خوارزمية الإجماع هي إجراء يستخدم في علوم الكمبيوتر حيث يتم توزيع المشاركين فيه توافق الشبكة على حالة الشبكة أو حالة قيمة بيانات واحدة وتأسيس الثقة بين النظراء غير المعروفين في الشبكة. 

تم تصميم خوارزميات الإجماع بحيث يتوصل أعضاء blockchain إلى اتفاق للتحقق من صحة معاملة على الشبكة ، وتغيير معلمات الشبكة ، وتحديد العقد الجديرة بالثقة لمعالجة الكتل الجديدة ، والوظائف المهمة الأخرى.

لا تدع الطبيعة التقنية لهذه المقالة تزعجك - إيجاد "إجماع" حولنا في كل مكان - إنها فكرة إنسانية للغاية ، ولكنها تنطبق فقط على شيء يمكن أتمتة. 

بالنسبة للمبتدئين ، في الأنظمة المركزية ، يتم تنفيذ مهام الإجماع من قبل سلطة مركزية. 

في الأنظمة اللامركزية مثل Bitcoin ، لدينا شبكة مكونة من مئات وآلاف وحتى مئات الآلاف من عمال المناجم أو العقد التي تنضم لأداء مهمة واحدة أو عدة مهام وتوفر نظامًا بيئيًا موثوقًا وفعالًا.

بالتفكير في الإجماع اللامركزي في هذا المثال ، افترض أنك في مجموعة من أربعة أصدقاء ، وأحد الأعضاء ، أليكس ، يقدم شخصًا خامسًا ، بوب. عندما يغادر بوب ، على الأرجح ، ستبدأ المجموعة في الحديث عن بوب (هذا هو البروتوكول) لمعرفة ما إذا كانوا يحبونه (ستكون النتيجة "الإجماع") 

خوزيه: "بوب يبدو وكأنه رجل لطيف."

كيفن: "نعم ، رجل رائع. كيف التقيت به؟ "

أليكس: "لقد كان في أحد فصولي المالية في الكلية ؛ كنا نشارك نصائح تداول العملات المشفرة ، وانتهى به الأمر إلى أن يكون رجلًا مضحكًا جدًا ".

كيفن: "جميل ، لكن ميماته كانت غريبة للغاية."

جون: "أنت فقط لا تحصل على ثقافة الميم."

خوزيه: "نعم ، أنت لا تقضي الكثير من الوقت في التمرير عبر TikTok - اعتقدت أنها كانت مضحكة للغاية."

في هذا المثال ، تم التوصل إلى "إجماع" حول ما إذا كان بوب يندمج جيدًا في مجموعة الأصدقاء. غالبًا ما يكون هناك ملف توافق الآراء الضروري حتى في غياب الالتزامات أو العقود المحددة. أحد المشاركين ، كيفن ، متردد في السماح لبوب بالانضمام إلى المجموعة ، لكن خوسيه وأليكس وجون لطيفون مع بوب.

في هذه الحالة ، إذا أردنا تدوين المثال أعلاه في خوارزمية إجماع: فسيكون 3 "إنه رائع" و 1 "إنه رائع ولكني غير متأكد من XYZ" لا يزال ينتج عنه "إنه رائع". الغالبية تفوز ، لذلك سوف يتسكع بوب مع الأطفال الرائعين على الرغم من رأي كيفين. 

تم تصميم Bitcoin ، على سبيل المثال ، لإيجاد إجماع حول ما إذا كانت المعاملات الجديدة صالحة ("رائعة") أم لا. 

سنراجع هنا الأنواع الأكثر شيوعًا - وغير الشائعة - من خوارزميات إجماع blockchain عبر الشبكات العامة والخاصة.

ما هو إثبات العمل؟

إثبات العمل (PoW) هي خوارزمية الإجماع الأكثر شيوعًا وأقدمها والتي جاءت مع إنشاء Bitcoin في عام 2009 بواسطة Satoshi Nakamoto. يتكون نظام إثبات العمل (PoW) من شبكة عالمية من عمال المناجم - تسمى عُقد الشبكة - التي تتنافس لحل الألغاز الرياضية. يفوز عامل التعدين الذي يحل اللغز بنجاح بالحق في إضافة كتلة جديدة إلى blockchain ويتلقى مكافأة مدفوعة بعملة مشفرة تم إنشاؤها حديثًا. 

إثبات العمل هو في الأساس طريقة عامل منجم لإظهار الدليل على أنهم قدموا قوة حسابية لتحقيق إجماع الشبكة والتحقق من صحة كل كتلة. علاوة على ذلك ، يتم ترتيب كل كتلة (معاملة) بترتيب تسلسلي ، مما يلغي مخاطر الإنفاق المزدوج.

حتى الآن ، كانت PoW هي آلية الإجماع الأكثر أمانًا لكتل ​​العملات المشفرة. يتطلب تغيير الشبكة من المهاجم إعادة تعدين جميع الكتل الموجودة في السلسلة. كلما زاد نمو blockchain ، زاد صعوبة احتكار قوة الحوسبة للشبكة لأنها تتطلب استهلاكًا هائلاً للطاقة ومعدات باهظة الثمن.

بمجرد أن يحل عامل المنجم اللغز ، يجد a السفير البابوي (اختصار للرقم المستخدم مرة واحدة) ينتج عنه تجزئة بقيمة أقل من أو تساوي تلك التي حددتها صعوبة الشبكة. 

يعد nonce جزءًا مركزيًا من أنظمة PoW لأنه سيسمح للمُعدِّن بإنشاء رأس كتلة مجزأ باستخدام وظيفة التجزئة SHA-256 ، مما يعني وضع رقم مرجعي لكتلة في سلسلة. يحتوي رأس الكتلة أيضًا على طابع زمني وتجزئة الكتلة السابقة.

سلبيات PoW

يحتاج عمال المناجم إلى توفير قوة حسابية كبيرة لحل الألغاز. ولكن نظرًا لأن العمليات الحسابية معقدة ، فإن كمية الطاقة التي يستهلكها S9 Antminer واحد عادةً ما بين 1400 - 1500 واط في الساعة لتجزئة تبلغ 14.5 TH / s. يستهلك الطراز S19 ، وهو إصدار أكثر قوة ، 3250 واطًا في الساعة بمعدل تجزئة يبلغ 110 تيرا بايت / ثانية. 

باستخدام بعض الرياضيات ، يمكننا حساب كمية الطاقة التي تستهلكها مراكز البيانات أو شركات التعدين مع مئات أو آلاف منصات التعدين في مكان واحد يوميًا. الاستهلاك المرتفع للطاقة والضرر البيئي هو النقد الرئيسي المستمد من إثبات العمل. 

لوضع هذا في المنظور الصحيح ، قبل أن تتحول Ethereum إلى Proof of Stake ، كان عمال مناجم Ethereum في جميع أنحاء العالم يستهلكون حوالي 10 تيراواط ساعة / سنة ، مثل جمهورية التشيك.

تضر الضوضاء العالية أيضًا بمستويات سمع الإنسان — فوق 80 ديسيبل. هذا هو السبب في أن منصات التعدين عادة ما يتم الاحتفاظ بها في الأقبية أو مرافق التعدين لتجنب إزعاج الأنشطة اليومية.

ما هو إثبات الحصة؟

إثبات الحصة (PoS) هو ثاني أكثر خوارزمية إجماع شعبية. بدلاً من المعدنين ، تمتلك blockchains PoS مصدقين للشبكات يستخدمون عملاتهم / الرموز المميزة كدليل على التزامهم بالشبكة بدلاً من قوة الحوسبة. 

يعني Staking "تأمين" أصول التشفير لفترة في منصة blockchain ، والتي ، في المقابل ، تكافئ المستخدمين بمزيد من العملات المشفرة. 

PoW مقابل PoS: الاختلافات الرئيسية

في PoS ، يمكن للمستخدمين المشاركة في جزء من أصولهم لغرض وحيد هو توليد الدخل السلبي. أصبح الخيار الآخر مدققًا. على عكس أنظمة إثبات العمل ، لا يتنافس المدققون لإنشاء كتل جديدة حيث يتم اختيارهم عشوائيًا بواسطة خوارزمية. كلما زاد عدد العملات / الرموز المميزة التي يمتلكها المستخدم ، زادت فرصهم في أن يصبحوا مدققين وإنشاء كتل جديدة في blockchain. 

في أنظمة إثبات العمل ، يتم تحديد وقت إنشاء كتل جديدة من خلال صعوبة التعدين ؛ كلما زاد عدد المشاركين في الشبكة ، زادت قوة التجزئة ، أي القوة الحسابية المطلوبة لتعدين الكتل الجديدة. على النقيض من ذلك ، فإن blockchains PoS لها وقت إنشاء كتلة ثابت مقسم إلى فتحات - الوقت الذي يستغرقه إنشاء كتلة - وعهود ، وهي وحدات زمنية تتكون من فترات زمنية. 

لتوضيح ذلك بشكل أفضل ، تتكون الفتحة في Ethereum من 12 ثانية ، وهو مقدار الوقت الذي تستغرقه الشبكة لإنشاء كتلة ، و 32 فتحة تخلق حقبة. لذلك ، الحقبة الواحدة تبلغ 6.4 دقيقة. تحتوي كل فتحة في Blockchain PoS على عدد محدد مسبقًا من المدققين الذين يصوتون على صلاحية الكتلة المقترحة. إذا كانت الكتلة صالحة ، يتم إضافتها إلى السلسلة ، ويتلقى مقدم الكتلة والمُصدقون مكافآت في ETH.

يعاقب blockchains PoS الجهات الفاعلة الخبيثة لمهاجمة الشبكة بهجمات نمطية بنسبة 51٪ ، وهو ما يسمى القطع ، حيث يقوم المدققون الصادقون بإخراج المدقق الضار من الشبكة واستنزاف توازنهم. هذا يثني الجهات الفاعلة الخبيثة عن مهاجمة الشبكة لأن العدد المطلوب من الأموال المجمعة مرتفع بشكل كبير. في حالة Ethereum ، 32 ETH.

إيجابيات نقاط البيع:

• أقل استهلاكًا للطاقة مقارنة بـ PoW
• أكثر ملاءمة للعمل مع حلول الطبقة الثانية من إثبات العمل
• قادر على تحقيق إنتاجية أعلى منذ تأسيس الإجماع قبل تمرير الكتل.
• أقل تكلفة من blockchains PoW لأنها لا تتطلب أجهزة متميزة لإنشاء كتل جديدة.

سلبيات PoS

• لا تزال أنظمة PoS خاضعة للمركزية إذا كان بإمكان المدققين الذين لديهم عدد كبير من الرموز المميزة المتراكمة التأثير على الشبكة. 
• أقل ثباتًا من حيث الأمان مقارنةً بلوكشين إثبات العمل (PoW).

ما هو إثبات التاريخ؟

إثبات التاريخ (PoH) عبارة عن خوارزمية إجماع مقدمة من بلوكتشين Solana وتتكون من وضع طابع زمني لجميع الأحداث على الشبكة لإثبات حدوثها في وقت معين. يمكن وصف PoH بأنه ساعة تشفير تؤكد المعاملات بترتيب تسلسلي. 

تجمع Solana بين نهج PoH الخاص بها مع PoS. لذلك ، يتعين على المشاركين في الشبكة المشاركة في SOL ليصبحوا مدققين ومعالجة الكتل الجديدة ، وتتحقق آلية PoH من صحة تلك المعاملات التي تتم في الوقت الفعلي. بمعنى آخر ، يحافظ PoH على الأمان ، بينما يجلب PoS شبكة من المدققين الذين يمكنهم التحقق من الطوابع الزمنية وتأكيد المعاملات.

ومع ذلك ، يضحي Solana باللامركزية لتوفير معدل نقل سريع للمعاملات. تعتمد blockchain على بنية شبه مركزية يتم فيها انتخاب عقدة واحدة كقائد مسؤول عن تنفيذ مصدر واحد للوقت ، أي ساعة PoH ، ويجب أن تتبع جميع العقد الأخرى تسلسل الوقت وفقًا لذلك. يتم انتخاب القادة بشكل دوري عبر انتخابات نقاط البيع.

في حين أن Solana هي واحدة من أسرع سلاسل الكتل في الصناعة ، إلا أنها تعاني بشكل منتظم من التعطل. منذ إطلاقها في عام 2020 ، عانت الشبكة ما يقرب من عشرة أعطال ، خمسة منها حدثت في عام 2022. والسبب الرئيسي لهذه الانقطاعات هو "عقدة غير مهيأة".

ما هو تفويض إثبات الحصة؟

تفويض الموثقة من المسابقة (DPoS) هو تباين لمفهوم PoS الذي يلعب فيه المجتمع دورًا مركزيًا.

في blockchains DPoS ، يشارك أعضاء المجتمع عملاتهم المشفرة للتصويت للشهود أو المندوبين التاليين لإنتاج الكتلة. للقيام بذلك ، يجب على المستخدمين تجميع الرموز المميزة الخاصة بهم في مجمع Staking blockchain ثم ربط الأموال بمفوض محدد. 

تم تطوير DPoS من قبل المدير التنفيذي السابق لشركات EOS Dan Larimer ، الذي طبق الخوارزمية على BitShares في عام 2015. قال Larimer وأنصار DPoS الآخرين أن DPoS يوسع النطاق الديمقراطي لأن المجتمع هو الذي يختار المدقق التالي. اليوم ، تستخدم blockchains مثل TRON و Cardano DPoS. 

ومع ذلك ، فإن النقد الموجه إلى DPoS هو أن منهجيتها تفضل المستخدمين الأثرياء. يمكن أن يكون لمن لديهم عدد كبير من الرموز تأثير أكبر في الشبكة. كان فيتاليك بوتيرين من أوائل منتقدي DPoS ، حيث ادعى في a بلوق وظيفة أن خوارزمية الإجماع هذه تحفز الشهود على تشكيل كارتلات ورشوة الناخبين للحصول على الدعم.

ما هو إثبات السلطة؟

إثبات السلطة (PoA) عبارة عن خوارزمية إجماع حيث يمكن للأعضاء المصرح لهم فقط التفاعل مع blockchain وإجراء المعاملات وإجراء أو اقتراح تغييرات معلمات الشبكة ومراجعة سجل المعاملات وما إلى ذلك. 

المصطلح صاغه غافن وود، مطور blockchain الذي شارك في تأسيس إثيريم, القماش المنقط، وشبكة كوساما.

في PoA blockchain ، كل شيء يتعلق بالسمعة - المشاركون في الشبكة يكدسون هوياتهم بدلاً من العملات المعدنية. إنها توفر مستوى أعلى من قابلية التوسع والإنتاجية لأنها تعتمد فقط على عدد محدود من المدققين. قد نعتقد أن هذا نموذج مركزي للغاية ، لكن blockchains PoA عادة ما تكون خاصة وتتناسب بشكل أفضل مع المؤسسات والمنظمات التي تستخدم تقنية blockchain لتعزيز الأعمال وأنظمة التشغيل. 

ما هو إثبات الوقت المنقضي؟

إثبات الوقت المنقضي (PoET) هو خوارزمية إجماع أخرى تعمل بشكل أفضل مع سلاسل الكتل الخاصة.

تم تقديم خوارزمية PoET لأول مرة بواسطة مطوري برامج Intel وتم تنفيذها على مسننة Hyperledger، تستهدف سلاسل الكتل والمؤسسات الخاصة.

قد لا تكون الخوارزمية شائعة مثل سلاسل الكتل الأخرى نظرًا لعدم تعريفها بشكل كافٍ. لكن الفكرة كانت تقديم محرك جاهز على طراز ناكاموتو يسمح لشبكات البلوك تشين الخاصة باختيار منتج الكتلة التالي. وكيف يختلفون؟ حسنًا ، تنشئ الخوارزمية "وقت انتظار عشوائي" لكل عقدة شبكة ، وخلال ذلك الوقت يجب على العقدة "النوم. " العقدة ذات أقصر فترة انتظار تستيقظ أولاً وتفوز بالحق في إنتاج كتلة في السلسلة. 

لذا ، فإن الاختلاف الرئيسي هو أن عمال المناجم في PoET لا يعملون على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ويستهلكون طاقة أقل. علاوة على ذلك ، في شبكة PoW ، يتنافس المعدنون على تجزئة رأس الكتلة التالي ، بينما في PoET هو نظام اختيار عشوائي.

الأسئلة الشائعة حول خوارزميات الإجماع: 

هل ستصبح Ethereum أسرع الآن بعد أن انتقلت إلى PoS؟

هناك اعتقاد خاطئ شائع وهو أن Ethereum سوف يتوسع تلقائيًا الآن بعد أن أصبح blockchain قائم على PoS. ومع ذلك ، تم إجراء هذا الانتقال لتعزيز Ethereum من خلال:

• خفض استهلاك الطاقة
• تقليل الحواجز أمام الدخول من خلال إلغاء متطلبات الأجهزة
• السماح بالعقوبات الاقتصادية لسوء سلوك العقدة
• تقديم نموذج جديد لانبعاثات التوكنات 
• وبنية تحتية أفضل للعمل مع حلول Ethereum Layer-2.

ما هي سلاسل الكتل غير المرخصة والمرخصة ؟: 

تشير blockchain غير المرخصة إلى blockchain العامة حيث يمكن لأي شخص إجراء المعاملات ، ومراجعة سجل المعاملات ، وعملة الحصة النقدية ، وأن يصبح مدققًا ، وما إلى ذلك. المعاملات ، والتفاعل مع عقد الشبكة ، وتتبع النشاط على السلسلة ، وما إلى ذلك.

هل PoW هي خوارزمية الإجماع الأكثر أمانًا؟ تمتلك PoW نصيبها العادل من العيوب ، ولكن حتى الآن ، كانت الطريقة الأكثر إثباتًا وموثوقية للحفاظ على إجماع الشبكة وأمانها في blockchain.

افكار اخيرة

Blockchain هي تقنية قادرة على حل العديد من التحديات ونقاط الضعف في الصناعات المختلفة ، وليس فقط الخدمات المصرفية والتمويل. لكن لديهم نصيبهم من النكسات. ومن ثم ، فقد أنشأ المطورون على مدار الوقت أنواعًا وإصدارات متعددة من خوارزميات الإجماع لمعالجة المشكلات الشائعة ، مثل المركزية ، ونقص قابلية التوسع ، والإنتاجية المنخفضة. 

لكن الحديث عن مستقبل خوارزميات blockchain أمر صعب بسبب تحدٍ واحد: The Blockchain Trilemma. أوضح Vitalik Buterin لأول مرة أنه ينص على عدم قدرة شبكات blockchain في توفير اثنين من ثلاث مزايا: اللامركزية والأمان وقابلية التوسع. هناك العديد من منصات blockchain ، مثل فانتوم و الاستلقاء تحت أشعة الشمس، التي طبقت إصداراتها الهجينة من خوارزميات الإجماع في محاولة لحل مشكلة ثلاثية بلوكتشين ، لكن لم ينجح أي منها حقًا حتى الآن. 

تم إجراء مناهج تقنية أخرى لتحسين خصائص blockchain ، ومن أكثرها شيوعًا هي layer-2s ، وهي سلاسل متصلة بطبقة 1 ، على سبيل المثال ، Arbitrum مع Ethereum ، والتجزئة ، والتي تقسم blockchain بالكامل إلى العديد من الشبكات الأصغر. بوتيرين تراه التجزئة كأفضل نهج لتوفير الخصائص الثلاث لسلسلة blockchain المثالية.