همه‌چیز درباره الگوریتم اثبات تاریخچه (POH)؛ سازوکار، مزایا و کارآیی

دستیابی به اجماع و اطمینان از یکپارچگی توالی تراکنش‌ها، یکی از مسائل حیاتی و تعیین‌کننده در حوزه فناوری بلاک‌چین است. الگوریتم اثبات تاریخچه (POH)، به‌عنوان یکی از رویکردهای نوآورانه در این زمینه، طی سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است. این مکانیزم، مثل یک ساعت غیرمتمرکز عمل می‌کند و یک روش رمزنگاری نوین برای تأیید توالی زمانی رویدادها ارائه می‌دهد. ترکیب این الگوریتم با سایر مکانیزم‌های اجماع، روشی کارآمد را برای افزایش سطح مقیاس‌پذیری و امنیت شبکه‌های بلاک‌چین معرفی می‌کند.

این مقاله از بلاگ صرافی ارز دیجیتال او ام پی فینکس، به شما کمک می‌کند با سازوکار، مزایا، چالش‌ها و کاربردهای اصلی این الگوریتم جدید آشنا شوید.

الگوریتم اثبات تاریخچه چیست؟

الگوریتم اثبات تاریخچه (Proof of History) یا به‌اختصار POH، یک رویکرد جدید در فناوری بلاک‌چین است که برای اطمینان از صحت و یکپارچگی داده‌های تاریخی از طریق تأیید گذر زمان بین رویدادهای مختلف طراحی شده‌است. به بیان ساده‌تر، الگوریتم POH، یک ساعت رمزنگاری‌شده بر بستر شبکه بلاک‌چین است که برای نشان‌دادن زمان اجرای هر تراکنش، کلیه تراکنش‌های شبکه را با مهرزمانی مخصوصی موسوم به هش، علامت‌گذاری می‌کند.

نکته مهمی که باید در نظر گرفت این است که برخلاف الگوریتم‌های اجماع سنتی مانند اثبات کار (PoW) یا اثبات سهام (PoS)، اثبات تاریخچه یک الگوریتم اجماع مستقل نیست، بلکه یک جزء مکمل است که هدف آن، دستیابی آسان به ترتیب تراکنش‌ها و ارتقای سطح یکپارچگی داده‌ها عنوان شده‌است.

کدام بلاک‌چین از الگوریتم اثبات تاریخچه POH استفاده می‌کند؟

الگوریتم اثبات تاریخ (POH) یک نوآوری رمزنگاری است که برای اولین بار در سال ۲۰۱۷ توسط آناتولی یاکوونکو (Anatoly Yakovenko) به‌عنوان یک مکانیسم «پیش‌اجماع» (pre-consensus mechanism) برای رفع محدودیت‌های بلاک‌چین‌های سنتی، مانند بیت کوین و اتریوم پیشنهاد شد. یاکوونکو سیستمی را متصور شد که می‌تواند گذر زمان بین رویدادها را به‌صورت رمزنگاری اثبات کرده و امکان اعتبارسنجی سریع‌تر و کاهش تأخیر در پردازش تراکنش‌ها را فراهم کند.

این مفهوم بعداً در کنار الگوریتم اثبات سهام (PoS)، در معماری شبکه بلاک‌چین سولانا (Solana) ادغام شد و یک مدل ترکیبی ایجاد کرد که ترکیبی از کارایی POH با امنیت PoS بود. به این ترتیب، در حال حاضر، شبکه سولانا تنها شبکه بلاک‌چینی است که از این الگوریتم به‌عنوان بخشی از مکانیسم اجماع خود استفاده می‌کند.

الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History ) چگونه کار می کند؟

الگوریتم اثبات تاریخچه (POH) در شبکه بلاک‌چین سولانا، رویدادها را بر اساس زمان مرتب می‌کند و هر تراکنش را در جایگاه زمانی خود قرار می‌دهد. این الگوریتم نیازی به اجماع مداوم ندارد و اعتبارسنج‌ها (Validator) تراکنش‌ها را به بلاک‌چین اضافه می‌کنند. استفاده از توابع هش مانند SHA256، خروجی غیرقابل پیش‌بینی ایجاد کرده و نیاز به تایید مداوم رویدادها را کاهش می‌دهد. در ادامه این بخش، مراحل مختلف سازوکار این مکانیسم نوآورانه را با هم بررسی می‌کنیم:

الگوریتم اثبات تاریخچه با استفاده از توابعی موسوم به VDF، به هر بلوک یک مهر زمانی (Timestamp) اختصاص می‌دهد که درحقیقت، هش‌هایی هستند که به مهر زمانی بلوک قبلی و داده‌های بلوک فعلی وابسته‌اند.

این کار تضمین می‌کند که مهرهای زمانی در یک بازه زمانی خاص تولید شده‌اند و دستکاری آن‌ها برای مهاجمان کار بسیار دشواری است. دستکاری یک هش مستلزم محاسبه مجدد همه هش‌های قبلی و افزودن یک لایه امنیتی اضافی است.

نکته مهمی که شاید قبلاً نمی‌دانستید این است که الگوریتم اثبات تاریخچه به یک تابع هش متوالی مقام در برابر پیش‌تصویر (Sequential Preimage Resistant Hash Function) متکی است که در آن، هر هش به هش قبلی وابسته است و نمی‌توان هش‌ها را به‌صورت موازی یا تصادفی تولید کرد. این ویژگی باعث می‌شود تولید هش‌ها به‌صورت زنجیره‌ای و پشت سر هم انجام شود. ضمن اینکه، به‌واسطه این ویژگی، درصورت در اختیار داشتن هش یک داده، نمی‌توان داده اصلی را حدس زد یا محاسبه کرد. مجموع این عوامل، امنیت و غیرقابل‌تغییر بودن سیستم را تضمین می‌کند.

در مرحله بعد، مهر زمانی تولیدشده، در سراسر شبکه پخش می‌شود و به همه گره‌ها اجازه می‌دهد آن را تأیید و ذخیره کنند. این امر توافق در مورد ترتیب رویدادها، بدون ارتباط مستقیم بین گره‌ها را تضمین می‌کند.

در شبکه سولانا، تمام رویدادها و تراکنش‌ها با استفاده از تابع SHA256 رمزنگاری می‌شوند. این تابع یک ورودی را گرفته و یک خروجی منحصر‌به‌فرد ایجاد می‌کند که پیش‌بینی یا بازسازی آن بسیار دشوار است. سپس خروجی هر تراکنش به عنوان ورودی برای هش بعدی استفاده می‌شود و این فرآیند به‌صورت زنجیره‌ای ادامه پیدا می‌کند. این زنجیره طولانی از تراکنش‌های رمزنگاری‌شده، بدون نیاز به برچسب‌های زمانی رایج، به‌راحتی توسط اعتبارسنج‌ها ثبت می‌شود. علاوه بر این، فرآیند هشینگ به یک بازه زمانی مشخص نیاز دارد که اعتبارسنج‌ها می‌توانند از آن برای تأیید گذر زمان استفاده کنند.

نحوه ایجاد Timestamps و ارتباط آن با تراکنش

فرض کنید می‌خواهیم یک دنباله از اعداد ایجاد کنیم که هر عدد به عدد قبلی وابسته باشد. برای این کار از تابع هش استفاده می‌کنیم.

• شروع با یک عدد اولیه:

عدد اولیه: ۱۲۳۴۵

این عدد را هش می‌کنیم:

• تولید عدد بعدی

عدد بعدی را با استفاده از هش عدد قبلی تولید می‌کنیم:

• ادامه فرایند

این کار را ادامه می‌دهیم:

حالا یک دنباله از اعداد داریم:

• ثبت رویدادها:

هر رویداد (مثلاً یک تراکنش) را به یکی از این اعداد مرتبط می‌کنیم. مثلاً:

رویداد ۱: در زمان A1B2C3 اتفاق افتاد.

رویداد ۲: در زمان D4E5F6 اتفاق افتاد.

• تأیید ترتیب:

حال اگر کسی ادعا کند رویداد ۲ قبل از رویداد ۱ اتفاق افتاده‌است، می‌توانیم با نگاه‌کردن به دنباله هش‌ها ثابت کنیم که این ادعا نادرست است، زیرا D4E5F6 بعد از A1B2C3 تولید شده‌است.

سولانا به‌لطف این فرآیند اعتبارسنجی ساده و سریع، تراکنش‌ها را به‌طور کارآمد تأیید می‌کند. این فرآیند در مقایسه با الگوریتم‌های اثبات کار و اثبات سهام، بسیار سریع‌تر است. در حالی که بیت‌کوین و اتریوم در بهترین حالت بین ۲۰ تا ۳۰ تراکنش در ثانیه را پردازش می‌کنند، سولانا با کمک الگوریتم اثبات تاریخچه (POH) و اثبات سهام (PoS)، توانایی پردازش تراکنش‌های بسیار بیشتری را دارد.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات تاریخ

 مزایا

مقیاس‌پذیری و سرعت بالا: POH به‌طور قابل توجهی مقیاس‌پذیری شبکه‌های بلاک‌چین را با امکان انجام هزاران تراکنش در ثانیه افزایش می‌دهد. این امر از طریق تأیید کارآمد تراکنش‌های گذشته و به‌حداقل رساندن الزامات ذخیره‌سازی داده‌ها به دست می‌آید.

بهره‌وری انرژی: در مقایسه با الگوریتم‌های اجماع سنتی، اثبات تاریخ از نظر انرژی بسیار کارآمد است و ردپای کربن شبکه‌های بلاک‌چین را کاهش می‌دهد.

امنیت: الگوریتم اثبات تاریخچه، امنیت شبکه با کمک توابع VDF تامین می‌شود، زیرا این توابع دستکاری مُهرهای زمانی را برای مهاجمان دشوار نموده و یکپارچگی بلاک‌چین را تضمین می‌کنند.

مقرون‌به‌صرفه بودن: POH با به‌حداقل‌رساندن نیاز به منابع محاسباتی برای دستیابی به اجماع، هزینه‌های تراکنش را کاهش می‌دهد.

معایب

پیچیدگی: POH شامل فرآیندهای رمزنگاری پیچیده است که درک و پیاده سازی آن به تخصص فنی بالایی نیاز دارد. این پیچیدگی می‌تواند منجر به اشکالات یا آسیب‌پذیری‌های احتمالی شود.

الزامات سخت‌افزاری: استفاده از VDFها نیازمند سخت‌افزارهای قدرتمند است. این امر به‌نوبه‌خود، هزینه مشارکت شبکه را افزایش می‌دهد و باعث محدودشدن تمرکززدایی شبکه می‌شود، زیرا فقط گره‌های مجهز قادر به مشارکت در شبکه هستند.

ریسک متمرکزسازی: الگوریتم اثبات تاریخچه برای ایجاد توالی‌های زمانی، به یک مولد شخص ثالث قابل اعتماد متکی است که می‌تواند یک نقطه شکست باشد و ریسک متمرکزشدن را افزایش دهد.

پذیرش محدود: POH یک مکانیسم اجماع نسبتاً جدید است و به‌طور گسترده مورد بررسی و آزمایش قرار نگرافته‌است. این وضعیت ممکن است پذیرش و قابلیت اطمینان آن را محدود کند.

چالش‌های الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History)

الگوریتم اثبات تاریخ (POH) اگرچه روشی نوآورانه و کارآمد است، اما با چالش‌های متعددی مواجه است که برای پذیرش گسترده‌تر و ارتقای سطح قابلیت اطمینان آن، باید بادقت مورد توجه قرار بگیرند.

فرآیندهای رمزنگاری پیچیده، به‌ویژه استفاده از توابع VDF که برای تولید مُهرهای زمانی به توان محاسباتی قابل‌توجهی نیاز دارند، اگر به‌درستی مدیریت نشود، می‌تواند باگ‌ها یا آسیب‌پذیری‌های احتمالی را افزایش دهد. ضمن اینکه ماهیت پیچیده POH به سطح بالایی از تخصص فنی نیاز دارد که می‌تواند برای برخی از توسعه‌دهندگان و کاربران مانعی جدی باشد.

نیاز به سخت‌افزارهای قدرتمند برای محاسبه مهرهای زمانی و افزایش هزینه مشارکت، وابستگی به نهادهای مورد اعتماد و ریسک متمرکزشدن شبکه و همچنین، پذیرش و آزمایش محدود، چالش‌های مهمی هستند که پذیرش گسترده و قابلیت اطمینان الگوریتم POH در شبکه‌های بلاک‌چین را با محدودیت مواجه کرده‌است.

تفاوت الگوریتم  POH با  الگوریتم POW 

در اینجا مقایسه دقیقی بین الگوریتم‌های اثبات تاریخ (POH) و اثبات کار (PoW) خواهیم داشت:

گفتیم که الگوریتم اثبات تاریخچه (POH) برای ایجاد یک جدول زمانی قابل تأیید از رویدادها در یک شبکه بلاک‌چین طراحی شده‌است. این الگوریتم از توابع VDF برای تعیین مهرزمانی هر بلوک استفاده می‌کند و اطمینان می‌دهد که همه گره‌ها در مورد ترتیب رویدادها بدون نیاز به ارتباط مستقیم، اتفاق‌نظر دارند. فراموش نکنید که POH، خود یک الگوریتم اجماع نیست، اما با ارائه یک ساعت غیرمتمرکز به دستیابی به اجماع کمک می‌کند.

در مقابل، الگوریتم اثبات کار (PoW) یک مکانیسم توافقی است که برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلوک‌های جدید، مشارکت‌کنندگان شبکه را ملزم به حل معماهای پیچیده ریاضی می‌کند. این فرآیند تحت عنوان ماینینگ (mining) شناخته می‌شود. در الگوریتم اثبات کار، امنیت و یکپارچگی بلاک‌چین با ایجاد هزینه محاسباتی برای تغییر تراکنش‌های گذشته تضمین می‌شود.

تفاوت الگوریتم POH با الگوریتم POS

بعد از آشنایی با ویژگی‌های اصلی مکانیزم اجماع اثبات کار، وقت آن است که مقایسه دقیقی نیز بین الگوریتم‌های اثبات تاریخچه (POH) و اثبات سهام (PoS) انجام دهیم. ویژگی‌های کلیدی هر یک از این سه الگوریتم در جدول بالا ارائه شده‌است.

یکی از تفاوت‌های کلیدی دو الگوریتم مورد بررسی، به مسئله هدف و عملکرد هر یک برمی‌گردد. گفتیم که الگوریتم اثبات تاریخچه (POH) بر ایجاد یک جدول زمانی قابل تأیید برای اطمینان از ترتیب رویدادها در یک بلاک‌چین تمرکز دارد. ولی الگوریتم اثبات سهام (PoS) به‌عنوان یک الگوریتم اجماع، برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایمن‌سازی بلاک‌چین با انتخاب اعتبارسنج‌ها کار می‌کند.

الگوریتم اثبات تاریخ از VDFها برای تولید مهرهای زمانی استفاده می‌کند که برای ایجاد یک رکورد تاریخی، به هم متصل می‌شوند. این فرآیند به توان محاسباتی قابل توجهی نیاز ندارد. در مقابل، PoS شامل تاییدکنندگانی است که بر اساس سهام خود، بلوک‌ها را پیشنهاد می‌کنند و به آن‌ها رأی می‌دهند. با این توضیح، هر دو الگوریتم از نظر مصرف انرژی کارآمد هستند و البته از مقیاس‌پذیری بالایی نیز نسبت به اثبات کار برخوردارند.

لازم به ذکر است، درحالی‌که اثبات تاریخچه فقط در شبکه سولانا کاربرد دارد، PoS به‌طور گسترده در شبکه‌هایی مثل اتریوم، پولکادات و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تعیین ترتیب زمانی معاملات با الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History)

الگوریتم اثبات تاریخ (POH) نشان‌دهنده یک نوآوری پیشگامانه در فناوری بلاک‌چین است که برای افزایش کارایی و مقیاس‌پذیری شبکه‌های غیرمتمرکز طراحی شده‌است. این الگوریتم یکپارچگی و تغییرناپذیری داده‌های تاریخی را تضمین کرده و امکان پردازش سریع تراکنش و کاهش تأخیرهای احتمالی را فراهم می‌کند.

اثبات تاریخچه به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی بلاک‌چین سولانا، پتانسیل خود در ایجاد انقلابی نوین در نحوه عملکرد شبکه‌های بلاک‌چین را به‌خوبی ثابت کرده‌ و جایگزینی با بهره‌وری انرژی کارآمدتر و مطمئن‌تر برای مکانیسم‌های اجماع سنتی مانند اثبات کار یا اثبات سهام ارائه می‌دهد.

سوالات پرتکرار شما درباره الگوریتم اثبات تاریخچه