خوارزمية الإجماع هي آلية تسمح للمستخدمين أو الآلات بالتنسيق في بيئة موزعة. يجب أن يضمن أن جميع الوكلاء في النظام يمكنه الاتفاق على مصدر واحد ، حتى لو فشل بعض الوكلاء. بمعنى آخر ، يجب أن يكون النظام متسامحًا مع الأخطاء

في الإعداد المركزي ، يملك كيان واحد السلطة على النظام. في معظم الحالات ، يمكنهم إجراء التغييرات كما يحلو لهم - لا يوجد نظام حوكمة معقد للوصول إلى إجماع بين العديد من المسؤولين.

لكن في الإعداد اللامركزي ، إنها قصة مختلفة تمامًا. لنفترض أننا نعمل مع قاعدة بيانات موزعة، كيف نتوصل إلى اتفاق بشأن الإدخالات التي تتم إضافتها؟

ربما كان التغلب على هذا التحدي في بيئة لا يثق فيها الغرباء ببعضهم البعض هو التطور الأكثر أهمية الذي يمهد الطريق أمام البلوكتشين.

خوارزميات الإجماع في العملات المشفرة

في العملات المشفرة ، يتم تسجيل أرصدة المستخدمين في قاعدة بيانات بلوكتشين. من الضروري أن تحتفظ جميع العقد بنسخة متطابقة من قاعدة البيانات. وإلا ، فسينتهي بك الحال قريبًا بمعلومات متضاربة ، مما يقوض الغرض الكامل من شبكة العملات المشفرة.

يضمن تشفير المفتاح العام عدم تمكن المستخدمين من إنفاق عملات بعضهم البعض. ولكن لا تزال هناك حاجة إلى مصدر واحد للحقيقة يعتمد عليه المشاركون في الشبكة ، حتى يتمكنوا من تحديد ما إذا كان قد تم بالفعل إنفاق الأموال.

اقترح ساتوشي ناكاموتو ، مبتكر البيتكوين ، نظام إثبات العمل لتنسيق المشاركين.

أولاً ، نطلب من المستخدمين الذين يرغبون في إضافة الكتل ( المدققين) تقديم حصة. الحصة هي نوع من القيمة التي يجب على المدقق طرحها ، مما يثنيهم عن التصرف بطريقة غير شريفة. إذا قاموا بالغش ، فسيخسرون حصتهم. تشمل الأمثلة قوة الحوسبة أو العملة المشفرة.

أنواع خوارزميات الإجماع

إثبات العمل (PoW)

إثبات العمل (PoW) هو الأساس لخوارزميات إجماع البلوكتشين. تم تنفيذه لأول مرة في Bitcoin ، لكن المفهوم الفعلي كان موجودًا لبعض الوقت. في إثبات العمل ، يقوم عمال المناجم بتجزئة البيانات التى يريدون إضافتها حتى ينتجون حلاً معينًا.

التجزئة عبارة عن سلسلة عشوائية من الأحرف والأرقام يتم إنشاؤها عند تشغيل البيانات من خلال دالة تجزئة. ولكن ، إذا قمت بتشغيل نفس البيانات من خلالها مرة أخرى ، فسينتهي بك الأمر دائمًا بنفس الناتج.

ربما لا يمكنك معرفة المعلومات التي تم إدخالها في الوظيفة. لذلك فهي مفيدة لإثبات أنك تعرف قطعة من البيانات قبل وقت معين. يمكنك إعطاء شخص ما تجزئة ، وعندما تكشف لاحقًا عن البيانات ، يمكن لهذا الشخص تشغيلها من خلال الوظيفة للتأكد من أن الإخراج هو نفسه.

في إثبات العمل ، يحدد البروتوكول شروطًا لما يجعل الكتلة صالحة. على سبيل المثال ، فقط الكتلة التي تبدأ تجزئة بـ 00 ستكون صالحة. الطريقة الوحيدة لعامل المنجم لإنشاء واحدة تطابق هذه المجموعة هي القوة الغاشمة للمدخلات. يمكنهم تعديل معلمة في بياناتهم لإنتاج نتيجة مختلفة لكل تخمين حتى يحصلوا على التجزئة الصحيحة.

مع سلاسل الكتل الرئيسية ، يكون الشريط مرتفعًا بشكل لا يصدق. للتنافس مع عمال المناجم الآخرين ، ستحتاج إلى مستودع مليء بأجهزة التجزئة الخاصة (ASICs) لتكون مع فرصة لإنتاج كتلة صالحة.

حصتك ، عند التعدين ، هي تكلفة هذه الآلات والكهرباء اللازمة لتشغيلها. تم تصميم ASICs لغرض واحد ، لذلك ليس لها استخدام في التطبيقات خارج تعدين العملة المشفرة. طريقتك الوحيدة لاسترداد استثمارك الأولي هي التعدين ، والذي ينتج عنه مكافأة كبيرة إذا أضفت كتلة جديدة بنجاح إلى blockchain.、

إثبات الحصة (PoS)

تم اقتراح إثبات الحصة (PoS) في الأيام الأولى من Bitcoin كبديل لإثبات العمل. في نظام PoS ، لا يوجد مفهوم لعمال المناجم أو الأجهزة المتخصصة أو الاستهلاك الهائل للطاقة. كل ما تحتاجه هو جهاز كمبيوتر عادي.

في PoS ، لا تطرح موردًا خارجيًا (مثل الكهرباء أو الأجهزة) ، ولكنك تطرح موردًا داخليًا وهو العملة المشفرة. تختلف القواعد مع كل بروتوكول ، ولكن يوجد بشكل عام حد أدنى من الأموال التي يجب عليك الاحتفاظ بها لتكون مؤهلاً للتخزين.

من هناك ، تقوم بحبس أموالك في المحفظة ولا يمكن نقلها أثناء التخزين. ستوافق عادةً مع المعدنين الآخرين على المعاملات التي ستدخل في المجموعة التالية. اي أنك تراهن على الكتلة التي سيتم تحديدها ، ويختار البروتوكول واحدًا.

إذا تم تحديد معاملتك، فستتلقى نسبة من رسوم المعاملات ، اعتمادًا على حصتك. كلما زاد عدد الأموال التي قمت بحجزها ، زاد احتمال ربحك. ولكن إذا حاولت الغش من خلال اقتراح معاملات غير صالحة ، فستفقد جزءًا أو كل حصتك. لذلك ، لديك آلية مماثلة لإثبات العمل و التصرف بصدق هو أكثر ربحية من التصرف بطريقة غير شريفة.

بشكل عام ، لا توجد عملات تم إنشاؤها حديثًا كجزء من مكافأة المعدنين. وبالتالي يجب إصدار العملة الأصلية للبلوكتشين بطريقة أخرى. يمكن القيام بذلك إما عن طريق التوزيع الأولي (أي ICO أو IEO) أو عن طريق بدء تشغيل البروتوكول مع PoW قبل الانتقال لاحقًا إلى PoS.

بمجرد طرح PoS على شبكة ذات قيمة كبيرة ، يصبح النظام ميدانًا لنظرية الألعاب والحوافز المالية. من المحتمل أن يقوم أي شخص لديه معرفة بكيفية "اختراق" نظام نقاط البيع بذلك فقط إذا كان بإمكانه الاستفادة منه، وبالتالي ، فإن الطريقة الوحيدة لمعرفة ما إذا كان ذلك ممكنًا هو عبر شبكة مباشرة.

تم اختبار PoS على نطاق واسع وتم تنفيذ Casper كجزء من سلسلة من الترقيات لشبكة Ethereum (المعروفة مجتمعة باسم Ethereum 2.0).

خوارزميات الإجماع الأخرى

إثبات العمل وإثبات الحصة هما أكثر خوارزميات الإجماع استخداما وشهرة. ولكن هناك مجموعة متنوعة من العناصر الأخرى ، سنذكرها بإختصار:

إثبات السلطة (Proof of Authority)

في إثبات السلطة ، يتم منح حقوق إنشاء كتل جديدة لعقد المشاركين الذين أثبتوا سلطتهم. اي انه يتم التحقق من صحة شبكات البلوكتشين القائمة على إثبات السلطة من قبل المعدنين المعتمدين الذين يقومون بتشغيل برنامج يسمح لهم بوضع المعاملات في نظام البلوكتشين.

إثبات السعة (PoC)

في إثبات خوارزمية السعة ، ينشئ المعدنون قائمة بكل تجزئة ممكنة مسبقًا في عملية التخطيط ، ثم يخزنها على قرص صلب. لذلك ، يمكن القول أنه كلما زادت سعة التخزين التي قد يمتلكها الشخص ، زادت إمكانية إيجاد الحلول. وامتلاك تركيبة التجزئة الصحيحة يزيد من فرص فوز عمال المناجم بالمكافآت.

إثبات الهوية (PoI)

يتم إرفاق كل معاملة بتأكيد تشفير المفتاح الخاص للمستخدم. يمكن إنشاء كتلة من البيانات وإدارتها بواسطة كل مستخدم محدد في الشبكة وتقديمها للآخرين.

خوارزمية إجماع PoI تساعد في ضمان سلامة البيانات ومصداقيتها ، وبالتالي فهي خيار رائع لاستخدامها في المدن الذكية.

إثبات الحصة المؤجر (LPoS)

تعمل LPoS على منصة blockchain Waves وهي نسخة متقدمة من PoS.

في LPoS ، يؤجر المستخدمون رموز التشفير للعقدة التي تريد العمل كمنتج كتلة للشبكة. من المرجح أن يتم تحديد العقدة التي تحتوي على أكبر عدد من الرموز المميزة المتراكمة للجيل التالي من الكتلة بالإضافة إلى تلقي المكافآت.

كما أنه يساعد المستخدمين أصحاب الرموز الصغيرة الذين ربما لم يكونوا مؤهلين للمشاركة كمنشئ بلوكتشين في الاثبات التقليدي لعملية الحصة في تجميع أصولهم مع تعزيز فرصهم في تلقي حصة رسوم معاملات الشبكة.

تعد خوارزمية إجماع إثبات الحصة المؤجرة (LPoS) هي الأفضل للشبكات ذات المتطلبات التقنية العالية لتشغيل العقد الكاملة القادرة على التحقق من المعاملات والتحقق منها.

الرسم البياني غير الدوري المباشر (DAG)

هذا النوع يدعى DAG هو نموذج إجماع لهيكلة البيانات أو النمذجة يستخدم غالبًا في العملات المشفرة. على عكس شبكة blockchain النموذجية التي تتكون من كتل ، فإن DAG لها حواف ورؤوس ، حيث يتم تسجيل المعاملات على بعضها البعض.

تبدو DAG وكأنها رسم بياني بدلاً من مجموعة من السلاسل ، ويُنظر إليها على أنها البديل المحتمل للبلوكتشين نظرًا لتخزينها ومعالجتها الفعالة للمعاملات. يتم توجيهها لأنها تتحرك في اتجاه واحد وغير دورية.

إجماع (BFT)

وهو حالة يتعين فيها على الجهات الفاعلة في النظام الاتفاق على استراتيجية فعالة للتحايل على الفشل الكارثي للنظام.

النوعان المختلفان لنموذج إجماع BFT الأساسيين في Blockchain هما PBFT و DBFT.

إثبات الحرق (PoB)

نظرًا لكونه حلاً بديلاً لـ PoW و PoS من حيث استهلاك الطاقة ، فإن نموذج إجماع Proof of Burn (PoB) يعمل على مبدأ السماح لعمال المناجم "بحرق" أو "تدمير" الرموز المميزة للعملات المشفرة ، مما يمنحهم أيضًا امتياز الكتابة كتل بما يتناسب مع العملات

إثبات الوقت المنقضي (PoET)

تم تقديم PoET من قبل Intel بقصد الاستحواذ على التشفير المتضمنة في آلية PoW من خلال النظر في حقيقة أن بنية وحدة المعالجة المركزية وكمية أجهزة التعدين تعرف متى وبأي تردد يفوز عامل المنجم بالكتلة. يعتمد على فكرة التوزيع العادل وتوسيع الاحتمالات لجزء أكبر من المشاركين.