الگوریتم اجماع چیست؟ معرفی انواع الگوریتم اجماع (Consensus Algorithms) در بلاک چین

تصور کنید شبکه‌ای بدون رئیس یا ناظر وجود دارد که صدها یا هزاران کامپیوتر در آن با یکدیگر همکاری می‌کنند و تصمیم می‌گیرند که چه چیزی حقیقت دارد. چطور ممکن است همه این گره‌ها بدون وجود یک قدرت مرکزی به توافق برسند؟ پاسخ در یک مفهوم به نام «الگوریتم اجماع» نهفته است. این الگوریتم‌ها قلب تپنده فناوری بلاک‌چین هستند و بدون آن‌ها هیچ تراکنشی قابل تأیید نیست و هیچ بلوکی به زنجیره اضافه نمی‌شود.

فایل صوتی مقاله را اینجا گوش کنید:

در این مقاله به‌صورت کامل با مفهوم الگوریتم اجماع، کاربرد آن، انواع الگوریتم‌های معروف مانند PoW و PoS و استفاده آن‌ها در بلاکچین‌هایی مانند بیت‌کوین آشنا می‌شویم. اگر می‌خواهی بدانی چرا بلاکچین‌ها امن و غیرمتمرکز هستند و چطور بدون اعتماد به یک نهاد مرکزی فعالیت می‌کنند این مطلب برای توس

الگوریتم اجماع چیست؟

الگوریتم اجماع یا مکانیزم اجماع (Consensus Mechanism) مجموعه‌ای از قواعد و فرآیندهایی است که به گره‌های یک شبکه غیرمتمرکز امکان می‌دهد تا بر سر وضعیت فعلی داده‌ها به توافق برسند. در شبکه‌هایی مانند بلاک‌چین که هیچ کنترل‌کننده مرکزی وجود ندارد این الگوریتم‌ها نقش داور را بازی می‌کنند. هر زمان که قرار باشد تراکنشی تأیید شود یا بلوکی به زنجیره اضافه شود همه گره‌ها باید با استفاده از الگوریتم اجماع به یک نظر مشترک برسند.

پل کهکشانی او ام پی فینکس

دیگه نیازی نیست رمزارزهات رو نقد کنی! پل کهکشانی اوام‌پی فینکس، از رمزارزات کم می‌کنه و تراکنش ریالی انجام می‌ده

همین حالا سفارش بده

الگوریتم‌ اجماع برای یک شبکه بلاک چین عنصری ضروری است، چرا که باعث شده یکپارچگی و امنیت در این سیستم‌های محاسباتی برقرار باشد. این الگوریتم‌ها اهداف و رویه‌های مشخصی دارند که از میان آن‌ها می‌توان برقراری توافق، تعامل، همکاری، حقوق برابر برای هر نود، و مشارکت اجباری هر نود در فرآیند اجماع را نام برد. بنابراین، هدف اصلی در یک الگوریتم اجماع رسیدن به توافق مشترکی است که به نفع تمام عناصر حاضر در شبکه است.

کاربرد الگوریتم اجماع چیست؟

این الگوریتم‌ از بروز حملات، دوباره خرج کردن ارز، ایجاد شاخه‌های متناقض و ورود اطلاعات نادرست جلوگیری می‌کنند. کاربرد الگوریتم اجماع برقراری تعامل و همکاری یکپارچه میان کاربران و کامپیوترها در یک بلاک چین یا بستر غیرمتمرکز است. الگوریتم اجماع این ضرورت را ایجاد می‌کند که تمام عوامل یک سیستم، حتی در صورت غیاب یا از کار افتادگی برخی از آن‌ها، بتوانند تنها بر سر یک حقیقت و صحت اطلاعات به توافق برسند. چنین سیستمی باید در برابر خطا مقاوم (Fault-Tolerant) باشد.

در سیستم‌ها سنتی، یک نهاد به‌تنهایی بر تمام سیستم اشراف و کنترل دارد؛ در اغلب موارد، این نهادها طبق سلیقه و دلخواه خود اقدام به ایجاد تغییرات در سیستم می‌کنند و خبری از یک نظام مدیریتی پیچیده برای رسیدن به توافق چندین مدیر نیست. اما در سیستم‌های غیرمتمرکز همه‌چیز فرق می‌کند. فرض کنیم که در یک پایگاه داده (Database) توزیع شده مشغول به فعالیت هستیم؛ چگونه می‌توان به توافق رسید که چه داده‌هایی به سیستم وارد و ثبت شوند؟

در صنعت کریپتو موجودی حساب کاربران در یک پایگاه داده که همان بلاک چین باشد به ثبت می‌رسد. این مسئله به‌شدت ضروری است که هر عامل فعال در شبکه، یا به بیان دقیق نودها (Node)، نسخه صحیح و یکپارچه از آن بلاک چین را همیشه در اختیار داشته باشد؛ در غیر این صورت شبکه به‌سرعت دچار تناقض‌های اطلاعاتی و در نتیجه، زیر سوال‌رفتن هدف اصلی در استفاده از رمزارزها می‌شود.

آشنایی با انواع الگوریتم اجماع

الگوریتم‌های اجماع متنوعی در دنیای بلاکچین وجود دارند که هرکدام تلاش می‌کنند توازن مناسبی میان امنیت، سرعت، مقیاس‌پذیری و عدم تمرکز ایجاد کنند. انتخاب میان آن‌ها بستگی به نوع شبکه، اهداف پروژه و منابع در دسترس دارد. در ادامه با سه نمونه پرکاربرد از الگوریتم‌های اجماع آشنا می‌شویم.

الگوریتم اثبات کار (PoW)

یکی از ابتدایی‌ترین و پرکاربردترین الگوریتم‌های اجماع که اولین بار توسط بیت‌کوین معرفی شد. در این مدل، ماینرها باید معادلات ریاضی پیچیده‌ای را حل کنند تا بلاک جدیدی به بلاکچین اضافه کنند. این فرایند امنیت بسیار بالایی دارد اما مصرف برق و سخت‌افزار زیادی نیاز دارد.

الگوریتم اثبات سهام (PoS)

در این الگوریتم، تأییدکنندگان به‌جای استفاده از توان پردازشی، با قفل‌کردن مقداری از ارز خود در شبکه (استیک‌کردن) در فرآیند اجماع شرکت می‌کنند. هرچه میزان سهام بیشتر باشد، شانس بیشتری برای ساخت بلاک خواهند داشت. مصرف انرژی بسیار کمتر از PoW است و مقیاس‌پذیری بهتری دارد.

الگوریتم اثبات سهام نیابتی (DPoS)

DPoS نسخه‌ای بهینه‌شده از PoS است که در آن کاربران به تعداد مشخصی از نمایندگان رأی می‌دهند تا فرآیند تولید بلاک و تأیید تراکنش‌ها را انجام دهند. سرعت بسیار بالا و توان پردازش زیاد از مزایای آن است اما به‌دلیل تعداد محدود نمایندگان، تمرکزگرایی بیشتری دارد.

الگوریتم اثبات اعتبار (PoA)

در این مدل، نودهای خاصی که هویت آن‌ها قبلاً تأیید شده است اجازه دارند تراکنش‌ها را تأیید کنند و بلاک جدید بسازند. برای شبکه‌های سازمانی یا خصوصی بسیار مناسب است چون سرعت بالا، عملکرد پایدار و کنترل‌پذیری بیشتری فراهم می‌کند. با این حال نسبت به سایر الگوریتم‌ها غیرمتمرکز نیست.

الگوریتم اثبات ظرفیت (PoC)

در PoC به‌جای قدرت پردازشی از فضای ذخیره‌سازی هارد دیسک استفاده می‌شود. کاربران با ذخیره داده‌های خاصی روی هارد، در فرآیند ساخت بلاک شرکت می‌کنند. این روش نسبت به PoW مصرف انرژی کمتری دارد و برای کسانی که سخت‌افزار قدرتمند ندارند هم مناسب‌تر است.

الگوریتم اثبات سوزاندن (PoB)

در این الگوریتم، شرکت‌کنندگان برای اثبات تعهد خود، بخشی از ارز دیجیتالشان را به‌صورت غیرقابل‌بازیابی می‌سوزانند. با این کار حق مشارکت در اجماع را کسب می‌کنند. این روش با هدف کنترل عرضه و افزایش ارزش دارایی طراحی شده اما مشارکت بلندمدت‌تری را می‌طلبد.

الگوریتم اثبات فعالیت (PoA)

نوعی الگوریتم ترکیبی است که عناصر PoW و PoS را با هم ترکیب می‌کند. ابتدا ماینرها با حل معادله بلاکی را پیدا می‌کنند (مانند PoW) و سپس تعدادی از نودهای منتخب (بر اساس PoS) آن بلاک را امضا و تأیید می‌کنند. هدف این مدل ایجاد تعادل میان امنیت، تمرکززدایی و مصرف انرژی است.

الگوریتم اثبات هویت (PoI)

در این مدل، مشارکت‌کنندگان بر اساس رفتارشان در شبکه، مثل تعامل، سابقه مشارکت یا میزان اعتماد، امتیاز کسب می‌کنند. بیشتر در شبکه‌های اجتماعی یا سیستم‌های بر پایه شهرت استفاده می‌شود. تمرکز آن بر انگیزه‌بخشی به فعالیت واقعی و مفید در شبکه است.

کدام الگوریتم اجماع در بیت‌کوین استفاده می‌شود؟

بیت‌کوین از الگوریتم اجماع اثبات کار (Proof of Work) استفاده می‌کند. این الگوریتم با ایجاد رقابت میان ماینرها، فرآیند تولید بلوک‌های جدید را بر اساس توان پردازشی پیش می‌برد. ماینری که زودتر از بقیه معادله رمزنگاری را حل کند، بلاک جدید را به زنجیره اضافه می‌کند و پاداش دریافت می‌نماید.

با وجود انتقادات زیادی که به مصرف انرژی بالای PoW وارد شده، این الگوریتم همچنان یکی از امن‌ترین روش‌های اجماع در دنیای بلاکچین محسوب می‌شود. ساختار رقابتی، هزینه بالای حمله و مقاومت در برابر دستکاری باعث شده PoW به‌عنوان یک مدل قابل اعتماد برای حفظ یکپارچگی بیت‌کوین باقی بماند.

 چرا الگوریتم اجماع سنگ‌بنای بلاکچین است؟

الگوریتم اجماع نقشی فراتر از یک سازوکار فنی دارد. این الگوریتم پایه‌گذار اعتماد در شبکه‌های غیرمتمرکز است. بدون وجود آن‌ها، هیچ تراکنشی اعتبار نمی‌یابد و هیچ بلاکی با اطمینان به زنجیره افزوده نمی‌شود.

مدل‌های مختلف اجماع مانند PoW، PoS و DPoS هر کدام تلاش می‌کنند تا ترکیبی از امنیت، سرعت و عدم تمرکز را ارائه دهند. شناخت این الگوریتم‌ها برای درک بهتر فناوری بلاکچین، انتخاب پروژه‌های مناسب و حتی طراحی راهکارهای جدید اهمیت زیادی دارد.

در نهایت، انتخاب نوع الگوریتم اجماع بستگی به اولویت‌های یک پروژه دارد. آیا تمرکز روی امنیت است یا مقیاس‌پذیری؟ آیا مصرف انرژی دغدغه اصلی است یا سرعت تراکنش‌ها؟ پاسخ به این پرسش‌ها مسیر توسعه را مشخص می‌کند و به ما دید روشن‌تری از آینده بلاکچین می‌دهد.

سوالات شما در رابطه با مقاله الگوریتم اجماع