الگوریتم اجماع (Consensus Algorithms) روشی است که از طریق آن، تمام افراد حاضر در شبکه بلاک چین به یک توافق مشترک در مورد وضعیت حال حاضر دفترکل توزیع‌شده می‌رسند. بنابراین، الگوریتم‌های اجماع، اعتبار (Reliability) را در شبکه‌ی بلاکچین و اعتماد را بین نودها یا همتایان ناشناس در محیط محاسباتی توزیع‌شده، ایجاد می‌کنند.الگوریتم اجماع به زبان ساده یعنی روشهایی برای به توافق رسیدن اعضای یک شبکه.الگوریتم اجماع در بلاک چین مکانیسمی است که امکان هماهنگی در یک شرایط توزیع شده را برای کاربران فراهم می‌کند.به‌طور اساسی، پروتکل اجماع تضمین می‌کند هر بلاک جدید که به شبکه‌ی بلاکچین افزوده می‌شود، تنها نسخه‌ی واقعی است و توسط تمام گره‌ها یا نودها مورد تایید واقع‌شده است.

کسب درآمد دلاری با قرارداد هوشمند

کاربردهای الگوریتم اجماع

الگوریتم اجماع از شبکه‎‌ بلاک چین در برابر هکرها و کسانی که قصد انتشار مطالب نامعتبر در بلاک چین را دارند، محافظت می‌کند. به طور کلی الگوریتم های اجماع کاربردهای دیگری هم دارند، مانند:

• تصمیم گیری در مورد اینکه آیا یک تراکنش صلاحیت تایید و ذخیره روی دفتر کل توزیع شده را دارد یا خیر (تایید تراکنش‌ها)
• انتخاب گره‌ها برای مدیریت امور روی دفتر کل توزیع شده 
• تضمین یکدست سازی اطلاعات روی سیستم های سرویس دهنده به شبکه

توافق بر سر هر یک از عملکردهای گفته شده، از طریق رای‌گیری بین اعضای شبکه انجام می‌شود. هر گره یا نود حق رای برابر با دیگران دارد. اگر یک گره یا نود، صلاحیت یک تراکنش را برای ثبت در بلاکچین تایید کند، تراکنش انجام خواهد شد و اگر آن را رد کند، ثبت تراکنش لغو می‌شود.الگوریتم های اجماع کاربردهای بسیار زیادی دارند و باعث می شود امنیت شبکه ها و روابط بین نودها بهتر و منطقی تر شود.

انواع الگوریتم اجماع Consensus Algorithms

الگوریتم اجماع انواع مختلفی دارد اما چهار نوع پر کاربرد آن در بلاکچین، الگوریتم تحمل خطای بیزانس (PBFT)، الگوریتم گواه اثبات کار (PoW)، گواه اثبات سهام (PoS) و گواه اثبات سهام وکالتی (DPos) است. در حال حاضر اکثر ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین و اتریوم از PoW استفاده می‌کنند و به دلیل اینکه این روش با بالا رفتن سختی شبکه مصرف انر‌ژی را افزایش می‌دهد، این شبکه ها سعی دارند به سمت الگوریتم های دیگر مانند PoS حرکت کنند.در بخش زیر به صورت جامع توضیحاتی در رابطه با این الگوریتم ها پرداخته شده است.

• تحمل خطای بیزانس (PBFT)
• گواه اثبات کار (PoW)
• الگوریتم گواه اثبات سهام (PoS)
• گواه اثبات سهام وکالتی (DPoS)
• گواه اثبات سوزاندن (PoB)
• گواه اثبات ظرفیت (PoC)
• گواه اثبات ذخیره سازی (Proof of Storage)
• گراف جهت‌‌دار غیر مدور (Direct Acyclic Graphs)
• گواه اثبات اهمیت (Proof of Importance)
• گواه اثبات سهام اعطایی (Delegated Proof of Stake)

الگوریتم اثبات کار POW

الگوریتم اثبات کار، به فرآیند افزوده شدن بلاک‌ها به بلاکچین، ماینینگ یا استخراج و به فردی که این‌کار را انجام می‌دهند، ماینر یا استخراج‌کننده گفته می‎‌شود. رایانه‌ای که برای استخراج استفاده می‌شود نیز نوعی گره یا نود (Node) نام دارد.الگوریتم اثبات کار یا Proof of Work  در ارزهای مختلفی از جمله بیت کوین، لایت کوین، بیت کوین کش و … مورد استفاده قرار گرفته است.

آموزش سالیدیتی برنامه نویسی قرارداد هوشمند Smart contracts

مزایای الگوریتم اثبات کار

• عدم تمرکز
• مکانیزم پاداش‌دهی
• عدم نیاز به مجوز
• تجربه و سابقه‌ی خوب و بسیار بالا

معایب الگوریتم اثبات کار

• اتلاف انرژی
• امکان حمله‌ی ۵۱ درصدی
• سرعت پایین اضافه شدن بلاک به بلاک‌چین
• مقیاس‌پذیری پایین
• تشکیل استخرهای ماینینگ

الگوریتم اثبات سهام (PROOF OF STAKE)

در طرف مقابل الگوریتم اثبات کار، الگوریتم اثبات سهام یا Proof of Stake است که ارزهای بیشماری از این الگوریتم برای تایید تراکنش های خود استفاده می کنند. در این روش دیگر نیازی به خرید ماینرها و تامین برق و هزینه های مربوط به نگهداری نیست، در واقع شما میتوانید با قفل کردن دارایی خود در شبکه ارز مورد نظر و کمک به تامین امنیت و انجام تراکنش های موجود در شبکه، پاداش دریافت کنید. ارزهایی مانند بایننس کوین، کاردانو و به زودی اتریوم 2 از این روش برای تایید تراکنش های خود بهره می برند.در فرآیند اثبات سهام، افراد عملیات استخراج انجام نمی‌دهند. ماینری وجود ندارد و به‌جای آن، اعتبار سنج (Validator) فرآیند افزودن بلاک به بلاکچین را انجام می‌دهد. در اثبات سهام، معادله‌ای برای حل شدن وجود ندارد و نیازی به تجهیزات گران و پرمصرف ماینینگ نیست. به‌همین دلیل، اثبات سهام بسیار ارزان‌تر از اثبات کار است.

در فرآیند اثبات سهام، اعضای شبکه در ابتدا باید ارز بومی شبکه را تهیه کنند. در مرحله‌ی بعد، طی یک قرارداد آن را به شبکه اختصاص (Stake) دهند؛ یا به‌عبارتی، سهام‌گذاری (Stakeing) کنند. در اثبات سهام، پاداش استخراج وجود ندارد و اعضاء براساس مقدار ارزی که استیک کرده‌اند، پاداش دریافت می‌کنند.

مزایای الگوریتم اثبات سهام

• تراکنش‌های سریع‌تر
• دریافت پاداش و بهره با استفاده از فرآیند استیکینگ
• احتمال بسیار پایین حملات ۵۱ درصدی
• سازگار با محیط زیست و مصرف کم انرژی برق
• مقیاس پذیری بالا

معایب اثبات سهام

• به‌نسبت روش‌های دیگر، کمتر آزمایش شده و تجربه‌ی پایینی دارد.
• افزایش قدرت ثروتمندان و سهام‌داران عمده
• نیاز به ارز برای استیکینگ و قیمت به‌نسبت بالای ارز

الگوریتم اثبات زمان PoH

اگر به جای اعتماد به زمان سنج بتوانید ثابت کنید که پیام زمانی قبل و بعد از یک رویداد رخ داده است، چه می کنید؟ هنگامی که با جلد نیویورک تایمز عکاسی می کنید، در حال اثبات این هستید که عکس شما پس از انتشار آن روزنامه گرفته شده است، یا راهی برای تأثیرگذاری بر آنچه نیویورک تایمز منتشر می کند، دارید. با اثبات زمان، می توانید یک سابقه تاریخی ایجاد کنید که ثابت کند یک رویداد در یک لحظه خاص از زمان رخ داده است

الگوریتم سوزاندن PoB

اثبات سوزاندن یا Proof of Burning یکی از روش های اجماع است و هدف از ایجاد این الگوریتم جلوگیری از مصرف انرژی که در الگوریتم اجماع اثبات کار PoW به آن اشاره شد.اثبات سوزاندن (POB) ، یک الگوریتم اجماع است که توسط Ian Stewart پیشنهاد شده است در این الگوریتم اجماع، استخراج کنندگان برای شرکت در روند استخراج، باید سکه های خود را بسوزانند. سوزاندن سکه به معنای ارسال سکه به آدرس بدون کلید است که هرگز قابل استفاده نیست. بنابراین، سوزاندن سکه ایده مشابه سرمایه گذاری برای ساخت یک ریگ استخراج است.

الگوریتم اثبات انتقال PoX

نوع جدیدی از اجماع است که به الگوریتم اثبات کار یا PoW اجازه میدهد با روش های جدیدی گسترش پیدا کند. می‌توان گفت که گواه اثبات انتقال چکیده ای از گواه اثبات کار یا مکانیزم ماینینگ بر بستر بلاک چین استکز (Stacks) یا نسخه ای از بیت کوین یا حتی روشی برای امکان پذیر ساختن مالکیت دیجیتال واقعی در برنامه‌ها یا سرویس‌ها است.

الگوریتم اثبات اهمیت POI

اثبات اهمیت(PoI) یکی از  الگوریتم های اجماع بلاکچین است که برای اولین بار توسط NEM معرفی شد. اثبات اهمیت سازوکاری است ، برای تعیین اینکه کدام شرکت کنندگان شبکه (گره ها) واجد شرایط افزودن بلوک به بلاکچین هستند. فرایند ایجاد بلاک در اثبات کار ماینینگ یا استخراج نام دارد.اما فرایند تایید بلاک در NEM برداشت یا هاروست (harvest) نامیده می شود. به کسی که عمل هاروست را انجام می دهد هاروستر (harvester ) گفته می شود.

منابع مقاله الگوریتم اجماع در بلاک چین

geeksforgeeks.org – 101blockchains.com