباتی برای اعتبارسنجی تراکنش نسبتاً کوچک است. همچنین، پرداخت‌ها را می‌توان بین طرف‌های مورد اعتماد بدون سهام قابل‌توجهی تأیید کرد و این امر آن را از اثبات سهام (PoS) برای بسیاری از برنامه‌های پرداخت با فرکانس بالا عملی‌تر می‌کند.

علاوه بر این، اجماع PoT بسیاری از موانع را برای مقیاس بندی سیستم های توزیع شده از بین می برد. نه تنها هزینه های اولیه و مداوم انرژی را کاهش می دهد، بلکه هزینه تراکنش ها و نیاز به تجهیزات گران قیمت را نیز به حداقل می رساند.

جمع بندی

الگوریتم اثبات اعتماد یک جایگزین جدید برای مکانیسم‌های اجماع سنتی است. در مقایسه با مکانیسم‌ های اجماع سنتی اثبات کار (PoW)، PoT به طور قابل‌ توجهی مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. با تخصیص یک امتیاز اعتماد به هر گره در شبکه و انتخاب اعتباردهنده ها با توجه به امتیاز اعتماد آنها، پروتکل اجماع PoT شرکت کنندگان را تشویق می کند تا صادقانه عمل کنند.

اگر یک گره PoT سعی کند از سیستم کلاهبرداری کند، امتیاز اعتماد آن مختل می شود. این توانایی کسب درآمد را با محدود کردن توانایی اعتبارسنجی معاملات با ارزش اعتماد بالا محدود می کند. علاوه بر این، PoT چندین طرف را قادر می‌سازد تا با ایجاد انگیزه برای رفتار صادقانه در سراسر شبکه، به روشی غیرمتمرکز و غیرقابل اعتماد معامله کنند.

اگرچه این فناوری هنوز نسبتاً جوان است، اثبات اعتماد یک راه حل توافقی با انرژی کارآمد و مقیاس پذیر برای چشم انداز Web3 مدرن و مالی غیرمتمرکز (DeFi) ارائه می دهد.