مکانیزم اجماع بلاک چین برای اطمینان حاصل کردن از وجود توافق بین شرکت کنندگان در خصوص وضعیت فعلی بلاک چین استفاده می‌شود.
مکانیزم اجماع تعیین می‌کند که چه کسی می‌تواند بلاک‌های جدید را اضافه کند و یکی از اهداف اصلی آن اطمینان از این موضوع است که زنجیره بازنویسی نشود. این تلفیق هیبریدی الگوریتم‌های اجماع گواه اثبات کار (POW) و گواه اثبات سهام (POS) باعث امنیت بیشتر بلاک چین می‌شود و هزینه حملات را به شدت افزایش می‌دهد؛ زیرا باید مشارکت کنندگان هر دو مکانیزم اجماع فریب داده شوند.
در این مقاله، شما با نحوه کار این دو الگوریتم اجماع و همچنین اجماع تلفیقی آنها آشنا خواهید شد.
مکانیزم اجماع گواه اثبات کار (PoW)
در بلاک چین‌های دارای اجماع گواه اثبات کار (نظیر بیت کوین)، فقط ماینرهایی که دارای سخت افزارهایی هستند که با کارایی خوبی پاسخ مسائل ریاضیاتی را حدس بزنند، می‌توانند بلاک‌های جدید اضافه کنند. هر بار ماینر حدس درستی بزند، می‌تواند بلاکی ایجاد کند که مورد پذیرش شبکه باشد.
اگرچه ماینرها می‌توانند انتخاب کنند که در کدام زنجیره استخراج کنند، اما شبکه فقط زنجیره‌هایی را می‌پذیرد که دارای گواه اثبات کار مجتمع‌تری به عنوان زنجیره قابل قبول داشته باشد. این موضوع بدان معنا است که ماینرها برای استخراج در زنجیره‌های طولانی‌تر تشویق می‌شوند و هنگامی که بلاک جدید معتبری مشاهده کردند، به یافتن راهکاری برای بلاک بعدی تلاش خواهند کرد.
دشواری بازنویسی بلاک چین، همان چیزی است که به بلاک چین امکان می‌دهد تا همانند دفتر کل برای تراکنش‌های مالی عمل کند. هنگامی که تراکنش ارسال کوین به کیف پول در بلاک ایجاد می‌شود و چندین بلاک نیز بر بستر این بلاک ایجاد شده‌اند، بازنویسی بلاک و تراکشن بسیار غیرمحتمل خواهد شد.
اگر نهاد یا فردی توان هشینگ کافی برای غلبه بر “زنجیره درستکار” در اختیار داشته باشد، می‌تواند با انجام ماینینگ در بلاک قدیمی به جای ماینینگ در آخرین بلاک، بلاک چین را بازنویسی کند. در ادامه به مثالی از چنین حملات می‌پردازیم که به حملات ۵۱ درصد معروف هستند.
حمله کننده با ارسال کوین به صرافی در بلاک X شرکت می‌کند؛ سپس ماینینگ زنجیره موازی را به طور خصوصی شروع می‌کند (در این حالت بلاک‌ها به شبکه ارسال نمی‌شود). پس از رسیدن به تعداد تاییدیه‌های مورد نیاز، حمله کننده کوین‌ها را در صرافی با کوین دیگری مبادله و از صرافی برداشت می‌کند. پس از برداشت، زنجیره موازی را عرضه می‌کند و اگر الگوریتم اجماع گواه اثبات کار (بلاک) بیشتری نسبت به زنجیره اصلی داشته باشد، شبکه این زنجیره را به عنوان زنجیره معتبر خواهد پذیرفت و سابقه زنجیره اصلی (که شامل سابقه واریز حمله کننده نیز می‌شود) پاک خواهد شد. سپس حمله کننده می‌تواند این کوین‌ها را بار دیگر خرج کند.
از آنجایی که ماینرها تنها افرادی هستند که در ارزهای دیجیتال دارای الگوریتم گواه اثبات کار می‌توانند مستقیما بلاک جدید به زنجیره اضافه کنند، این موضوع به آنها نقش بسیار مهمی در نظارت بر شبکه می‌دهد. انجام هر گونه تغییر در قوانین اجماع شبکه باید به گونه‌ای باشد که تغییر مورد نظر از اکثریت توان هش پشتیبانی کند.
سافت فورک‌ها به تعداد ماینرهای کافی برای تشخیص قوانین جدید نیاز دارد تا کاربران بتوانند تراکنش انجام دهند و انتظار داشته باشند که تراکنش‌های آنها به طور مناسب پردازش و وارد بلاک شده است. هاردفورک‌ها شبکه را به دو بخش تقسیم می‌کنند و طبق قانون، زنجیره‌ای که مکانیزم گواه اثبات کار (بلاک) بیشتری داشته باشد، زنجیره اصلی است. بر اساس این قانون، ماینرها می‌توانند تصمیم بگیرند که کدام زنجیره مورد پذیرش و معتبر است.
الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام (POS)
اجماع گواه اثبات سهام روشی دیگر برای تعیین این موضوع است که چه کسی می‌تواند بلاک جدید اضافه کند و وضعیت فعلی بلاک چین را تایید کند. در گواه اثبات سهام، به جای رقابت ماینرها برای حل مسائل، بر اساس تعداد کوین‌های موجود در کیف پول، تولیدکنندگان بلاک بعدی مشخص می‌شوند. این فرآیند تضمین می‌کند افرادی که کوین بیشتری دارند و این کوین را در اختیار شبکه می‌گذارند، مسئول اخذ تصمیمات برای کل شبکه هستند.
اجماع گواه اثبات سهام، نیاز به ماینینگ با مصرف انرژی بسیار زیاد را از بین می‌برد؛ اما مشکل دیگری به وجود می‌آورد که به آن “نبود سهام” (وجود نداشتن هیچ کوینی برای در اختیار گذاشتن برای شبکه) می‌گویند.
در مورد زنجیره فورک شده، سازندگان گواه اثبات سهام برای تایید بلاک‌ها در هر دو زنجیره پاداش دریافت می‌کنند؛ زیرا کار بر روی زنجیره‌های اضافی، هزینه بسیار کمی را برای آنها در پی دارد و می‌توانند از هر دو زنجیره پاداش دریافت کنند. این موضوع را می‌توان مشکلی جدی برای شبکه دانست. زیرا باید یک زنجیره وجود داشته باشد و هدف کلی مکانیزم اجماع، تایید وضعیت یک زنجیره است.
مشکل دیگر گواه اثبات سهام در خصوص توزیع توکن‌هاست. ماینرهای گواه اثبات کار، هزینه‌های بسیار زیادی نظیر هزینه برق و سخت افزار دارند و معمولا باید اکثر کوین‌هایی که استخراج کرده‌اند را بفروشند تا این هزینه‌ها را جبران کنند. در نتیجه، بسیاری از کوین‌های استخراج شده، به جای این که توسط ماینرها ذخیره شود، در بازار به فروش می‌رسد.
فورجرهای گواه اثبات سهام (در گواه اثبات سهام به ماینرها، فورجر (Forger) گفته می‌شود)، هزینه‌های عملیاتی بسیار کمی دارند؛ بنابراین فشاری برای فروش کوین‌های دریافتی به منظور حفظ شبکه را احساس نمی‌کنند. دارندگان بزرگ که در گواه اثبات سهام شرکت می‌کنند، تمایل به این دارند که سهم خود از کوین‌های در حال گردش را افزایش دهند؛ زیرا پاداش بلاک و کارمزد تراکنش سایر کاربران شبکه را دریافت می‌کنند. این موضوع همانند فئودالیسم است، به طوری که شبکه تحت اختیار و کنترل دارندگان کوین است و کاربران برای استفاده از شبکه به این افراد اجاره پرداخت می‌کنند.
اجماع دوگانه یا هیبریدی الگوریتم‌های گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام
هدف سیستم‌های اجماع دوگانه گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام، استفاده از مزایای این دو رویکرد و پوشش دادن نقطه ضعف‌های یکدیگر است. دیکرد (Decred) یکی از چند ارز دیجیتال است که از این رویکرد استفاده می‌کند و برای تولید مکانیزم اجماع دوگانه، مکانیزم‌های PoW و PoS را ترکیب می‌کند.
کوین‌های مسترنود نیز اجماع‌های دوگانه‌ای هستند که در آنها جزییاتی از گواه اثبات کار وجود دارد که نقش مشابهی همانند نقش خود در بیت کوین و نقش اضافه‌ای برای نودهای خاص اجرا می‌کنند. معمولا پیش نیازهایی وجود دارد که طی آن، نودهای خاص مقدار مشخصی ارز دیجیتال به عنوان وثیقه نزد خود نگهداری می‌کنند، تا نشان دهند که می‌توان در خصوص اهداف شبکه به آنها اعتماد کرد. این موضوع مشابه با منطق گواه اثبات سهام است. دش (Dash) اولین کوین مسترنود است و به این مدل، گواه اثبات سرویس می‌گوید. تمرکز اصلی این مقاله بر اجماع‌های هیبریدی است که ویژگی‌های گواه اثبات سهام را دارند.
ویژگی‌های گواه اثبات کار دیکرد (Decred) نیز همانند پروژه‌های دیگر مبتنی بر گواه اثبات کار عمل می‌کند و از تابع هش ۲۵۶ بیتی استفاده می‌کند. ویژگی‌های گواه اثبات سهام دیکرد و ارتباط آن با زنجیره، کاملا منحصر به فرد است و به توضیحات بیشتری نیاز دارد.
برای شرکت در گواه اثبات سهام دیکرد، دارندگان باید کوین DCR خود را برای خرید تیکت، مسدود کنند. قیمت هر تیکت توسط مکانیزمی مشخص می‌شود که طی آن، سیستم ۴۰۹۶۰ تیکت ارائه می‌دهد. اگر تعداد تیکت‌ها بیشتر یا کمتر شود، قیمت نیز افزایش یا کاهش می‌یابد.
هنگامی که کاربر تیکت را می‌خرد، تا زمانی تیکت آنها برای رای گیری فراخوانده شود یا پس از ۱۴۲ روز منقضی شود، DCR مورد استفاده مسدود می‌شود. این امر فرصتی را برای گواه اثبات سهام به وجود می‌آورد تا اطمینان حاصل شود که رای دهندگان گواه اثبات سهام نقشی در این امر دارند و به نفع شبکه کار می‌کنند.
شرکت کنندگان گواه اثبات سهام (که به آنها رای دهندگان یا سهامداران نیز گفته می‌شود) سه نقش برجسته ایفا می‌کنند که عبارتند از:
- رای دهی بلاک‌ها
- رای دهی در خصوص تغییر قوانین اجماع
- رای دهی در خصوص مدیریت پروژه با استفاده از سیستم پروپوزال پولیتیا (Politeia)
رای دهی بلاک‌ها، روشی است که طی آن، رای دهندگان گواه اثبات سهام بیشترین حضور مستقیم در حفظ اجماع را دارند.
رای دهی بلاک‌ها
هنگامی که ماینر گواه اثبات کار بلاک معتبری می‌یابد، آن را به شبکه ارسال می‌کند؛ اما برای آن که این بلاک معتبر در نظر گرفته شود، باید حداقل شامل ۳ رای از ۵ رای تیکت‌های انتخاب شده باشد. رای دهندگان گواه اثبات سهام کیف پول خود را باز نگه می‌دارند تا هنگامی که تیکت آنها فراخوانده شد، آماده پاسخگویی باشند. هنگامی که تیکت گواه اثبات سهام برای رای دهی و پاسخ فرا خوانده شد، دارنده آن پاداش دریافت می‌کند.
هنگامی که تیکت فراخوانده شود، دارندگان تیکت می‌توانند در خصوص تایید یا عدم تایید تراکنش‌های بلاک قبلی رای دهند. نودهای شبکه، بلاک جدید را تا زمانی که شامل ۳ رای نباشد، معتبر نمی‌شناسند. اگر اکثر تیکت‌ها، تراکنش‌های بلاک قبلی را تایید نکنند، این تراکنش‌ها به استخر تراکنش‌های تایید نشده (mempool) بر می‌گردند. این تراکنش‌ها شامل پاداش ماینر گواه اثبات کار است؛ اما پاداش رای دهندگان گواه اثبات سهام را شامل نمی‌شوند.
بنابراین رای دهندگان گواه اثبات سهام قدرت این را دارند که بدون این که خللی در پاداش خودشان ایجاد شود، پاداش ماینرها را کاهش دهند. این امر، قدرت ماینرهای گواه اثبات کار را برای وتو کردن تغییرات قوانین اجماع شبکه محدود می‌کند. در واقع، رای دهندگان گواه اثبات سهام می‌توانند اقدامات ماینرها را با سیاست رای منفی به اقدامات نامناسب و مخرب به صلاح خود رد کنند. این امر از نوشتن تراکنش‌ها و دریافت پاداش ماینرهای سودجوی گواه اثبات کار جلوگیری می‌کند.
این لایه تاییدی گواه اثبات سهام، امنیت شبکه و محافظت شبکه در مقابل اکثر حملات را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. روش رایج انجام اکثر حمله‌های دو بار خرج کردن به صورت بازنویسی بلاک چین توسط ماینینگ زنجیره جایگزین و سپس عرضه آن پس از مدتی مشخص و کسب سود از ابطال تراکنش‌های زنجیره قدیمی انجام می‌شود.
از آنجایی که بلاک‌های دیکرد به ورودی های تیکت‌های تصادفی نیاز دارند تا به عنوان بلاک معتبر شناخته شوند و تا زمانی که این ورودی را دریافت نکنند، نمی‌توانند توسط ماینرهای گواه اثبات کار ایجاد شوند، ماینرهای گواه اثبات کار نمی‌توانند به صورت پنهانی به استخراج بپردازند؛ مگر آن که بخش اعظمی از تیکت‌ها را در اختیار داشته باشند.
طراحی اجماع هیبریدی PoW/PoS، هزینه حملات به شبکه را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد؛ زیرا دو سیستم جداگانه توسط حمله کننده باید فریب داده شود. گواه اثبات سهام به صورتی تنظیم شده است که این تیکت‌ها فقط می‌توانند به مقدار کمی تصاحب شوند. تعداد محدودی از تیکت‌ها را می‌توان در هر بلاک خرید و خرید حداکثر مقدار تیکت‌ها منجر به افزایش شدید قیمت می‌شود. به علاوه، پس از خریداری شدن این تیکت‌ها، سرمایه استفاده شده برای خرید آنها به مدت مشخصی مسدود می‌شود و کوین‌های مسدود شده حمله کننده در معرض کاهش قیمت قرار می‌گیرند.
این پیش نیاز که سهامداران تصادفی به هر بلاک رای می‌دهند، بدان معنا است که بلاک چین باید بین تمام شرکت کنندگان به اشتراک گذاشته شود؛ زیرا با استخراج شرکت کنندگان، امنیت شبکه افزایش می‌یابد. سیستم دوگانه یا هیبریدی دیکرد طوری طراحی شده است تا به سهامداران قدرت بیشتری نسبت به ماینرهای گواه اثبات کار بدهد.
رای گیری در خصوص تغییر مکانیزم اجماع
دیکرد (Decred) از ابتدا تصمیم گرفت که سهامداران گواه اثبات سهام را به نیروی تصمیم گیری غالب در خصوص نظارت بر بلاک چین تبدیل کند. تغییر در قوانین اجماع، یک رویه تصویب به روز رسانی است که به موجب آن، هر گونه تغییر در قوانین اجماع فقط پس از انجام فرایند رای گیری امکان پذیر است.
تنها اگر حداقل ۷۵ درصد تیکت‌های رای گیری تغییرات مورد نظر را تایید کنند، این تغییرات می‌توانند اعمال شوند. این فرآیند پس از آن شروع می‌شود که بخش اعظمی از ماینرها (۹۵ درصد ماینرها) و رای دهندگان (۷۵ درصد رای دهندگان) نرم افزار به روز رسانی شده با آخرین تغییرات قوانین را اجرا کنند.
اگر پروپوزال تغییر قوانین طی ۴ هفته توانست حمایت ۷۵ درصدی سهامداران را جلب کند، مورد پذیرش واقع می‌شود؛ در غیر این صورت تایید نمی‌شود و فرایند رای گیری مجدد آغاز می‌شود. اگر پروپوزال مورد پذیرش واقع شود، تغییر قانون یک ماه بعد انجام می‌شود.
مدیریت پروژه پولیتیا
پاداش بلاک‌های دیکرد بین ماینرهای گواه اثبات کار (۶۰ درصد پاداش)، رای دهندگان گواه اثبات سهام (۳۰ درصد پاداش) و خزانه (۱۰ درصد پاداش) تقسیم می‌شود.
۱۰ درصد سهم خزانه به منظور تامین بودجه لازم برای توسعه نرم افزار متن باز پروژه‌های آتی است. دارندگان تیکت حق رای دهی در خصوص خرج کردن این سرمایه، افزودن ویژگی‌های جدید و تعیین سیاست‌ها از طریق پلتفرم مدیریتی پولیتیا دارند.
نتیجه گیری
همانطور که در ابتدای مقاله اشاره کردیم، با اجماع هیبریدی و نحوه کار آن آشنا شدید. از آنجایی که رای دهندگان گواه اثبات سهام ۳۰ درصد پاداش بلاک را دریافت می‌کنند، نمی‌توانند سهم نسبی خود از موجودی DCR را با در اختیار گذاشتن کوین‌های خود به کسب کنند.
اکثریت DCRهای تازه صادر شده به ماینرهای گواه اثبات کار و در ازای نقشی که در ایمن سازی شبکه و حل مشکل سیستم‌های گواه اثبات سهام ایفا می‌کنند تعلق می‌گیرد. ماینرها معمولا باید بخش زیادی از پاداش دریافتی خود را بفروشند، تا هزینه‌های عملیاتی را جبران کنند. این امر باعث افزایش موجودی DCR در بازار می‌شود.
بلاک چین دیکرد معماری منحصر به فردی را ارائه می‌دهد و یکی از قابل ذکرترین مثال‌های سیستم هیبریدی PoW/PoS است. پروژه‌های آینده‌ای که از رویکرد PoW/PoS استفاده می‌کنند نیز منحصر به فرد خواهند بود و لزوما از چارچوب دیکرد پیروی نخواهند کرد.
آخرین به روز رسانی: ۹۹/۰۸/۱۴
