بررسی انواع روش های اجماع در بلاکچین

از روش های اجماع در بلاکچین چه می‌دانید؟ بلاکچین فناوری دفتر‌کل توزیع‌شده‌ای است که در سال‌های اخیر به‌دلیل قابلیت‌های بی‌شمارش برای ایجاد انقلاب در صنایع مختلف، محبوبیت پیدا کرده است. یکی از ویژگی‌های اصلی بلاکچین، توانایی آن برای دستیابی به اجماع بین‌شبکه‌ای از گره‌ها بدون نیاز به مرجع متمرکز است.

اجماع فرایندی است که طی آن گره‌ها در یک شبکه بلاکچین بر سر وضعیت فعلی دفترکل توافق می‌کنند. در هر سیستم متمرکز، مرجعی واحد قدرت تصمیم‌گیری و اجرای آن را دارد. با‌این‌حال، در سیستم غیرمتمرکزی مانند بلاکچین، هیچ مرجع مرکزی وجود ندارد و همه اعضا در شبکه حقوق و مسئولیت‌های برابر دارند.

این امر باعث می‌شود که مکانیزمی برای دستیابی به اجماع بین گره‌های شبکه وجود داشته باشد. به‌طور‌کلی، روش های اجماع در بلاک‌چین را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

• اثبات کار (PoW): در PoW، گره‌ها برای حل معمای رمزنگاری با‌هم رقابت می‌کنند و اولین کسی که آن را حل می‌کند، حق دارد بلوک بعدی را به زنجیره اضافه کند.
• اثبات سهام (PoS): در PoS، گره‌ها برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها بر‌اساس مقدار رمزارزشان انتخاب می‌شوند.

در این مقاله از بلاگ تترلند، روش‌های مختلف اجماع در بلاکچین و قوت‌ها و ضعف‌های هرکدام را بررسی می‌کنیم؛ پس تا پایان با ما همراه باشید.

انواع روش های اجماع در بلاکچین و مثال‌هایی برای هر نوع

اجماع PoWProof-of-Work (به‌اختصار POW)

PoW اولین مکانیزم اجماع استفاده‌شده در بیت‌کوین بود و از آن زمان، بسیاری از شبکه‌های بلاکچین دیگر آن را پذیرفته‌اند. در PoW، گره‌ها برای حل معمای رمزنگاری با انجام تعداد زیادی محاسبات با یکدیگر رقابت می‌کنند. اولین گره‌ای که معما را حل می‌کند، حق دارد بلوک بعدی را به زنجیر اضافه کند. به این فرایند استخراج (Mining) می‌گویند و گره‌هایی که این عملکرد را انجام می‌دهند، استخراج‌کننده (Miner) نامیده می‌شوند.

در سال ۲۰۰۹، اولین شبکه بلاکچین، یعنی بیت‌کوین، اثبات کار PoW را به‌عنوان مکانیزم اجماع خود معرفی کرد. مزیت اصلی PoW این است که مکانیزم اجماع قوی و ایمنی به‌حساب می‌آید. برای هکرها سخت است که کنترل شبکه را در دست بگیرند؛ زیرا باید اکثر توان محاسباتی شبکه را کنترل کنند.

با‌این‌حال، PoW نیز بسیار نیازمند منابع است و برای انجام محاسبات مورد‌نیاز به‌منظور حل معمای رمزنگاری، به انرژی زیادی احتیاج دارد. این مسئله به ایجاد نگرانی‌هایی درباره تأثیر زیست‌محیطی بلاکچین‌های مبتنی‌بر PoW منجر شده است.

مثال‌هایی برای اجماع PoW

بیت کوین

بیت کوین اولین و معروف‌ترین شبکه بلاکچین است که از PoW به‌عنوان مکانیزم اجماع خود استفاده می‌کند. استخراج بیت‌کوین به گره‌هایی به‌منظور حل معمای رمزنگاری برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلوک‌های جدید به زنجیره نیاز دارد.

لایت کوین

لایت کوین ارز رمزپایه‌ای است که از PoW به‌عنوان مکانیزم اجماع خود بهره می‌برد. الگوریتم PoW لایت کوین با بیت‌کوین متفاوت و به‌گونه‌ای طراحی شده است که حافظه فشرده‌تری داشته باشد و این امر باعث می‌شود کمتر مستعد تمرکز ماینینگ باشد.

بیت‌کوین کش

بیت‌کوین کش فورکی از بلاکچین بیت‌کوین است که PoW را به‌عنوان مکانیزم اجماع خود به‌کار می‌گیرد. محدودیت اندازه بلاک بیت‌کوین کش بیشتر از بیت‌کوین است و همین امر امکان پردازش تراکنش‌های بیشتری را در هر بلوک فراهم می‌کند.

اجماع Proof-of-Stake (مخفف PoS) 

PoS جایگزینی برای PoW است که برای رسیدگی به مسائل مصرف انرژی مرتبط با PoW معرفی شده است. در PoS، گره‌ها برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها بر‌اساس مقدار رمزارز دراختیارشان انتخاب می‌شوند. هرچه گره رمزارز بیشتری داشته باشد، احتمال انتخابش برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها بیشتر خواهد بود.

در پاسخ به این نگرانی‌ها، محققان بررسی مکانیزم‌های اجماع جایگزینی را شروع کردند که از‌نظر انرژی کارآمدتر و با محیط‌زیست سازگارتر هستند. یکی از اولین گزینه‌های پیشنهادی، اثبات سهام (PoS) بود که در سال ۲۰۱۲ معرفی شد.

مزیت اصلی PoS این است که درمقایسه‌با PoW به منابع بسیار کمتری نیاز دارد. این مکانیزم برای انجام تعداد زیادی محاسبات به گره نیازی ندارد و این یعنی انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کند. باوجوداین، PoS امنیت کمتری از PoW دارد؛ زیرا کنترل شبکه برای هکرها آسان‌تر است. هکرها به‌جای اکثر قدرت محاسباتی، به کنترل اکثر رمزارزها در شبکه نیاز دارند.

مثال‌هایی برای اجماع PoS

اتریوم 

اتریوم یکی از شبکه‌های بلاکچین بزرگی است که از PoS به‌عنوان مکانیزم اجماع خود استفاده می‌کند. در سیستم PoS اتریوم، گره‌هایی به نام اعتبارسنج انتخاب می‌شوند تا تراکنش‌ها را بر‌اساس مقدار رمزارز دراختیارشان اعتبارسنجی کنند.

Cosmos

Cosmos شبکه بلاکچین دیگری است که از PoS به‌عنوان مکانیزم اجماع خود بهره می‌برد. هدف Cosmos ایجاد «اینترنت بلاکچین» با اجازه‌دادن به شبکه‌های مختلف بلاکچین برای اتصال و ارتباط با یکدیگر است.

Cardano

کاردانو از دیگر شبکه‌های بلاک‌چین به‌شمار می‌رود که از یکی از انواع PoS به نام Ouroboros استفاده می‌کند. Cardano قصد دارد جایگزینی پایدارتر و سازگارتر با محیط‌زیست برای بلاکچین‌های مبتنی‌بر PoW باشد.

Delegated Proof-of-Stake (مخفف DPoS)

یکی دیگر از روش های اجماع در بلاکچین DPoS نام دارد. DPoS یا اثبات سهام واگذار‌شده نوعی از PoS محسوب می‌شود که برای رفع برخی از مسائل امنیتی مرتبط با PoS معرفی شده است. در سال ۲۰۱۴، این اجماع به‌عنوان جایگزین دیگری برای PoW معرفی شد.

در DPoS، گروهی از نمایندگان گره‌ها را برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها انتخاب می‌کنند. گفتی است این نمایندگان را نیز شرکت‌کنندگان شبکه برمی‌گزینند. نمایندگان مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌ها به زنجیره هستند.

مزیت اصلی DPoS ایمن‌تربودن از PoS است؛ زیرا نمایندگان مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها هستند. این یعنی هکرها برای به‌دست‌گرفتن کنترل شبکه باید اکثر نمایندگان منتخب را کنترل کنند. با‌این‌حال، DPoS نیز درمقایسه‌با PoS غیرمتمرکزتر است؛ چراکه قدرت انتخاب نمایندگان در دست چند شرکت‌کننده متمرکز است.

مثال‌هایی برای DPoS

EOS

EOS شبکه بلاکچینی است که DPoS را به‌عنوان مکانیزم اجماع خود به‌کار می‌گیرد. دارندگان توکن EOS می‌توانند به تولیدکنندگان بلوک که مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلوک‌های جدید به زنجیره هستند، رأی دهند.

Tron

ترون نیز ازجمله شبکه‌های بلاکچینی به‌حساب می‌آید که از DPoS به‌عنوان مکانیزم اجماع خود استفاده می‌کند. هدف Tron ایجاد اکوسیستم سرگرمی غیرمتمرکز با اجازه‌دادن به سازندگان محتوا برای کسب درآمد از محتوا و تعامل مستقیم با مخاطبانشان است.

Steem

استیم یکی دیگر از شبکه‌های بلاکچینی است که از DPoS به‌عنوان مکانیزم اجماع خود بهره می‌برد. Steem به‌عنوان یکی از پلتفرم‌های رسانه‌های اجتماعی طراحی شده است که به کاربران برای ایجاد و مدیریت محتوا پاداش می‌دهد.

Practical Byzantine Fault Tolerance (مخفف PBFT)

PBFT مکانیزمی توافقی است که در بلاکچین‌های مجاز استفاده می‌شود؛ جایی که شرکت‌کنندگان شناخته‌شده و مطمئن هستند. در PBFT، گره‌ها با تبادل پیام با یکدیگر بر سر وضعیت فعلی دفترکل به‌توافق می‌رسند. گره‌ها در یک گروه سازمان‌دهی می‌شوند و رهبری برای هماهنگی فرایند اجماع انتخاب می‌شود.

مزیت اصلی PBFT امنیت فراوان آن است که تا یک‌سوم از گره‌های معیوب یا مخرب را می‌تواند تحمل کند. باوجوداین‌، PBFT درمقایسه‌با PoW یا PoS مقیاس‌پذیرتر است؛ زیرا برای رسیدن به اجماع به همه گره‌ها نیاز دارد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

مثال‌هایی برای PBFT

Hyperledger Fabric

شبکه بلاکچین مجازی است که از PBFT به‌عنوان مکانیزم اجماع خود استفاده می‌کند. Hyperledger Fabric کاربردهای سازمانی را هدف قرار داده و برای تضمین امنیت و حفظ حریم خصوصی تراکنش‌ها در میان شرکت‌کنندگان مورداعتماد طراحی شده است.

ریپل

ازجمله شبکه‌های بلاکچین مجازی است که PBFT را به‌عنوان مکانیزم توافق خود به‌کار می‌گیرد. ریپل روی ارائه پرداخت‌ها و حواله‌های بین‌مرزی سریع‌تر و کارآمدتر تمرکز دارد.

Corda

شبکه بلاکچین مجازی به‌حساب می‌آید که از PBFT به‌عنوان یکی از مکانیزم‌های اجماع خود بهره می‌برد. Corda کاربردهای سازمانی را هدف قرار داده و برای تسهیل تراکنش‌های ایمن و خصوصی بین طرف‌های مورد‌اعتماد طراحی شده است.

تحمل خطای بیزانس (BFT) (Byzantine Fault Tolerance)

BFT نیز ازجمله روش های اجماع در بلاکچین است. تحمل خطای بیزانسی به‌گونه‌ای طراحی شده تا در‌برابر عوامل مخرب انعطاف‌پذیر باشد. در سیستم BFT، اعتبار‌سنجی‌ها باید بر سر وضعیت دفترکل به اجماع برسند؛ حتی اگر برخی از آن‌ها به‌طور کامل در سیستم عمل نکنند.

سیستم‌های BFT اغلب در شبکه‌های بلاکچین مجاز استفاده می‌شوند؛ جایی که شرکت‌کنندگان شبکه شناخته‌شده و مطمئن هستند. سیستم‌های BFT می‌توانند کارآمدتر از سیستم‌های PoW یا PoS باشند؛ زیرا قدرت محاسباتی آن‌ها بسیار کمتر و راحت‌تر است. با‌این‌حال، پیاده‌سازی سیستم‌های BFT می‌تواند پیچیده‌تر باشد و این سیستم‌ها دربرابر حمله‌های تعداد زیادی از عوامل مخرب کمتر مقاومت کنند.

مثالی برای BFT

ریپل

شبکه بلاکچینی است که از اجماع BFT استفاده می‌کند. در سیستم BFT، اعتبارسنج‌ها باید در بازه زمانی معینی (حتی در حضور عوامل مخرب)، بر سر وضعیت دفترکل به اجماع برسند. ریپل از یکی از الگوریتم‌های اجماع به نام الگوریتم اجماع پروتکل ریپل (RPCA) استفاده می‌کند که بر‌اساس گونه‌ای از الگوریتم عملی تحمل خطا بیزانسی (PBFT) است.

اثبات سوزاندن (PoB) (Proof of Burn)

Proof of Burn ازجمله روش های اجماع دیگری است که سوزاندن توکن‌های رمزارزها را به‌منظور ایجاد بلوک‌های جدید شامل می‌شود. در سیستم PoB، شرکت‌کنندگان می‌توانند توکن‌هایشان را در ازای حق ایجاد بلوک‌های جدید بسوزانند.

هرچه شرکت‌کننده‌ای توکن بیشتری بسوزاند، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارد. سیستم‌های PoB اغلب در شبکه‌های رمزارزهایی استفاده می‌شوند که می‌خواهند عرضه توکن‌ها را کاهش و کمیابی آن‌ها را افزایش دهند.

مثالی برای PoB

Slimcoin

شبکه بلاکچینی است که از اجماع PoB استفاده می‌کند. در شبکه Slimcoin، شرکت‌کنندگان می‌توانند در ازای حق ایجاد بلاک‌های جدید، اسلیم‌کوین‌های خود را بسوزانند. هرچه شرکت‌کننده‌ای اسلیم‌کوین بیشتری بسوزاند، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارد.

اثبات زمان سپری‌شده (PoET) (Proof of Elapsed Time)

اثبات زمان سپری‌شده روشی توافقی است که به‌گونه‌ای طراحی شده تا ازنظر انرژی کارآمدتر از PoW باشد. در سیستم PoET، گره‌ها در شبکه باید برای یک دوره زمانی تصادفی منتظر بمانند تا بتوانند بلوک ایجاد کنند.

گره‌ای که کمترین زمان را منتظر می‌ماند، برای ایجاد بلوک بعدی انتخاب می‌شود. ناگفته نماند که سیستم‌های PoET اغلب در شبکه‌های بلاکچین مجاز استفاده می‌شوند؛ جایی که گره‌ها شناخته‌شده و مطمئن هستند.

مثالی برای PoET

Hyperledger Sawtooth

پلتفرم بلاکچین منبع‌بازی است که از اجماع PoET استفاده می‌کند. در سیستم PoET، گره‌ها برای یک دوره زمانی تصادفی در شبکه باید منتظر بمانند تا بتوانند بلوک ایجاد کنند. گره‌ای که کمترین زمان را منتظر می‌ماند، برای ایجاد بلوک بعدی انتخاب می‌شود.

این رویکرد به‌گونه‌ای طراحی شده است تا ازنظر انرژی کارآمدتر از سایر مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار PoW باشد؛ زیرا به انجام محاسبات پیچیده ماینرها برای ایجاد بلوک‌های جدید نیازی ندارد.

اثبات ظرفیت (PoC) (Proof of Capacity)

اثبات ظرفیت نیز روشی توافقی است که استفاده از فضای هارد دیسک برای ایجاد بلوک‌های جدید را دربر می‌گیرد. در سیستم PoC، شرکت‌کنندگان فضای هارد دیسک را به ذخیره تعداد زیادی هش تصادفی اختصاص می‌دهند.

هنگامی‌که بلوک جدیدی باید ایجاد شود، شرکت‌کننده دارای بیشترین هش برای ایجاد بلوک انتخاب می‌شود. سیستم‌های PoC اغلب در شبکه‌های ارزهای رمزپایه‌ای استفاده می‌شوند که ازنظر انرژی می‌خواهند کارآمدتر از PoW باشند.

مثالی برای PoC

فایل‌کوین

Filecoin پلتفرم غیرمتمرکز بلاکچینی است که از اجماع PoC استفاده می‌کند. در سیستم PoC، شرکت‌کنندگان فضای هارد دیسک را به ذخیره داده‌ها در شبکه اختصاص می‌دهند.

هنگامی‌که بلوک جدیدی باید ایجاد شود، شرکت‌کنندگان بر‌اساس میزان فضای ذخیره‌سازی‌ای انتخاب می‌شوند که به شبکه اختصاص می‌دهند. این رویکرد برای تشویق شرکت‌کنندگان به ذخیره و اشتراک‌گذاری داده‌ها در شبکه طراحی شده است.

اثبات اهمیت (PoI) (Proof of importance)

اثبات اهمیت هم از روش های اجماعی است که در شبکه رمزارزهای NEM به‌کار برده می‌شود. در سیستم PoI، به شرکت‌کنندگان بر‌اساس فعالیت‌هایشان در شبکه (مانند تعداد تراکنش‌های انجام‌داده‌شده و مقدار رمزارزشان) امتیاز تعلق می‌گیرد.

شرکت‌کنندگانی که امتیاز بیشتری دارند، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارند. سیستم‌های PoI اغلب در شبکه‌های رمزارزهایی استفاده می‌شوند که می‌خواهند افراد را به مشارکت فعال در شبکه تشویق کنند.

مثالی برای POI

NEM

NEM پلتفرم بلاکچینی است که از اثبات اهمیت (PoI) به‌عنوان الگوریتم اجماع خود استفاده می‌کند. در سیستم NEM PoI، به گره‌های شبکه بر‌اساس سهم کلی آن‌ها در شبکه از‌جمله عواملی مانند مقدار ارز رمزنگاری‌شده و تعداد تراکنش‌های پردازش‌شده و سطح فعالیت شبکه، امتیاز اهمیت اختصاص داده می‌شود.

اثبات اعتبار (PoA) (Proof of Authority)

از دیگر روش های اجماع می‌توان به اثبات اعتبار اشاره کرد. این روش اجماع برای ایجاد بلوک‌های جدید به گروهی از اعتبارسنج‌های مورد‌اعتماد متکی است. در سیستم PoA، اعتبار‌سنج‌ها از قبل بر‌اساس شهرت و تخصص خود انتخاب می‌شوند. اعتبارسنج‌ها مسئول ایجاد بلوک‌های جدید هستند و آن‌ها تشویق می‌شوند تا در راستای منافع شبکه عمل کنند. 

سیستم‌های PoA اغلب در شبکه‌های بلاکچین خصوصی استفاده می‌شوند؛ چراکه به قدرت محاسباتی سیستم‌هایی نظیر PoW یا PoS نیاز ندارند. با‌این‌حال، سیستم‌های PoA می‌توانند متمرکزتر باشند؛ زیرا به گروه کوچکی از اعتبارسنج‌های مطمئن متکی هستند.

مثالی برای PoA

VeChain

یکی از پلتفرم‌های بلاکچین است که از اجماع PoA استفاده می‌کند. در سیستم PoA، اعتباردهنده‌ها براساس شهرت و هویت و سهمشان در شبکه انتخاب می‌شوند. اعتبارسنج‌ها در شبکه VeChain باید مقدار مشخصی از توکن بومی VeChain، یعنی VET را نگه دارند و تحت فرایند تأیید هویت کاملی قرار گیرند.

گراف جهت‌دار غیرمدّور (DAG) (Directed Acyclic Graph)

گراف جهت‌دار غیرمدوّر یکی دیگر از روش های اجماع به‌شمار می‌آید که از ساختار داده متفاوتی از شبکه‌های بلاکچین سنتی استفاده می‌کند. در شبکه DAG، تراکنش‌ها به‌جای اضافه‌شدن به زنجیره خطی، در ساختار گراف به‌هم مرتبط می‌شوند.

نفرات اولیه شبکه تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند و به‌صورت موازی می‌توانند به شبکه اضافه شوند. شبکه‌های DAG اغلب در شبکه‌های رمزارزهایی استفاده می‌شوند که می‌خواهند مقیاس‌پذیرتر و کارآمدتر از شبکه‌های بلاکچین سنتی باشند.

مثالی برای DAG

آیوتا (IOTA)

شبکه بلاکچینی است که اجماع DAG را به‌کار می‌گیرد. در شبکه آیوتا، تراکنش‌ها به‌جای اضافه‌شدن به زنجیره خطی‌، در ساختار گراف به‌هم مرتبط می‌شوند و به‌صورت موازی نیز می‌توانند به شبکه اضافه شوند. 

تحمل خطای بیزانسی ساده‌شده (SBFT) (Simplified Byzantine Fault Tolerance)

تحمل خطای بیزانسی ساده‌‌شده گونه‌ای از روش اجماع BFT محسوب می‌شود که برای کارآمدتر‌بودن طراحی شده است. در سیستم SBFT، اعتباردهنده‌ها در بازه زمانی ثابتی بر سر وضعیت دفترکل باید به اجماع برسند، نه اینکه منتظر توافق همه گره‌ها باشند. سیستم‌های SBFT اغلب در شبکه‌های بلاکچین مجازی استفاده می‌شوند که به توان عملیاتی فراوان و تأخیر کم نیاز دارند.

مثالی برای SBFT

هدرا هشگراف (Hedera Hashgraph)

Hedera Hashgraph پلتفرم بلاکچین عمومی غیرمتمرکزی است که از اجماع SBFT بهره می‌برد. در سیستم SBFT، گروهی از گره‌ها برای ایجاد بلوک‌های جدید براساس شهرت و سهمشان در شبکه انتخاب می‌شوند.

این گره‌ها با استفاده از پروتکل Gossip با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و اگر گرهی از کار بیفتد یا غیرعادی رفتار کند، موقتاً از شبکه حذف می‌شود تا زمانی‌که بتواند قابلیت اطمینانش را ثابت کند.

اثبات تاریخ (PoH) (Proof of HISTORY)

Proof of History یکی دیگر از روش های اجماع است که در شبکه رمزارز Solana استفاده می‌شود. در سیستم PoH، دوره رکورد تأیید‌شده‌ای از زمان ایجاد می‌شود که برای اثبات ترتیب تراکنش‌ها می‌تواند استفاده شود.

این ویژگی به شبکه اجازه می‌دهد تا تراکنش‌ها را با کارایی و توان عملیاتی بیشتر پردازش کند. PoH در ترکیب با سایر روش های اجماع مانند PoS، برای ایجاد سیستم اجماع ترکیبی استفاده می‌شود.

مثالی برای (PoH)

سولانا (SOLANA)

شبکه بلاکچینی است که از اجماع PoH استفاده می‌کند.

اثبات فضا‌زمان (PoST) (Proof of spacetime)

اثبات فضا‌زمان نیز از روش های اجماع است. در سیستم PoST، شرکت‌کنندگان فضا و زمان هارد دیسک را برای ایجاد بلوک‌های جدید اختصاص می‌دهند. هر‌چه شرکت‌کننده‌ای فضا و زمان بیشتری اختصاص دهد، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارد. سیستم‌های PoST به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که ازنظر انرژی کارآمدتر از سیستم‌های PoW و PoC باشند.

در سیستم PoSt، گره‌های شبکه باید ثابت کنند که مقدار مشخصی از داده‌ها را در دوره زمانی خاصی ذخیره می‌کنند. این ازطریق پروتکل چالش‌پاسخ به‌دست می‌آید که در آن شبکه چالشی را به گره ارسال می‌کند و گره با اثبات اینکه داده‌های مورد‌نیاز را در مدت‌زمان مشخص ذخیره کرده است، باید به آن پاسخ دهد. اثبات معمولاً با استفاده از هش‌های رمزنگاری و تکنیک‌های دیگر برای اطمینان از معتبربودن و تأیید آن ایجاد می‌شود.

PoSt به‌گونه‌ای طراحی شده است که جایگزینی کم‌مصرف‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای سایر الگوریتم‌های اجماع مانند Proof of Work (PoW) یا Proof of Stake (PoS) باشد. همچنین، در‌برابر انواع خاصی از حمله‌ها مانند حمله‌های ۵۱درصد که به کنترل اکثر قدرت محاسباتی شبکه متکی است، می‌تواند انعطاف‌پذیرتر باشد.

مثالی برای PoST

چیا (CHIA)

چیا شبکه بلاکچینی است که از اجماع PoST استفاده می‌کند. در سیستم PoST، شرکت‌کنندگان فضا و زمان هارد دیسک را برای ایجاد بلوک‌های جدید اختصاص می‌دهند. هر‌چه شرکت‌کننده‌ای فضا و زمان بیشتری اختصاص دهد، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارد.

اثبات وزن (PoWeight) (Proof of weight)

اثبات وزن ازجمله روش های اجماعی است که در آن، به شرکت‌کنندگان بر‌اساس میزان فضای ذخیره‌سازی‌ای که به شبکه اختصاص می‌دهند، امتیاز تعلق می‌گیرد. شرکت‌کنندگانی که امتیاز بیشتری دارند، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارند. سیستم‌های PoWeight با هدف تشویق شرکت‌کنندگان برای کمک به فضای ذخیره‌سازی شبکه طراحی شده‌اند.

مثالی برای PoWeight 

فایل‌کوین (FILCOIN)

شبکه FILCOIN علاوه‌بر اجماع اثبات ظرفیت، از این نوع اجماع استفاده می‌کند.

اثبات شهرت (PoR)(Proof of reputation)

Proof of Reputation روش اجماع دیگری است که در شبکه رمزارزهای TrustChain استفاده می‌شود. در سیستم PoR، به شرکت‌کنندگان بر‌اساس رفتارشان در شبکه (مانند تاریخچه تراکنش‌ها و تعاملاتشان با سایر شرکت‌کنندگان)، امتیاز شهرت اختصاص داده می‌شود. شرکت‌کنندگانی که امتیاز شهرت بیشتری داشته باشند، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن ببه‌منظور ایجاد بلوک دارند.

در سیستم PoR، اعتبارسنجی‌ها موظف‌اند تا برخی از توکن‌های رمزارز خود را به‌عنوان وثیقه بگذارند که درصورت بدرفتاری ممکن است از بین برود. همچنین، اعتبار‌سنج‌ها باید شهرت و سابقه رفتار مناسبی را برای مشارکت در اعتبارسنجی بلوک نشان دهند. این را می‌توان از‌طریق روش‌های مختلف مانند بررسی همتایان یا بازخورد جامعه یا تأیید اعضای معتبر شبکه به‌دست آورد.

مثالی برای PoR

TrustChain

TrustChain شبکه‌ای است که به‌طور اختصاصی از اجماع PoR استفاده می‌کند.

اثبات هویت (Proof of identity)

اثبات هویت روش اجماعی است که در شبکه رمزارزهای سیویک به‌کار برده می‌شود. در این سیستم، شرکت‌کنندگان باید هویت خود را با استفاده از داده‌های بیومتریک (مانند تشخیص چهره یا اسکن اثرانگشت) تأیید کنند. شرکت‌کنندگانی که هویتشان را تأیید کرده‌اند، بخت بیشتری برای انتخاب‌شدن به‌منظور ایجاد بلوک دارند. در زیر تعریف کاملتری از این نوع اجماع ذکر شده است.

اثبات هویت (POI) فرایند یا روشی است که برای تأیید ادعای افراد استفاده می‌شود. این می‌تواند در زمینه‌های مختلف مانند افتتاح حساب بانکی یا درخواست پاسپورت یا دسترسی به برخی خدمات آنلاین مهم باشد.

POI معمولاً شامل ارائه برخی از اسناد مانند کارت شناسایی صادر‌شده به‌دست دولت یا گذرنامه یا گواهینامه رانندگی است. سپس شخص ثالث مطمئنی مانند دفتر اسناد رسمی یا سازمان دولتی یا مؤسسه‌ای مالی اسناد را تأیید می‌کند. گاهی اوقات داده‌های بیومتریک مانند اثر‌انگشت یا تشخیص چهره نیز ممکن است برای تأیید هویت استفاده شود.

در‌زمینه فناوری بلاکچین، اثبات هویت ممکن است برای ایجاد هویت کاربر در شبکه بلاکچین به‌ویژه در شبکه‌های مجاز یا خصوصی که دسترسی به شرکت‌کنندگان مجاز محدود است، استفاده شود. اثبات هویت می‌تواند جزو راه‌حل‌های مهم هویت دیجیتال باشد که هدفش ارائه راه‌های امن و راحت به افراد برای اثبات هویت آنلاین بدون اتکا به مقام‌های متمرکز یا واسطه‌هاست.

مثالی برای اثبات هویت

CIVIC

CIVIC پلتفرم بلاکچینی است که از اجماع اثبات هویت استفاده می‌کند. در این سیستم، شرکت‌کنندگان برای شرکت در شبکه به ارائه مدرک هویتی معتبر خود ملزم هستند. سیویک از سیستم تأیید هویت غیرمتمرکزی استفاده می‌کند که به کاربران اجازه می‌دهد تا اطلاعات هویتی‌شان را بدون نیاز به واسطه متمرکز به‌صورت ایمن ذخیره کنند و به‌اشتراک بگذارند.

اثبات صلاحیت با انجام هویت (PoA-ID) (Proof of Authority – Independent)

Proof of Authority with Identity روش اجماعی است که PoA و PoI را ترکیب می‌کند. در سیستم PoA-ID، شرکت‌کنندگان بر‌اساس شهرت و تخصص خود به‌عنوان اعتبارسنج انتخاب می‌شوند؛ اما باید هویت خود را نیز با استفاده از داده‌های بیومتریک تأیید کنند. سیستم‌های PoA-ID اغلب در شبکه‌های بلاکچین خصوصی استفاده می‌شوند که به امنیت و اعتماد درخورتوجهی نیاز دارند.

مثالی برای (POA-ID)

در زنجیره xDai، اعتبارسنج‌ها بر‌اساس شهرت و جایگاهشان در شبکه برای مشارکت در اعتبارسنجی بلوک انتخاب شده‌اند. آن‌ها موظف‌اند مقدار مشخصی از توکن های xDai را به‌عنوان وثیقه بگذارند که در‌صورت بدرفتاری یا ناتوانی در انجام مسئولیت‌های خود، ممکن است آن‌ها را از دست بدهند.

مزایا و معایب روش های اجماع

Proof-of-Work (PoW)

مزایا

• از مکانیزم اجماع قوی و ایمنی بهره می‌برد.
• کنترل شبکه برای هکرها دشوار است.
• کارایی آن در بیت‌کوین و سایر شبکه‌های بلاکچین اثبات شده است.

معایب

• به منابع فشرده و انرژی زیاد نیاز دارد.
• نگرانی‌های زیست‌محیطی به‌دلیل مصرف زیاد انرژی می‌تواند به تمرکز قدرت ماینینگ در دست چند استخر بزرگ استخراج منجر شود.

Proof-of-Stake (PoS)

مزایا

• منابع کمتری از PoW مصرف می‌کند.
• مصرف انرژی‌اش بسیار کمتر از PoW است.

معایب

• امنیت کمتری از PoW دارد؛ زیرا کنترل شبکه برای هکر آسان‌تر و ممکن است به تمرکز قدرت در دستان چند دارنده بزرگ رمزارزها منجر شود.
• انتخاب گره‌ها بر‌اساس دارایی‌های رمزارزی احتمال دارد به توزیع نابرابر قدرت و نفوذ در شبکه منجر شود.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

مزایا

• امن‌تر از PoS است؛ زیرا نمایندگان مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها هستند.
• سریع‌تر و کارآمدتر از PoW یا PoS است.
• درمقایسه‌با PoW یا PoS امکان مقیاس‌پذیری بیشتری فراهم می‌کند.

 معایب

• از PoS غیرمتمرکزتر است؛ چراکه قدرت انتخاب نمایندگان در دست چند شرکت‌کننده متمرکز است.

Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT)

مزایا

• بسیار امن است و تا یک‌سوم از گره‌های معیوب یا مخرب را می‌تواند تحمل کند.
• برای بلاکچین‌های مجازی مناسب است که در آن شرکت‌کنندگان شناخته‌شده و مورداعتماد هستند.
• اجماع سریع و کارآمد را درباره وضعیت فعلی دفتر ارائه می‌دهد.

معایب

• از PoW یا PoS مقیاس‌پذیرتر است؛ زیرا به همه گره‌ها نیاز دارد تا برای به‌توافق‌رسیدن با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
• برای بلاکچین‌های بدون مجوز که گره‌ها شناخته‌شده و مطمئن نیستند، مناسب نیست.
• به هماهنگی و ارتباط فراوان بین گره‌ها نیاز دارد که ممکن است به کُندی عملکرد در شبکه‌های بزرگ منجر شود.

Byzantine Fault Tolerance (BFT)

مزایا

• تحمل خطای زیاد: اجماع BFT به‌گونه‌ای طراحی شده است که حتی وقتی درصد معینی از گره‌ها در شبکه مخرب هستند یا از کار می‌افتند، کار می‌کند. این امر باعث می‌شود که الگوریتم اجماع بسیار قوی و کمتر مستعد حمله‌ها باشد.
• زمان تأیید تراکنش اندک: الگوریتم‌های اجماع BFT می‌توانند تراکنش‌ها را در مدت‌زمان بسیار کوتاهی (معمولاً در چند ثانیه) تأیید کنند. این امر باعث می‌شود که برای کاربردهای نیازمند به پردازش سریع تراکنش (مانند برنامه‌های مالی) مناسب باشد.
• غیرمتمرکز: الگوریتم‌های اجماع BFT معمولاً غیرمتمرکز هستند؛ یعنی نقطه شکست واحدی وجود ندارد و شبکه در‌برابر سانسور و حمله‌ها مقاوم‌تر است.

معایب

• نیاز به تعداد زیادی گره: الگوریتم‌های اجماع BFT معمولاً برای مؤثربودن به تعداد زیادی گره در شبکه نیاز دارند. این موضوع می‌تواند دستیابی به اجماع در شبکه‌های کوچک‌تر را دشوار کند.
• نیاز به منابع فراوان: الگوریتم‌های اجماع BFT به منابع محاسباتی درخورتوجهی نیاز دارند و ممکن است منابع فشرده باشند. این مسئله ممکن است مشارکت گره‌های کوچک‌تر در فرایند اجماع را دشوار کند.

Proof of Burn (PoB)

مزایا

• صرفه‌جویی در مصرف انرژی: اجماع PoB به‌گونه‌ای طراحی شده است که از‌نظر انرژی کارآمدتر از سایر مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار PoW باشد؛ زیرا به انجام محاسبات پیچیده ماینرها برای ایجاد بلوک‌های جدید نیازی ندارد. در‌عوض، شرکت‌کنندگان در شبکه توکن‌هایشان را می‌سوزانند که باعث کاهش عرضه کلی و افزایش ارزش توکن‌های باقی‌مانده می‌شود.
• غیرمتمرکز: الگوریتم‌های اجماع PoB معمولاً غیرمتمرکز هستند؛ یعنی نقطه شکست واحدی وجود ندارد و شبکه در‌برابر سانسور و حمله‌ها مقاوم‌تر است.
•  انگیزه نگه‌داری طولانی‌مدت: اجماع PoB انگیزه نگه‌داری طولانی‌مدت توکن‌ها را فراهم می‌کند؛ چراکه شرکت‌کنندگان باید توکن‌هایشان را بسوزانند تا در فرایند اجماع شرکت کنند. این امر می‌تواند به تثبیت ارزش توکن و کاهش نوسان‌ها کمک کند.

معایب

• نیاز به توزیع اولیه توکن: اجماع PoB به توزیع اولیه توکن‌ها برای عملکرد مؤثر نیاز دارد. این مسئله می‌تواند جلب توجه و جذب مشارکت‌کنندگان را برای شبکه‌های جدید دشوار کند.

• خطر از‌دست‌دادن توکن: شرکت‌کنندگان در فرایند اجماع PoB به سوزاندن توکن‌های خود ملزم هستند؛ یعنی در‌صورت اشتباه یا هک‌شدن، خطر از‌دست‌دادن توکن وجود دارد.

• کاربردهای محدود: اجماع PoB ممکن است برای همه زمینه‌ها مناسب نباشد؛ زیرا اساساً برای ایجاد انگیزه در نگه‌داری طولانی‌مدت توکن‌ها طراحی شده و امنیتش مشابه مکانیزم‌های اجماع دیگر است.

Proof of Elapsed Time (PoET)

مزایا

• صرفه‌جویی در مصرف انرژی: اجماع PoET به‌گونه‌ای طراحی شده است تا ازنظر انرژی کارآمدتر از سایر مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار PoW باشد؛ زیرا به‌منظور انجام محاسبات پیچیده برای ایجاد بلوک‌های جدید به ماینرها نیازی ندارد. درعوض، شرکت‌کنندگان در شبکه به‌طور تصادفی بر‌اساس تایمری انتخاب می‌شوند که برای مدت‌زمان مشخصی کار می‌کند.
• غیرمتمرکز: الگوریتم‌های اجماع PoET معمولاً غیرمتمرکز هستند؛ یعنی نقطه شکست واحدی وجود ندارد و شبکه در‌‌برابر سانسور و حمله‌ها مقاوم‌تر است.

معایب

• مقیاس‌پذیری محدود: اجماع PoET ممکن است به‌اندازه مکانیزم‌های اجماع دیگر مانند اثبات سهام PoS یا تحمل خطای بیزانسی BFT مقیاس‌پذیر نباشد؛ چراکه برای انتخاب شرکت‌کنندگان به‌منظور ایجاد بلوک‌های جدید به تایمر متکی است. این مسئله می‌تواند تعداد تراکنش‌هایی را محدود کند که می‌توانند در دوره زمانی معینی پردازش شوند.
• وجود امکان تبانی (تقلب): اگرچه اجماع PoET به‌گونه‌ای منصفانه طراحی شده است، احتمال تبانی بین شرکت‌کنندگان در شبکه وجود دارد. اگر گروهی از شرکت‌کنندگان برای دست‌کاری تایمر با یکدیگر همکاری کنند، به‌طور بالقوه می‌توانند مزیت ناعادلانه‌ای را در فرایند اجماع به‌دست آورند.

Proof of Capacity (PoC)

مزایا

• صرفه‌جویی در مصرف انرژی: اجماع PoC به‌گونه‌ای طراحی شده است تا ازنظر انرژی کارآمدتر از سایر مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار PoW باشد؛ زیرا به انجام محاسبات پیچیده ماینرها برای ایجاد بلوک‌های جدید نیازی ندارد. در‌عوض، شرکت‌کنندگان در شبکه از فضای دیسک موجود خود برای استخراج بلوک‌های جدید استفاده می‌کنند.
• غیرمتمرکز: الگوریتم‌های اجماع PoC معمولاً غیرمتمرکز هستند؛ یعنی نقطه‌ شکست واحدی وجود ندارد و شبکه در‌برابر سانسور و حمله‌ها مقاوم‌تر است.

 معایب

• هزینه‌های زیاد راه‌اندازی اولیه: راه‌اندازی هر گره PoC ممکن است به سرمایه‌گذاری اولیه درخورتوجهی در سخت‌افزار نیاز داشته باشد؛ زیرا گره‌ها باید مقدار زیادی فضای ذخیره‌سازی را به شبکه اختصاص دهند. این مسئله می‌تواند ورود شرکت‌کنندگان جدید به شبکه را دشوار کند.
• مقیاس‌پذیری محدود: سیستم‌های PoC می‌توانند مقیاس‌پذیری محدودی داشته باشند؛ زیرا مقدار فضای ذخیره‌سازی مورد‌نیاز برای مشارکت در شبکه می‌تواند با رشد شبکه افزایش یابد. این مسئله می‌تواند پشتیبانی از تعداد زیادی از شرکت‌کنندگان و تراکنش‌ها را سخت کند.

Proof of Authority (PoA)

مزایا

• توان عملیاتی تراکنش فراوان: اجماع PoA در هر ثانیه می‌تواند تعداد زیادی از تراکنش‌ها را پردازش کند و برای کارهایی مانند برنامه‌های مالی مناسب است که به پردازش سریع تراکنش نیاز دارند.

معایب

• امنیت محدود: اجماع PoA ممکن است امنیتی مشابه با مکانیزم‌های اجماع دیگر مانند BFT یا PoS ارائه نکند؛ چراکه به شهرت و سهم اعتبارسنج‌ها متکی است، نه قدرت محاسباتی یا سهم آن‌ها در شبکه.

Proof of History (PoH)

مزایا

• غیرمتمرکز: الگوریتم‌های اجماع PoH معمولاً غیرمتمرکز هستند؛ یعنی نقطه شکست واحدی وجود ندارد و شبکه دربرابر سانسور و حمله‌ها مقاوم‌تر است.
• تأیید‌شدنی: PoH رکوردی تأییدشدنی و ممیزی از رویدادهای تاریخی ارائه می‌دهد که می‌تواند برای تأیید یکپارچگی بلاکچین استفاده شود.

معایب

• پیچیدگی: اجماع PoH مکانیزم اجماع نسبتاً جدیدی محسوب می‌شود؛ ازاین‌رو، پیچیده‌تر از سایر مکانیزم‌های اجماع است و همین مسئله می‌تواند درک و پذیرش آن را برای کاربران جدید دشوار کند.
• پذیرش محدود: در‌حال‌حاضر، فقط بلاکچین سولانا از اجماع PoH استفاده می‌کند که ممکن است پذیرش و استفاده از آن را در سایر شبکه‌های بلاکچین محدود کند.

ویژگی‌های دیگر روش های اجماع

قابلیت همکاری

با گسترش شبکه‌های مختلف بلاکچین، نیاز روزافزونی به قابلیت همکاری بین آن‌ها وجود دارد. تحقیقاتی در حال انجام است تا بررسی کند که چگونه مکانیزم‌های اجماع مختلف می‌توانند باهم کار کنند.

تأیید رسمی

روش‌های رسمی برای تأیید صحت و امنیت الگوریتم‌های اجماع به‌کار برده می‌شوند. این شامل استفاده از تکنیک‌های ریاضی و منطقی برای اثبات رسمی درست‌بودن الگوریتم اجماع و مطابقت با ویژگی‌های امنیتی مدنظر آن است.

مکانیزم‌های تشویقی

مکانیزم‌های تشویقی نقش مهمی در تضمین مشارکت و همکاری مشارکت‌کنندگان شبکه در حفظ یکپارچگی و امنیت بلاکچین ایفا می‌کنند. تحقیقاتی در حال انجام است تا بررسی کند که چگونه مکانیزم‌های تشویقی می‌توانند برای ترویج رفتارهای مطلوب و جلوگیری از رفتار بدخواهانه طراحی شوند.

حاکمیت

حاکمیت جنبه مهمی از شبکه‌های بلاکچین است که تصمیم‌گیری و هماهنگی بین شرکت‌کنندگان شبکه را دربر می‌گیرد. تحقیقاتی در حال انجام است تا بررسی کند که چگونه مکانیزم‌های حکمرانی می‌توانند برای تضمین انصاف و شفافیت و پاسخ‌گویی در تصمیم‌گیری طراحی شوند.

رویکردهای ترکیبی

رویکردهای ترکیبی که مکانیزم‌های اجماع مختلف را ترکیب می‌کنند، برای دستیابی به عملکرد و مقیاس‌پذیری و امنیت بهتر بررسی می‌شوند. به‌عنوان مثال، یک شبکه بلاکچین ممکن است از PoW برای ایجاد بلوک و از PoS برای اعتبارسنجی تراکنش استفاده کند.

 جمع‌بندی

بلاکچین فناوری امیدوارکننده‌ای است که توانایی ایجاد انقلاب در صنایع مختلف را دارد. اجماع بخش حیاتی بلاک چین به‌شمار می‌آید و مکانیزم‌های اجماع مختلفی برای رفع نیازهای مختلف ایجاد شده‌اند. PoW مکانیزم اجماع قوی و ایمنی است؛ اما به منابع فشرده نیاز دارد و متعاقباً نگرانی‌های زیست‌محیطی بسیاری ایجاد کرده است.

در این مقاله، تمام روش های اجماع را معرفی کردیم. PoS درمقایسه‌با PoW به منابع کمتری نیاز دارد؛ اما امنیتش نیز کمتر است. DPoS گونه‌ای از PoS محسوب می‌شود که امن‌تر، اما غیرمتمرکزتر است. PBFT مکانیزمی توافقی است که در بلاکچین‌های مجاز استفاده می‌شود که بسیار امن‌تر، اما مقیاس‌پذیرتر است. انتخاب مکانیزم اجماع برای شبکه بلاکچین به نیازهای شبکه و مبادله‌های بین امنیت و مقیاس‌پذیری و متمرکزنبودن بستگی دارد.