معرفی الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) ؛ مکانیزم اجماع اختصاصی سولانا

الگوریتم اثبات تاریخچه (Proof of History / PoH)، یکی از روش‌هایی است که شبکه‌های بلاک‌چین از طریق آن، مدت‌زمان سپری‌شده بعد از تشکیل هر بلوک را تاییدکرده تا داده‌های مربوطه را به‌دقت صحت‌سنجی و ثبت کنند.

اثبات تاریخچه، یک الگوریتم اجماع منحصربه‌فرد است که در مکانیزم خود، مفهوم «زمان» را همراه با یک «تابع تاخیر قابل تایید» ادغام کرده است. این الگوریتم، یک برچسب زمانی را به هر بلوک اختصاص داده و بر اساس آن، از یک تابع تاخیر قابل تایید استفاده کرده تا نشان دهد برچسب زمانی مربوطه، در یک بازه زمانی مشخص ایجاد شده است.

سولانا که یکی از قدرتمندترین بلاک‌چین‌های حال حاضر دنیا با توان عملیاتی ۵۰,۰۰۰ تراکنش در هر ثانیه است، از الگوریتم POH جهت اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده می‌کند و از این طریق، توانسته در برابر همتاهای قدیمی‌تر خود پیشرفتی چشم‌گیر داشته باشد.

در این مقاله از صرافی ارز دیجیتال او ام پی فینکس، ابتدا نگاهی به مفهوم الگوریتم اثبات تاریخچه انداخته و سپس به نحوه عملکرد آن در بلاک‌چین و ویژگی‌ها و کاربردهای آن می‌پردازیم.

الگوریتم اجماع اثبات تاریخچه چیست؟

الگوریتم PoH را مثل یک ساعت غیرمتمرکز یا مرجع جهانی برای زمان فرض کنید. اثبات تاریخچه، رویکردی نوین ویژه شبکه‌های بلاک‌چین تعریف کرده که با استفاده از آن، می‌توان جدول زمانی تراکنش‌ها و ترتیب زمانی رویدادهای شبکه را پیگیری کرد.

بلاک‌چین‌ها با استفاده از این مکانیزم، می‌توانند تاریخچه‌ای از وقایع و داده‌ها را ثبت کنند که در نقش یک سند اثبات عمل می‌کند. از طریق الگوریتم اثبات تاریخچه، می‌توان گفت که: «بله این رویداد در این زمان خاص، واقعاً اتفاق افتاده است.»

این الگوریتم یا مکانیزم در سیستم‌های بلاک‌چینی، اطمینان حاصل می‌کند که داده‌ها به‌طور دقیق ثبت شده‌اند و قابلیت تغییر در آن‌ها وجود ندارد.

چنین دستاوردی، از طریق توابع هش (Hash) و ساخت نوعی «اثر انگشت» منحصربه‌فرد برای مجموعه‌ای از داده‌ها مثل تراکنش‌های ارز دیجیتال محقق می‌شود. سپس این اطلاعات در یک بلوک ذخیره شده و توسط نودهای بلاک‌چین مورد اعتبارسنجی و تایید قرار می‌گیرد. نودها این اصطلاحاً اثر انگشت را با وضعیت فعلی داده‌های بلاک‌چین مقایسه کرده تا بتوانند صحت و دقت آن را تایید کنند.

از جایی که مقادیر تابع هش قطعی و غیرقابل دست‌کاری هستند، هرگونه تغییری در داده‌های مربوطه منجر به ایجاد یک اثر انگشت متفاوت خواهد شد. در ادامه، این خروجی توسط نودهای شبکه به‌عنوان یک داده «تقلبی» شناسایی شده و بلوک مربوطه از فرآیند ثبت در شبکه حذف می‌شود.

همگام‌سازی یک ترتیب زمانی دقیق از تراکنش‌ها در شبکه‌های غیرمتمرکز مثل بلاک‌چین‌ها، یک چالش فوق‌العاده مهم و حیاتی به‌شمار می‌آید. اکثر بلاک‌چین‌ها، با ترتیب‌بندی بلوک‌ها از طریق یک شبکه ارتباطی گسترده میان نودها به این دستاورد می‌رسند. اما چنین رویکردی، به‌ویژه زمانی که تعداد نودها بالا می‌رود، در عملیات شبکه تاخیر ایجاد کرده و سرعت فرآیند تکمیل تراکنش‌ها را کاهش می‌دهد.

«آناتولی یاکوونکو» (Anatoly Yakovenko)، بنیان‌گذار سولانا (Solana)، موفق شد چاره‌ای برای حل این مشکل پیدا کند. وی نوعی راه‌کار رمزنگاری‌شده را معرفی کرد که تاریخچه‌ای از تراکنش‌ها را ثبت و ارائه می‌کرد.

بلاک‌چین سولانا از طریق ثبت یک برچسب زمانی (Timestamp) قابل تایید به هر تراکنش، درواقع یک ترتیب زمانی رمزنگاری‌شده از رویدادهای شبکه را ایجاد می‌کند که در آن، نیازی به فرآیند اجماع همیشه‌ در‌ اجرا میان نودهای شبکه جهت تایید زمان یا ترتیب این رویدادها نیست.

این راه‌کار که تحت عنوان اثبات تاریخچه شناخته می‌شود، به اصلی‌ترین ویژگی تمییزدهنده سولانا از همتاهای خود شد. بلاک‌چین سولانا با استفاده از الگوریتم PoH، به دستاوردهای بزرگی از جمله تقویت سرعت شبکه در عین از بین‌نرفتن تمرکززدایی ساختار شبکه رسیده است. اما نحوه عملکرد این مکانیزم چگونه است؟

الگوریتم اثبات تاریخچه چگونه کار می‌کند؟

اثبات تاریخچه، یک راه‌کار جهت ارتقای مقیاس‌پذیری ویژه بلاک‌چین‌های پرکاری است که تاریخچه بزرگی را در اختیار دارند و می‌خواهند داده‌های آن‌ها به‌صورت امن ثبت شوند و قابل اعتبارسنجی باشند.

این مکانیزم یک برچسب زمانی ویژه هر بلوک تولید می‌کند و سپس از یک تابع تاخیر قابل تایید (Verifiable Delay Function / VDF) استفاده کرده تا ثابت کند این برچسب زمانی، در مدت‌زمان مشخصی تولید شده است. این مقدار، درواقع برگرفته از هش اثبات تاریخ قبلی و بلوک فعلی است.

زنجیره‌ این برچسب‌های زمانی تحت عنوان «زنجیره زمان» (Timechain) شناخته می‌شود و قابلیت اثبات این را دارد که بلوک‌ها، در یک نقطه زمانی مشخصی به بلاک‌چین افزوده و ثبت شده‌اند. هر برچسب زمانی، پس از تولید در شبکه منتشر می‌شود تا نودها آن را اعتبارسنجی و ذخیره کنند.

در این‌جا، تابع VDF هم یک تابع رمزنگاری‌شده است که محاسبه آن به نیروی کامپیوتری زیادی نیاز دارد، اما فرآیند اعتبارسنجی آن ساده و آسان است. نودهای شبکه می‌توانند به‌راحتی تایید کنند که برچسب‌های زمانی در مدت‌زمانی مشخص و صحیح تولید شده و قبل از اضافه‌شدن بلوک مربوطه به بلاک‌چین به‌وجود نیامده‌اند.

شبکه سولانا با استفاده از الگوریتم اثبات تاریخچه، در سطح قابل‌توجهی حجم اطلاعات مورد نیاز جهت ذخیره‌سازی و اعتبارسنجی را کاهش داده که باعث شده شبکه بتواند تراکنش‌ها و امور کاربرهای بیشتری را انجام دهد.

در سیستم‌های سنتی که با مکانیزم‌های اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) فعالیت می‌کنند، بلوک‌ها تحت یک فرآیند رأی‌گیری سراسری بین نودها تولید شده که نیازمند اجماع روی برچسب زمانی هر بلوک و ترتیب ثبت آن‌ها است.

اما الگویتم PoH در بلاک‌چین سولانا، ابتدا تراکنش‌ها را ترتیب‌گذاری کرده و فرآیند مذکور را حذف کرده است. این یعنی که نودهای اعتبارسنج بدون نیاز به صبرکردن جهت انجام فرآیند اجماع سراسری، می‌توانند تراکنش‌ها را در لحظه ارسال به شبکه پردازش کنند. به این ترتیب، زمان ارتباط‌گرفتن بین نودها کاهش یافته و فرآیند اعتبارسنجی سریع‌تر و بهینه‌تر می‌شود.

در نتیجه، فرآیند اجماع در سولانا سرعت بیشتری نسبت به بلاک‌چین‌های بیت کوین یا اتریوم داشته و علت هم این‌جا است که هر نود، به یک ترتیب زمانی قابل تایید یکسان دسترسی دارد؛ به این معنی که زمان تشکیل هر بلوک، قابل پیش‌بینی بوده و سریع انجام می‌شود.

این زمان در شبکه سولانا ۴۰۰ میلی‌ثانیه برآورد شده که در مقایسه با سیستم‌های متمرکز فوق‌العاده سریع‌تر است. الگوریتم اثبات تاریخچه با حل مشکل همگام‌سازی، به شبکه سولانا اجازه داده هزاران تراکنش را در هر ثانیه، با حفظ پایداری عملکرد شبکه پردازش کند.

فرصت‌های آینده برای الگوریتم اجماع اثبات تاریخ

برای این‌که تصویر بهتری از چشم‌انداز آینده الگوریتم اثبات تاریخچه و کاربردهای آن در عصر دیجیتال داشته باشیم، بهتر است نگاهی به ویژگی‌های فعلی آن در کنار فناوری بلاک‌چین بیاندازیم.

تراکنش‌های سریع

شبکه‌های بلاک‌چین با استفاده از الگوریتم اثبات تاریخچه، می‌توانند در هر ثانیه هزاران تراکنش را پردازش کنند؛ این یعنی که اپلیکیشن‌های مبتنی بر این فناروی‌ها، هیچ تاخیری در عملیات خود نخواهند داشت و یک اپلیکیشن مالی، مثل یک شبکه اجتماعی مانند اینستاگرام عمل خواهد کرد.

به‌علاوه، این قابلیت‌ها می‌توانند با ارائه پرداخت‌های ارز دیجیتال، در نهایت جایگزین شبکه‌های غول دنیا یعنی ویزا (VISA) و مسترکارت (Mastercard) شوند. این عملیات سریع در حوزه‌های گیمینگ، دیفای (DeFi) و اپلیکیشن‌های آنلاین بیشترین استفاده را دارند.

کارمزدهای ارزان‌تر

از جایی که این مکانیزم عملکردی بهینه دارد، کارمزدهای انجام تراکنش از طریق آن نیز در سطح کمی قرار دارند. این یعنی که در زمینه ریزپرداخت‌ها مثل پاداش‌دادن به کاربرهای یک پلتفرم یا خرید اشتراک‌های کم‌قیمت، یک گزینه ایده‌آل محسوب می‌شود.

این ویژگی الگوریتم PoH، در کشورهای در حال توسعه که کوچک‌ترین هزینه هم اهمیت زیادی دارد، می‌‌تواند بسیار کارآمد واقع شود.

استفاده همگانی

شبکه‌های بلا‌ک‌چین با استفاده از این مکانیزم، می‌توانند به میلیون‌ها کاربر در لحظه خدمات ارائه دهند که این مسئله تا قبل از این یک چالش فوق‌العاده بزرگ محسوب می‌شد.

این یعنی که، می‌توان شبکه‌های اجتماعی در بستر چنین بلاک‌چین‌هایی راه‌اندازی کرد و پلتفرم‌های فعال در حوزه توکن‌های NFT، بازی‌های ویدیویی و متاورس هم می‌توانند توان عملیاتی خود را ارتقا دهند. حتی سیستم‌های دولتی نیز می‌توانند از این طریق جهت ثبت اطلاعات هویتی شهروندان، رأی‌گیری‌ها یا ثبت اسناد اقدام کنند.

دنیای وب ۳

الگوریتم اثبات تاریخچه می‌تواند در نقش ستون فقرات نسل جدید اینترنت یعنی وب ۳ عمل کند. این یعنی که اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز در دیفای، امور مالی را بدون لحظه‌ای تاخیر انجام می‌دهند و اطلاعات لحظه‌ای مورد نیاز را به‌راحتی گرفته و نمایش می‌دهند.

در مجموع، تجربه کاربری افراد بسیار روان‌تر شده و بهبود یافته و حتی افرادی که دانش یا تخصص کافی در دنیای وب ۳ و بلاک‌چین را ندارند هم، می‌توانند به‌راحتی از این‌گونه اپلیکیشن‌ها استفاده کنند.

سازگاری با محیط‌زیست

بلاک‌چینی مثل سولانا که از مکانیزم اثبات تاریخچه استفاده می‌کند، سطح مصرف انرژی بسیار کمتری نسبت به بیت کوین دارد.

این سازگاری با محیط‌زیست، باعث شده الگوریتم PoH و پلتفرم‌های مبتنی بر آن، حمایت قانون‌گذاران را داشته باشند. همچنین، کاربران زیادی در دنیا وجود دارند که مصرف کم انرژی، مهم‌ترین نقطه قوت پلتفرم مربوطه از نظر آن‌ها است و حتی سرمایه‌گذاران سازمانی هم، توجه ویژه‌ای به این دست پروژه‌ها دارند.

سخن پایانی در مورد الگوریتم اجماع اثبات تاریخچه

پیاده‌سازی الگوریتم PoH در بلاک‌چین سولانا، چندین مزیت برای این شبکه به‌همراه داشته است. اصلی‌ترین مزیت استفاده از این تکنیک، ارتقای سطح مقیاس‌پذیری شبکه بوده، چراکه فرآیند اعتبارسنجی تراکنش‌ها بهینه شده و در عین حال، فضای ذخیره کمتری برای ثبت آن‌ها نیاز است.

این مکانیزم اجماع، در مصرف انرژی هم فوق‌العاده بهینه بوده و انتشار گازهای کربنی توسط بلاک‌چین‌های مبتنی بر اثبات تاریخچه، به حداقل رسیده است.

اما در این بین، شاید مهم‌ترین نقص این مکانیزم نیاز به یک نهاد شخص ثالث معتمد، یعنی همان تولیدکننده سند اثبات تاریخچه (PoH Generator) است که مقادیر هش مورد نیاز برای هر بلوک را تولید می‌کند. این تولیدکننده، نقش مهمی در تامین امنیت و پایداری عملکرد شبکه ایفا می‌کند و از این رو در صورت خطا در این بخش، فعالیت سایر قسمت‌های شبکه دچار اختلال خواهد شد.

در نهایت، باید گفت که الگوریتم اثبات تاریخچه سولانا، توانسته در نقش یه جایگزین امیدوارکننده برای مکانیزم‌های اجماع سنتی مثل اثبات کار بیت کوین و اثبات سهام اتریوم ظاهر شود. با این‌که این مکانیزم هم معایب ویژه خود را دارد، موفق شده دستاورهای بزرگی را در زمینه سرعت، توان عملیاتی و بهینه‌سازی فناوری بلاک‌چین رقم زند.

تعداد این مکانیزم‌ها یا روش‌های اجماع کم نیست و مادامی که فناوری بلاک‌چین سیر تکامل خود را در صنایع مختلف می‌گذارند، طراحی منحصربه‌فرد هر یک از این تکنیک‌ها، پیامدها و اثرات ویژه خود را روی بلاک‌چین‌ها از نظر امنیت، دسترسی و بقای آن‌ها دارند.

طی این مسیر رشد و توسعه، اثبات تاریخچه سولانا توانسته بهترین پتانسیل را جهت رفع محدودیت‌های موجود نشان دهد و به یک پرچم‌دار در زمینه نوآوری در دنیای بلاک‌چین تبدیل شود.

در این مقاله از او ام پی فینکس، به بررسی مفهوم الگوریتم اثبات تاریخچه، نحوه عملکرد و کاربردهای آن پرداختیم. در صورتی که پیرامون این مطلب سوال، پیشنهاد و یا انتقادی دارید، خواهشمندیم در بخش نظرات دیدگاه خود را با ما و سایر کاربران به اشتراک بگذارید.

سوالات متداول در مورد الگوریتم اثبات تاریخچه