اجماع هش گراف چیست؟ آیا این فناوری جایگزین بلاکچین می‌شود؟

در یک جمله می‌توان گفت هش گراف یک راه‌حل رقیب یا جایگزین برای فناوری بلاکچین است. سیستم‌های مبتنی بر بلاکچین از مشکلات عدم تلاقی سه‌گانه این فناوری؛ تمرکززدایی، مقیاس‌پذیری و امنیت رنج می‌برند. به‌عنوان‌مثال تراکنش خرید بیت‌ کوین از یک صرافی و انتقال آن در شبکه BTC به یک آدرس دیگر از امنیت بالایی برخوردار است، اما احتمال دارد به سرعت بلاکچین‌های مقیاس‌پذیرتر مانند سولانا انجام نشود. فناوری هش گراف ایده جدیدی در رفع این مسئله دارد که در ادامه این مقاله از صرافی ارز دیجیتال او ام پی فینکس به آن می‌پردازیم. این مقاله معرفی مختصری از ارز دیجیتال هدرا هش گراف را نیز بیان می‌کند.

پادکست اجماع هش گراف

هش گراف به‌عنوان یک راه‌حل رقیب در حل مشکلات بلاکچین، از اطلاعات مرتبط به یک سری داده به‌جای خود آن داده‌ها استفاده می‌کند. در واقع، مکانیزم اجماع هش‌گراف از اطلاعات وابسته به اطلاعات اصلی در رسیدن به توافق اجماع و ایجاد یک تراکنش جدید بهره‌ می‌برد که این امر مقیاس‌پذیری شبکه‌های مبتنی بر هش گراف را ارتقا می‌دهد. قیمت اتریوم که تا به امروز بیش از ۶۶۰۰۰ درصد رشد کرده و بلاکچین آن به یکی از کاربردی‌ترین پلتفرم‌ها تبدیل شده است، در ثانیه حداکثر ۲۵ تراکنش را پردازش می‌کند. ازاین‌رو، قابلیت مقیاس‌پذیری یکی از مهم‌ترین مواردی است که اغلب پروژه‌های رمزارزی بر آن تمرکز دارند.

مطالعه بیشتر: آشنایی با قرارداد هوشمند اتریوم و نحوه ساخت آن

اجماع هش گراف چیست؟

اجماع هش گراف یک جایگزین برای فناوری پشت مکانیزم‌های اجماع بلاک چین یا نسل بعدی آن است. در مکانیزم هش گراف به‌جای استفاده از قدرت محاسباتی شبکه‌های بزرگ در تأیید تراکنش‌ها، از طریق پروتکلی که از ارتباطات گره‌ای استفاده می‌کند، تراکنش‌ها ثبت و تأیید می‌شوند. از لحاظ ساختاری هش‌‌گراف، یک دفترکل غیرمتمرکز است. به‌عبارت‌دیگر، یک هش‌گراف اطلاعات را ذخیره می‌کند، آن را با رمزنگاری ایمن می‌کند، دسترسی را محدود کرده و از داده‌های ذخیره شده به‌عنوان تأیید استفاده می‌کند. بااین‌حال، یک شبکه مبتنی بر هش‌‌گراف به روشی بسیار متفاوت از یک بلاکچین به اجماع می‌رسد.

اجماع هش‌گراف با استفاده از مفاهیمی به نام «گاسیپ» (Gossip)، (Gossip about Gossip) و رأی‌گیری مجازی حاصل می‌شود. توسعه‌دهندگان این الگوریتم اجماع استدلال می‌کنند که مشکلات ذاتی الگوریتم‌های اجماع شناخته شده مانند؛ اثبات کار (PoW) از نظر سرعت بهتر و کارایی بالاتر با اجماع مبتنی بر هش گراف حل می‌شوند. برای آشنایی بیشتر با نحوه عملکرد این سیستم اجماع، همچنین تفاوت و مزایای آن نسبت به مکانیزم‌های اجماع مبتنی بر بلاک چین، ادامه مقاله را مطالعه فرمایید.

مطالعه بیشتر: الگوریتم اجماع چیست؟ آشنایی با انواع و نحوه عملکرد آن ها

آشنایی با عملکرد هش گراف

همان‌طور که در بخش قبلی اشاره کردیم، هش‌گراف مانند بلاک چین داده‌ها را ذخیره و رمزگذاری می‌کند. در این نوآوری، برای اطلاعات هر تراکنش یک هش ایجاد می‌شود و تراکنش‌ها یا داده‌های جدید بر اساس آن هش ساخته می‌شوند. اما در یک شبکه مبتنی بر بلاکچین که از بلاک‌های داده‌ای تشکیل شده، هر بلاک با استفاده از داده‌های محتوای خود به بلاک قبلی پیوند داده می‌شود و توسط شبکه‌ای از اعتبارسنج‌ها تأیید و ساخته خواهد شد. این فرایند در پروژه‌های مبتنی بر بلاکچین، یک زنجیره ایجاد می‌کند؛ اما هش گراف به‌صورت یک زنجیره نیست.

در واقع، در یک هش‌گراف همه اطلاعات در دفترکل رمزگذاری شده نگهداری می‌شوند و هر کاربر (نه فقط اعتبارسنج‌ها)، به طور خودکار در فرایند صحت‌سنجی تراکنش شرکت می‌کند. به‌عنوان‌مثال، فرض کنید سعید یک تراکنش با اشکان ایجاد می‌کند و تمام اطلاعاتی که می‌داند به اشکان داده می‌شود. سپس اشکان در یک تراکنش با محسن تمام اطلاعات او به علاوه چیزی که اضافه می‌کند را به محسن منتقل می‌کند. همچنین محسن نیز تمام اطلاعتی که گرفته به علاوه مواردی که خود اضافه می‌کند را دوباره به سعید منتقل می‌کند.

مطالعه بیشتر: راهنمای کامل بلاک چین؛ بلاک چین چیست و چگونه کار می‌کند؟

روش تبادل اطلاعات مثال فوق، در سرتاسر یک شبکه مبتنی بر هش گراف ادامه دارد و اساساً شبکه در مورد هر تراکنشی که انجام می‌شود، اطلاعات آن را پخش می‌کند تا باعث شود که تمام گره‌ها به آن اطلاعات دسترسی داشته باشند. در نتیجه وقتی یک گره چیزی را می‌داند، تمام گره‌های دیگر نیز از آن اطلاع دارند و نیازی به اعتبارسنجی محاسباتی نیست. در یک سیستم مبتنی بر هش‌گراف، همان‌طور که اطلاعات از یک کاربر به کاربری دیگر منتقل می‌شود، شبکه از الگوریتم‌ها و روش‌ها استفاده می‌کند تا مطمئن شود که وضعیت دفترکل هش‌گراف به‌روز شده و یکسان است.

سیستم شایعه‌پراکنی یا پخش اطلاعات در شبکه هش گراف

در هش گراف، اطلاعات مربوط به داده‌ها را «Gossip» گاسیپ می‌نامند. ساختار داده‌های موجود در یک تراکنش در یک شبکه مبنی بر هش گراف عبارتند از:

• یک مهر زمانی
• اطلاعات اضافه شده یا صفر
• هش‌های دو تراکنش آخر
• یک امضای رمزگذاری شده

مفهوم Gossip about Gossip

اطلاعات مربوط به داده‌های تراکنش‌ها را Gossip about Gossip می‌نامند. اطلاعات در شبکه هش گراف با استفاده از رویدادی به نام «همگام‌سازی گاسیپ» (Gossip sync) یک‌دست می‌شوند. در واقع، دو هش از دو تراکنش‌ آخر، بیانگر آخرین فرایندها در یکسان‌سازی اطلاعات دو گره هستند که اطلاعات آن‌ها را با هم مقایسه می‌کند و با این سبک گره‌ها به طور مداوم در حال ایجاد هش‌ و همگام‌‌سازی خود هستند. همگام‌سازی شایعات یک تاریخچه مشترک از تراکنش‌ها و اطلاعات در سراسر هش‌گراف ارائه می‌دهد. به‌این‌ترتیب داده‌ها قابل‌تغییر یا دست‌کاری نیستند و اتفاق‌نظر وجود دارد.

مطالعه بیشتر: تابع هش، هشینگ و هش ریت چیست؟

رأی‌گیری در یک شبکه مبنی بر هش گراف

رأی‌گیری نهایی زمانی اتفاق می‌افتد که گره‌ها اطلاعات را با هم مقایسه می‌کنند و از طریق یک الگوریتم رأی‌گیری مجازی به اجماع می‌رسند. در ادامه نحوه کارکرد آن توضیح داده شده است؛ زمانی که یک گره تراکنش را دریافت می‌کند به آن یک مهر زمانی اختصاص داده می‌شود. همان‌طور که تراکنش به گره‌های دیگر در شبکه منتقل می‌شود، یک مهر زمانی دیگر به آن اختصاص داده می‌شود که میانگین تمام مهرهای زمانی آن تراکنش دریافت شده توسط گره‌های شبکه است. این مهر زمانی میانه به‌عنوان نتیجه رأی‌گیری در انجام تراکنش عمل می‌کند. به‌این‌ترتیب، این شبکه یک سیستم انجام تراکنش منصفانه‌تری نسبت به بلاکچین ایجاد می‌کند؛ زیرا به‌جای یک یا چند گره خاص، کل شبکه تصمیم می‌گیرد.

تحمل خطا در شبکه هش گراف

مانند اکثر دفتر‌کل‌های توزیع شده و بلاکچین‌ها، همیشه این احتمال وجود دارد که یک شرکت‌کننده در شبکه صادق نباشد. همچنین ممکن است در ارتباطات یا شبکه تأخیر وجود داشته باشد که باعث می‌شود گره‌ها به‌درستی با یکدیگر ارتباط برقرار نکنند.

مکانیزم‌های اجماع برای مقابله با این دسته مشکلات از معیارهای تعیین «تحمل خطا» (Fault Tolerance) استفاده می‌کنند. توسعه‌دهندگان باید کاربران بد، خطا در ارتباطات، تأخیر شبکه و سایر مسائل شبکه را در نظر بگیرند. اجماع هش گراف طوری طراحی شده است که می‌تواند یک‌سوم شبکه را به‌صورت مخرب تحمل کند. گزارش شده است که سیستم هش‌گراف تحمل خطای بیزانسی نامتقارن (Asynchronous Byzantine) دارد که بالاترین سطح امنیتی را ارائه می‌دهد؛ زیرا طبق آن گره‌‎های صادق در یک شبکه حتی در صورت وجود بازیگران مخرب، می‌توانند به کار خود ادامه دهند.

تفاوت الگوریتم اجماع در بلاکچین‌ها و الگوریتم اجماع هش گراف

هش گراف یک ساختار داده است که سوابق مربوط به اینکه کدام کاربرها با یکدیگر ارتباط برقرار کرده‌اند و به چه ترتیبی این ارتباط صورت گرفته را حفظ می‌کند. این راه‌حل یک تاریخچه مشترک از رویدادهای پخش اطلاعات را ارائه می‌دهد که شرکت‌کنندگان طی آن اطلاعاتی را اضافه و به اشتراک می‌گذارند. همین امر تراکنش‌ها را بسیار سریع‌تر از یک سیستم موجود در بلاک چین تأیید می‌کند.

مطالعه بیشتر: بهترین ارز دیجیتال برای سرمایه گذاری بلند مدت کدام است؟

بلاکچین کل اطلاعات تراکنش‌های قبلی را به اطلاعات تراکنش‌های جدید اضافه کرده و آن‌ها را رمزگذاری می‌کند، سپس برای تأیید تراکنش بین دو طرف درگیر در یک معامله از یک ابزار ثالث (اعتبارسنج‌ها) کمک می‌گیرد. در حالی که هش‌گراف به دلیل مجهز بودن به پروتکل گاسیپ و همگام‌سازی گاسیپ به این فرایند کند در بلاکچین‌ها نیاز ندارد. در نتیجه می‌توان گفت، اجماع هش‌گراف بسیار سریع‌تر از مکانیزم‌های اجماع بلاک چین است.

بیت‌کوین و بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر با زمان‌بندی پیام‌ها در بین گره‌های شبکه مشکل دارند. بااین‌حال، تحمل خطای بیزانسی نامتقارن در الگوریتم اجماع هش‌گراف بر مشکل زمان‌بندی پیام غلبه می‌کند، با این فرض که پیام‌های گمشده یا دارای تأخیر در نهایت به مقصد می‌رسند.

به‌عنوان‌مثال، اگر دو تراکنش به طور هم‌زمان درخواست شود، یک شبکه بلاک چین انتخاب می‌کند که تراکنش‌ها به چه ترتیبی انجام شوند. در برخی از بلاکچین‌ها، کارمزد تراکنش‌ها معیاری برای اولویت‌بندی تأیید قرار می‌گیرد. شبکه‌های دیگر ممکن است تصمیم بگیرند که کدام تراکنش بر اساس تعداد توکن‌هایی که یک اعتبار‌دهنده به اشتراک گذاشته است، تأیید شود. در نتیجه، در این نوع شبکه‌های مبنی بر بلاکچین یک گره بر نتیجه تأثیر می‌گذارد.

اما در الگوریتم اجماع مبتنی بر یک شبکه هش گراف، تأثیری را که یک گره یا گروهی از گره‌ها می‌تواند بر تراکنش‌ها داشته باشند، از بین می‌رود. ازآنجایی‌که در هر تراکنش یک مهر زمانی وجود دارد و هر تراکنش به کل شبکه اطلاع‌رسانی می‌شود، مسائل مربوط به زمان‌بندی تراکنش برطرف خواهند شد.

پروژه هدرا هش گراف چیست؟

طبق داده‌های سایت تحلیلی مساری (Messari)، هدرا پرکاربردترین و پایدارترین شبکه عمومی در سطح سازمانی برای اقتصاد غیرمتمرکز است که به افراد و مشاغل اجازه می‌دهد تا برنامه‌های غیرمتمرکز قدرتمند ایجاد کنند. این پروتکل به‌گونه‌ای طراحی شده که سیستمی منصفانه‌تر و کارآمدتر ارائه دهد و برخی از محدودیت‌هایی را که پلتفرم‌های قدیمی مبتنی بر بلاکچین با آن مواجه هستند از جمله؛ عملکرد کند و بی‌ثباتی را از بین ببرد.

این پروژه توسط دکتر لیمون بیرد (Dr. Leemon Baird)، به‌عنوان دانشمند ارشد پروژه و منس هارمون (Mance Harmon)، مدیرعامل هدرا ساخته شده است. قبل از تأسیس هدرا هش گراف، بیرد بیش از یک دهه تجربه در زمینه‎‌های مختلف علوم رایانه و نقش‎‌های امنیتی داشته و قبلاً به‌عنوان پژوهشگر ارشد در یک مرکز آکادمی و تحقیقاتی فضای مجازی فعالیت کرده است. او همچنین سمت یکی از بنیان‌گذاران و CTO در شرکت Swirlds، پلتفرمی برای ساخت DApps را دارد. منس هارمون نیز یک مدیر اجرایی باتجربه در حوزه فناوری و کارآفرینی حرفه‌ای است.

هدرا از طریق یک عرضه اولیه سکه (ICO) در آگوست ۲۰۱۸ تأمین مالی شد و برای اولین‌بار دسترسی آزاد به شبکه اصلی خود را درست بیش از یک سال بعد در سپتامبر ۲۰۱۹ راه‌اندازی کرد. به‌عنوان بخشی از فروش اولیه، سرمایه‌گذاران توانستند توکن بومی تحت حاکمیتی این پلتفرم با نماد HBAR را خریداری کنند. توکن HBAR دارای دو نقش اصلی در شبکه عمومی این پروژه است.

مطالعه بیشتر: عرضه اولیه صرافی یا IEO چیست و چه تفاوتی با ICO دارد؟

اولین کاربرد توکن HBAR این است که به‌عنوان سوختی در نظر گرفته می‌شود تا خدمات هدرا مانند ایجاد قراردادهای هوشمند، ذخیره‌سازی فایل و تراکنش‌های منظم را تأمین کند. دوم، این توکن برای کمک به امنیت شبکه استفاده می‌شود؛ زیرا کاربران HBAR می‌توانند توکن‌های خود را برای کمک به حفظ یکپارچگی پلتفرم سپرده‌گذاری کنند.

به‌طورکلی می‌توان گفت، هدرا هش‌گراف یک پلتفرم مبتنی بر یک دفترکل توزیع شده (DLT) از تراکنش‌ها محسوب می‌شود که کمی متفاوت‌تر از بلاکچین‌هاست، زیرا از الگوریتم اجماع جدید هشگراف استفاده می‌کند. همان‌طور که در بخش‌های قبلی این مقاله اشاره شد، هدف الگوریتم اجماع هش گراف پردازش و نهایی کردن تراکنش‌های بیشتری، نسبت به شبکه‌های سنتی مانند PoW است که اغلب با تأخیر بالا و سرعت کم پردازش تراکنش‌ها در ثانیه (TPS) روبه‌رو هستند.

در حال حاضر، وضعیت اطلاعات شبکه هدرا فقط در گره‌های اصلی ذخیره می‌شود که توسط اعضای شورای حاکم هدرا اداره می‌شوند. اما قرار است در آینده گره‌های شبکه اصلی بدون مجوز شوند و به کل کاربران شبکه گسترش یابند که این گره‌ها با دستیابی به اجماع در مورد اعتبار و ترتیب تراکنش‌ها، دفتر کل هدرا را ایمن می‌کنند.

در سیستم فعلی هدرا هش‌گراف، دو سرویس اجماع هدرا (HCS) و توکن هدرا (HTS) ارائه می‌‌شوند. سرویس HCS به مشتریان این امکان را می‌دهد که اطلاعات مربوط به تراکنش‌های خود را به شبکه هدرا ارسال کنند تا از نظر زمان‌بندی و سفارش دهی به توافق برسد. تا این مرحله، به گره‌های اجماع برای ذخیره وضعیت مربوط به آن پیام‌ها نیاز نیست. در عوض، وضعیت برنامه یا داده‌ها خارج از زنجیره باقی می‌مانند، جایی که کاربران HCS می‌توانند محرمانگی و کنترل دسترسی را از گره‌های اجماع تضمین کنند. سرویس HTS از توکن‌سازی بومی پشتیبانی می‌کند که به‌موجب آن مشتریان می‌توانند انواع مختلف توکن را ایجاد و مدیریت کنند.

مطالعه بیشتر: پرایوسی کوین چیست؟ معرفی محبوب‌ترین پرایوسی کوین‌های ۲۰۲۳

سوالات پرتکرار درباره مکانیزم اجماع هش گراف