انواع الگوریتم اجماع (بخش اول)

: پارسا بهمنی

انواع الگوریتم اجماع (بخش اول)

الگوریتم اجماع

به تازگی همه جا خبر از ارزهای دیجیتال و نوسانات قیمتی چشمگیر برخی از این ارزهاست. هر روز که می‌گذرد، شرکت‌های بیشتری ارزهای جدید را در سیستم‌های پرداخت خود وارد می‌کنند و این موضوع راه را برای یک انقلاب اقتصادی هموار می‌کند. تاکنون بیش از 1600 ارز دیجیتال در جهان موجود است و بازار ارزهای رمزنگاری شده بالغ بر 600 میلیارد دلار در آغاز سال 2019 میلادی ارزش دارد.

ارزهای رمزنگاری شده اولین بار بنا بر احساس نیاز به انجام تراکنش های ناشناس و شکل دهی به جامعه ای که در آن امنیت و محرمانگی حفظ شود، ایجاد شد. این ایده اولیه، توسط محققان و فعالان Cypherpunk دنبال شد. وی دای (Wei Dai) در سال ۱۹۹۸ میلادی، پروتکل B-Money را معرفی کرد. این پروتکل، زیربنای فناوری شد که ده سال بعد ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) بیت کوین را بر مبنای آن معرفی کرد؛ اولین ارز دیجیتال غیرمتمرکز که در دسترس همگان قرارگرفت.

در دوران جدید، مفهوم پول واقعی (Fiat Money) توسط ارزهای رمزنگاری شده به چالش کشیده شده است. برخلاف پول فیات که بانک‌های مرکزی و دولت‌ها، مسئول انتشار آن درجامعه هستند، ارزهای رمزنگاری شده اغلب در جریان فرایندی که استخراج (Mining) نامیده می‌شود، منتشر می‌شوند. ارزهای دیجیتال روش های هش کردن (Hashing) بسیار پیچیده‌ای را برای شناسایی کوین‌ها به کار می‌برند. سیستم‌های ارزهای رمزنگاری شده اغلب ادعا می‌کنند که تراکنش‌ها را به صورت ناشناس و غیرمتمرکز پردازش می‌کنند، این محرمانگی، امنیت و اعتمادکاربران را افزایش می‌دهد.

عرضه و تقاضا برای ارزهای دیجیتال طی سال‌های اخیر چندبرابر شده است. به طور مشابه، صنعت ارزهای دیجیتال نیز نسبت به روزهای آغازین رشد چشم‌گیری را تجربه کرده و معاملات این ارزها نیز مقبولیت بیشتری میان عموم یافته است. درحال حاضر، ارزهای رمزنگاری شده در صدها پلتفرم معاملاتی (Exchange) در دسترس هستند و بسیاری از شرکت‌های بزرگ در حال وارد کردن ارزهای دیجیتال در سیستم‌های پرداخت خود هستند. بیت کوین سردمدار این جریان، تاکنون توسط مایکروسافت، وردپرس، آمازون، اپل، ویکی پدیا، ِدل و سایر برندهای بزرگ در بخش‌های متعدد بازار جهانی پذیرفته شده است و این موضوع تعداد افراد درگیر در این حوزه را افزایش داده که به رشد صنعت ارزهای رمزنگاری شده،منجرشده است.

اجماع بنیان اعتماد

ارزهای دیجیتال برای تأیید انجام تراکنش‌ها، از مکانیزمی به نام اجماع (Consensus) بهره می‌برند. به طور کلی در حال حاضر دو روش اجماع غالب در میان ارزهای دیجیتال به کارمی‌رود:

1. اثبات کار (Proof-of-Work)

در این روش برای تأیید تراکنش لازم است کاربران مسائل ریاضی دشوار را حل کنند. به بیان دیگر، سیستم‌های اثبات کار به طور مداوم، الگوریتم‌های هش کردن دشوار یا مسائل دشوار را اجرا می‌کنند تا تراکنش‌های الکترونیک را تأیید کنند. تهدیدی که شبکه‌های مبتنی بر این بر این نوع اجماع با آن مواجه هستند، اصطلاحا حمله ۵۱ درصد نامیده می‌شود.

برای آنکه یک هکر بتواند به شبکه یک ارز رمزنگاری شده که بر اثبات کار مبتنی است حمله کند، بایدحداقل۵۱ درصد از قدرت محاسباتی شبکه (میزان هش) را در دست بگیرد که البته با توجه به اندازه شبکه برخی ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین و میزان هش بالای آن، این امر عملا ً غیرممکن به نظر می‌رسد. اما هک کردن شبکه‌های کوچک‌تر مبتنی بر این الگوی اجماع، آسان‌تر است. با این وجود، تقسیم قدرت تصمیم‌گیری میان تمام اعضای شبکه در این مکانیزم، مانع شکل‌گیری انحصار و تعیین تکلیف شبکه توسط سهامداران عمده شبکه می‌شود.

2. اثبات سهام (Proof-of-Stake)

ضعف الگوریتم اثبات کار در مقابل حمله ۵۱ درصد موجب معرفی مکانیزم اجماع جدیدی شدکه به اثبات سهام معروف است. در این روش کاربران بنا برمیزان سهمی که از شبکه دارند، این امکان را دارندکه در شبکه تغییراتی ایجادکنند و صرفنظر از میزان قدرت محاسباتی می‌توانند متناسب با سهام خود، از شبکه سکه استخراج کنند. به بیان دیگر، اگر کاربری ۱۰ در صد از سهام شبکه را در اختیار داشته باشد، یک دهم قدرت شبکه را در اختیار دارد و می‌تواند تنها۱۰ درصد از تراکنش های شبکه را تأییدکند. بنابر این اگر هکری قصد اجرای حمله ۵۱ درصد را داشته باشد، لازم است حداقل ۵۱ درصد از سکه های شبکه راخریداری کند. باتوجه به این که درشبکه هایی نظیر بیتکوین این رقم بسیار بالا خواهدبود، عملا ً انجام چنین حمله ای روی شبکه های مبتنی بر اثبات سهام غیر ممکن است .

اگرچه این موضوع ممکن است منجر به شکل گیری نوعی انحصار شود که با هدف اولیه شکل گیری ارزهای دیجیتال یعنی تمرکز زدایی از مراکز قدرت در تضاد است و در حال حاضر به عنوان بزرگترین نقص شبکه های مبتنی بر این مکانیزم اجماع به آن اشاره می‌شود. مکانیزم های دیگری نیز برای حصول اجماع در شبکه ارزهای دیجیتال موجود است که از آن جمله می‌توان به اثبات زمان سپری شده (Proof of Elapsed Time)، اثبات فعالیت (Proof of Activity)، اثبات ظرفیت Proof of Capacity) Byzantine Fault Tolerance) و Federated Byzantine Agreement and variants اشاره کرد که به دلیل محدودیت کاربرد، به آنها اشاره نمی‌شود.