كان ظهور blockchain بمثابة موجة سريعة ومليئة بالأحداث في أوائل عام 2010. لقد وصلت Blockchain بشكل مذهل وأثبتت قيمتها منذ البداية. كانت نقطة البيع هنا هي الطبيعة غير القابلة للاختراق والآمنة والمجهولة لهذه التكنولوجيا الجديدة تمامًا. بعبارات بسيطة، تتيح تقنية blockchain لمستخدميها إجراء المعاملات في بيئة آمنة وشفافة، مما يزيل تدخل شركة اخرى ومخاطر الاحتيال وتهجير الأصول.
النقاط الرئيسية
- تضمن خوارزميات الإجماع الأمان والثقة في شبكات blockchain من خلال إنشاء معاملات جديدة بإجماع موحد.
- تستخدم خوارزميات إثبات العمل معادلات رياضية متزايدة التعقيد لضمان أقصى قدر من الأمان، ولكنها تستهلك الكثير من الوقت والطاقة في هذه العملية.
- تتطلب خوارزميات إثبات الملكية طاقة أقل ووقتًا أقل ورسومًا أقل، ولكنها لم تصل بعد إلى نفس مستويات أمان أسرى الحرب.
- هناك خوارزميات إجماعية أخرى ذات مزايا فريدة وعيوب طفيفة تتكرر في نهج نقاط POS.
تعريف خوارزميات الإجماع
تُمكّن منهجية خوارزمية الإجماع blockchain من تقديم مثل هذه المزايا الفريدة دون التضحية بالسرعة وانخفاض تكاليف المعاملات. تعمل خوارزميات الإجماع كمدقق للحقائق وأوصياء على أي نظام blockchain، مما يضمن استيفاء أي شروط معاملة محددة مسبقًا بشكل مثالي. علاوة على ذلك، تم تسمية خوارزميات الإجماع بشكل مناسب، لأنها تؤكد أن جميع العقد المشاركة في النظام توافق على نتيجة محددة، وهي حالة مواتية للشبكة بأكملها.
تضمن خوارزمية الإجماع معاملة سلسة فقط عند استيفاء جميع الشروط ذات الصلة لجميع الأطراف المعنية. على عكس الوسائل التقليدية للأمان والتحقق من صحة Web 2.0، تستخدم خوارزميات الإجماع آلاف العقد في نظام blockchain لإجراء معادلات رياضية معقدة، مما يضمن امتثال كل عقدة للمتطلبات الأساسية المحددة.
وبهذه الطريقة، حتى لو تم اختراق جزء من الشبكة أو التلاعب به، فإن الأمان العام سيظل سليمًا لحماية مصالح المشاركين. في حين أن العملية العامة لخوارزمية الإجماع هي نفسها عبر أنواعها المختلفة، إلا أن هناك العديد من الاختلافات في جزء الإثبات من الخوارزمية. تتمتع كل طريقة إثبات بمزاياها الفريدة، وسنناقش اليوم الأنواع الأكثر شيوعًا لخوارزميات الإجماع:
خوارزمية Proof-of-Work
لنبدأ بالمثال الكلاسيكي لخوارزمية الإجماع – إثبات العمل (PoW). لقد كانت أول خوارزمية متفق عليها على الإطلاق، واعتبارًا من عام 2023 تظل الإجراء الأمني الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. في حين أن الجوانب التقنية لعمليات إثبات العمل (PoW) على blockchain معقدة وتتضمن رياضيات متقدمة، فإن المنطق الأساسي هنا بسيط للغاية.
عندما تحتوي شبكة blockchain على خوارزمية إثبات العمل (PoW)، يُطلب من كل مشارك إكمال قدر معين من المشكلات الحسابية. يتم تقديم هذه المشكلات كمعادلات رياضية صعبة للغاية ولا يمكن للكمبيوتر حلها إلا. يحق لأي شخص يحل هذه الألغاز الرياضية أولاً أن يقترح العقدة التالية في شبكة blockchain الموسعة. ومن هنا الاسم – يجب على كل طرف معني أن يثبت عمله لاقتراح العقدة.
قد يبدو نهج إثبات العمل (PoW) غير عادل في البداية، حيث يمكن لبعض المشاركين استخدام المزيد من القوة الحسابية في حل مشكلات blockchain هذه ولديهم احتمالية أكبر لاقتراح عقدة جديدة. ومع ذلك، من الناحية العملية، تقوم خوارزميات إثبات العمل (PoW) بترتيب نتائجها بشكل عشوائي وتمنح امتيازات عرض العقدة للمستخدمين بشكل عادل. بهذه الطريقة، على الرغم من أن جميع المشاركين ما زالوا بحاجة إلى التنافس في حل الألغاز الرياضية، فلن يهيمن على الشبكة حزب واحد مهيمن.
سلبيات POW
على الرغم من أن نهج POW هو طريقة مجربة ومختبرة لضمان الأمان والتحقق من معاملات blockchain، إلا أن هناك بعض العيوب. أولاً، تتطلب طريقة POW الكثير من القوة الحسابية، مما يجبر المشاركين على إنفاق كميات كبيرة من الطاقة في هذه العملية. ونتيجة لذلك، فإن طريقة أسرى الحرب مكلفة ماليا ومن حيث الإضرار بالبيئة، لأنها تسبب انبعاثات كربونية هائلة كل عام.
علاوة على ذلك، أصبحت طريقة POW أبطأ على مر السنين بسبب التعقيد الهائل للمتطلبات الحسابية. مع تزايد شعبية شبكات blockchain، تباطأت وتيرة POW بشكل ملحوظ. وأخيرًا، تحتاج طريقة أسرى الحرب إلى تكاليف بدء تشغيل عالية بالنسبة للقائمين بتعدين العملات المشفرة الطموحين، نظرًا لأن المعدات المطلوبة باهظة الثمن.
مع أوجه القصور هذه، فقد نهج POW ببطء وجوده المهيمن في سوق blockchain. وسرعان ما بدأت صناعة العملات المشفرة في العثور على بدائل مثيرة للاهتمام من شأنها أن تخفف من بعض أوجه القصور في POW.
خوارزمية Proof-of-Stake
على عكس خوارزمية إجماع POW التي تمت مناقشتها سابقًا، منهجية إثبات الملكية تعفي المشاركين في الشبكة من الأعمال الحسابية التي تستغرق وقتًا طويلاً وتستهلك الكثير من الطاقة. بدلاً من إنشاء عقد شبكة جديدة عن طريق حل المعادلات الرياضية المعقدة، فإن نهج نقاط البيع يمكّن ببساطة المشاركين في الشبكة من المشاركة بحد أدنى من عملة مشفرة معينة.
وبهذه الطريقة، يمكن لشبكة blockchain العمل والموافقة على المعاملات بجزء صغير من تكلفة الطاقة وبتأخرات أقل بكثير. تم تصميم نهج نقاط البيع خصيصًا للإجابة على عيوب خوارزمية إجماع أسرى الحرب، وقد نجح في الغالب في القيام بذلك. تتميز طريقة نقاط البيع بأنها سريعة ومنخفضة التكلفة وأكثر صداقة للبيئة.
سلبيات نقاط البيع
ومع ذلك، فإن هذه التحسينات تأتي بتكلفة معينة. يتطلب نهج نقاط البيع قدرًا معينًا من الأصول المشفرة للمشاركة. سيتم تجميد هذه الأصول حتى يتم إنشاء node جديدة على النظام. ونتيجة لذلك، سيكون لدى المشاركين في الشبكة أموال محدودة للتداول بها لفترة زمنية معينة. على الرغم من أن الحد الأدنى لمبلغ الحصة هذا ليس كبيرًا في كثير من الأحيان، إلا أنه لا يزال يؤدي إلى تجميد جزء من العملات المشفرة، مما يحد من فرص التداول للأطراف المعنية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة نقاط البيع لم يتم إثباتها واختبارها من حيث الأمان. في حين أن هناك العديد من الضمانات المماثلة لنهج POW، إلا أن نقطة البيع لا تزال خيارًا أضعف من الناحية الفنية لأنها لا تستخدم الإستراتيجية الحسابية. في حين أن حل المسائل الرياضية المعقدة يكلف الكثير من الطاقة والمعدات باهظة الثمن، فقد تمكنت هذه العملية من تحصين الشبكة بالكامل من المهاجمين الضارين. لم تثبت طريقة نقاط البيع حتى الآن أنها بديل فعال من حيث الأمان.
مع هذه المقايضات، لا يعد بديل نقطة البيع بمثابة تحسين باريتو على طريقة POW. هناك إيجابيات وسلبيات واضحة، وقد فضلت كل شبكة blockchain واحدة على الأخرى وفقًا لاحتياجاتها ومتطلباتها الفريدة. تحتوي خوارزمية نقاط البيع على نوعين مختلفين يعتمدان على أساسها بطرق رائعة. دعونا نناقش:
(DPOS)
يقدم الإصدار الأول من نقطة البيع تعديلاً مثيرًا لخوارزمية الإجماع هذه. يمكن للمشاركين في الشبكة اختيار عدد من المندوبين الذين سيتعاملون مع عملية التخزين بأكملها بشكل فعال. ستقوم هذه المجموعة المحدودة من المشاركين بمشاركة عملاتهم المعدنية بشفافية والمساعدة في تطوير عقد جديدة على الشبكة. بهذه الطريقة، ستتحرك الشبكة بأكملها بشكل أسرع، حيث سيتم التحقق من صحة المعاملات بشكل أسرع بكثير من ذي قبل.
بالإضافة إلى ذلك، تتيح عملية التصويت في الوقت الفعلي لمستخدمي الشبكة إضافة مندوبين أو استبعادهم على الفور. وبالتالي، يمكن التخلص من أي أنشطة أو تلاعبات ضارة دون تأخير. علاوة على ذلك، لن يضطر غالبية مستخدمي الشبكة بعد الآن إلى تجميد أموالهم المشفرة من أجل الاستفادة من شبكة blockchain المحددة.
(NPOS)
باعتبارها نسخة أكثر صرامة من نهج DPOS، تحافظ طريقة NPOS على مسؤولية المشاركين في الشبكة في حالة مشاهدة نشاط ضار على blockchain. في NPOS، لدينا مرشحون يقومون بشكل فعال باختيار أطراف التحقق على الشبكة.
يجب على كلا المجموعتين حصة كمية معينة من العملات المعدنية في عملية إضافة العقد. إذا تمت مقاطعة عملية إنشاء العقدة بسبب نشاط ضار، فسيفقد كلا الطرفين جميع حصصهما. في حين أن هذا النهج أقل تسامحًا بكثير من DPOS، إلا أنه يرفع عامل الأمان إلى حد كبير. يتم تحفيز المرشحين لاتخاذ قرار بشأن الأطراف المصادق عليها بعناية، نظرًا لأن خطر فقدان أصولهم يعد أمرًا كبيرًا.
يوفر كلا الإصدارين من نقاط البيع مزايا فريدة وقد تم اعتمادهما من قبل العديد من شبكات blockchain. ومع ذلك، فإنهم يشتركون أيضًا في نقاط الضعف في طريقة نقاط البيع الأساسية. لذلك، تعد كل من أساليب DPOS وNPOS أدنى بطبيعتها من نهج أسرى الحرب فيما يتعلق بالأمن، مما أدى إلى تثبيط اعتماد السوق على نطاق أوسع.
خوارزميات الإجماع الناشئة
بالإضافة إلى هذه الخوارزميات الإجماعية الراسخة، كان هناك العديد من الأساليب الجديدة في السنوات الأخيرة. أدناه، نقدم الخوارزميات المرشحة الواعدة لتحدي هيمنة خوارزميات POW وPOS في المستقبل القريب:
إثبات التفويض (POA)
إن خوارزمية POA هي أحد أشكال طريقة POS المصممة لتشجيع مستوى أعلى من التدقيق في صفوف المدققين على شبكة blockchain. من خلال هذا النهج، يجب على كل مدقق تقديم هويته وبيانات اعتماده وجميع المعلومات ذات الصلة لإثبات مصداقيته. يجب أن يكون لدى القائمين على التحقق اليدوي سجل نظيف دون أي سجل سابق.
على الرغم من أن هذا النهج يتعارض قليلاً مع فلسفة عدم الكشف عن هويته في blockchain، إلا أنه يعد طريقة ممتازة لتقليل احتمالية الاحتيال أو السرقة عبر الإنترنت أو أي نوايا ضارة أخرى. علاوة على ذلك، تختار شبكات مختلفة هذا النهج بناءً على طلب المشاركين. ولذلك، لن يُجبر أي من الطرفين على الكشف عن هويته ومعلوماته الشخصية ما لم يرغب صراحة في القيام بذلك.
Proof-of-Time (POT)
بعد ذلك، هناك متغير آخر لنقاط البيع يتناول مفهوم الأمن السيبراني بفكرة جديدة. باستخدام خوارزمية إجماع POT، يتم تفضيل المدققين الذين يقضون معظم الوقت في الشبكة على المدققين الآخرين. بالطبع، في هذه الحالة، تتم مكافأة الوقت النشط والإنتاجي فقط. يهدف هذا النهج إلى مكافأة المشاركين في الشبكة الذين يقدمون مساهمات مستمرة ومتسقة في آلية الإجماع على blockchain معين.
بطبيعة الحال، تتناسب فعالية نظام POT بشكل مباشر مع وقت تشغيل شبكة blockchain معينة. تصبح طريقة POT أكثر قيمة ودقة بمرور الوقت، حيث يُظهر الأعضاء المختلفون ولائهم واتساقهم على مدى فترة طويلة من الزمن.
Proof-of-History (POH)
وأخيرًا، أنشأ سولانا خوارزمية POH جديدة تمامًا. يمكّن هذا النهج المتطور تقنيًا البروتوكولات داخل شبكة blockchain معينة من تحديد “البصمة” الفريدة للعقد التي تم إنشاؤها حديثًا. تأتي هذه البصمة بشكل أساسي من مجموعة من معاملات blockchain السابقة. بهذه الطريقة، تظل بصمة الإصبع قابلة للتعريف بشكل فريد لمنصة blockchain.
تعد طريقة POH نسخة ضخمة من خوارزمية POS، حيث توفر طريقة فعالة وآلية للتحقق من المعاملات دون تأخير، أو تجميد العملات المرهونة، أو الكشف عن الهويات. ومع ذلك، فإن نهج POH يعتمد بشكل كبير على التحقق التلقائي. يعد نظام الطرف الثالث هذا نقطة ضعف في شبكة blockchain بأكملها لأنه عرضة للأخطاء والتلاعب البشري. لذلك، على الرغم من أنها توفر جميع المزايا والفوائد، إلا أن خوارزمية POH بها عيب خطير يتعلق بأمانها وثباتها.
ملخص الحديث
تعد خوارزميات الإجماع جانبًا أساسيًا في أي شبكة blockchain. فهي تضمن الأمان وتتحقق من كل معاملة، وتحافظ على بيئة blockchain لامركزية وآمنة ومجهولة الهوية. ومع ذلك، فإن كل من الخوارزميات التي تمت مناقشتها لها مقايضاتها وعيوبها، ولا يعد أي من هذه الأنظمة حلاً مثاليًا بدون عيوب كبيرة.
لذلك، يعتمد اختيار خوارزمية الإجماع المثالية على التفضيلات والاحتياجات الفورية لمستخدمي ومنشئي تقنية blockchain. في حين أن الشبكات القائمة مثل Bitcoin تفضل طريقة إثبات العمل لتحقيق أقصى قدر من الأمان، فإن العديد من شبكات blockchain تقدر السرعة ورسوم المعاملات المنخفضة التي تقدمها نقاط البيع. يحب بعض منشئي الشبكات الطبيعة الديمقراطية لـ DPOS، بينما يعطي البعض الآخر الأولوية لطرق إثبات الوقت لمكافأة المشاركين المخلصين.
تستمر هذه القائمة في النمو، حيث لا توجد إجابات موضوعية هنا، ويجب على كل شبكة تحديد أفضل خوارزمية توافقية لغرضها. في حين أننا لم نتلق بعد بديلاً يتمتع بجميع المزايا التي تمت مناقشتها دون العيوب، فقد قطعت خوارزمية الإجماع شوطًا طويلاً من مفهوم إثبات العمل البسيط. سيكون من الرائع رؤية الابتكارات التي ستظهر في مجال الإجماع وما إذا كان بإمكانها توفير آلية الإجماع المثالية لسوق blockchain المتنامي.
