الگوریتم‌های اجماع، سازوکاری هستن که ارزهای دیجیتال برای ایمن کردن شبکه بلاک چین و دفتر کل توزیع شده از آن استفاده می‌کنند. هزاران رمز ارز امروزی از طیف گسترده‌ای از ارزهای دیجیتال استفاده می‌کنند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. البته، بسیاری از این ارزهای دیجیتال مبتنی بر چند الگوریتم شناخته شده مانند اثبات کار (PoW) یا اثبات سهام (PoS) هستند. آناتولی یاکوونکو (Anatoly Yakovenko)، بنیانگذار سولانا، یک مکانیسم اجماع منحصربفرد برای شبکه Solana طراحی کرده است که با نام الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History) نام دارد.
به لطف این الگوریتم اجماع PoH، ارزش ارز دیجیتال سولانا (SOL) در یک سال گذشته بیش از ۱۱,۰۰۰ درصد افزایش یافته است. بسیاری از متخصصان حوزه بلاک چین، الگوریتم Proof of History سولانا را رقیب جدی Proof of Stake در اتریوم ۲.۰ می‌دانند. اما آیا اثبات تاریخ می تواند الگوریتم اجماع آینده باشد؟ در این مقاله، ما الگوریتم اثبات تاریخچه، نحوه کار و مزایا و معایب آن را بررسی می‌کنیم.
برچسب زمانی؛ یک سیستم بدون نیاز به اعتماد
دنیای سیستم‌های متمرکز (Centralized) به شدت وابسته به مفهوم اعتماد است. در انجام هر تراکنش، کاربر نهایی باید امیدوار باشد که دادههای دریافتی دستکاری نشده، واقعی و قابل اعتماد باشد. گسترش اینترنت و حرکت صنایع مختلف به سمت دیجیتالی شدن باعث شد تا توسعه سیستمی که بتواند جایگزین نیاز به اعتماد شود، اهمیت بسیاری کند. راه حل این مشکل، مفهوم برچسب زمانی (TimeStamp) بود که ساتوشی ناکاموتو از آن برای ایجاد شبکه بلاک چین بیت کوین استفاده کرد.
استفاده از مفهوم برچسب زمانی در فناوری بلاک چین به ما اجازه میدهد تا تمامی دادهها به شکل رمزنگاری شده، غیرقابل تغییر، ناشناس و غیرمتمرکز در یک دفتر کل عمومی ذخیره کنیم. در حقیقت، ساختار غیرمتمرکز و بدون نیاز به اعتماد شبکه‌های بلاک چین، جایگزین مناسبی برای سیستم‌های متمرکز مبتنی بر اعتماد هستند. مفهوم برچسب زمانی نسبتا ساده است: ایجاد یک اثر انگشت منحصر برای هر قطعه از داده، با استفاده از ورودی‌هایی مانند عنوان داده، خود داده و تاریخ.
این اثر انگشت منحصر به فرد به صورت یک عبارت هش ذخیره میشود و با تغییر دادههای ورودی مقدار هش خروجی نیز تغییر میکند. برچسب زمانی وظیفه تعیین زمان دقیق استخراج و اعتبارسنجی بلاک‌ها در شبکه بلاک چین را برعهده دارد؛ این مقدار نشان دهنده ترتیب زمانی بلاک‌ها برحسب ساعت UTC یا Unix Time در شبکه بلاک چین است. TimeStamp توالی زمانی میان تمامی نودهای متصل به شبکه و زمان داخلی بلاک چین را تنظیم میکند. این کار از دستکاری در شبکه جلوگیری میکند، زیرا اجازه ثبت بلاک‌ها (تراکنش‌های) تکراری در آینده را نمی‌دهد.
اثبات تاریخ؛ الگوریتم بلاک چین برای همگام‌سازی زمان
الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History) بدون استفاده از مفهوم برچسب زمانی، ثابت میکند یک رویداد در لحظه‌ای خاص پس از یک رویداد اما پیش از رویداد دیگری رخ داده است. برای مثال، عکس گرفتن از جلد یک مجله، اثبات میکند که عکس پس از انتشار گرفته شده است. با استفاده از الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)، می‌توان رکوردی ایجاد کرد که نشان دهد رویداد خاصی در یک زمان خاص، قبل یا بعد از رویدادهای دیگر رخ داده است. در حقیقت، این کار را می‌توان بدون استفاده از برچسب زمانی یا سیستم‌های همگام‌سازی شخص ثالث انجام داد. مکانسیم اثبات تاریخ (PoH)، اولین بار برای استفاده در بلاک چین ارز دیجیتال سولانا (Solana) در سال ۲۰۱۷ ایجاد شد.
دانشگاه استنفورد در ژانویه سال بعد، پروتکل مشابهی را با نام Verifiable Delay Functions یا تابع VDF توسعه داد. اگر دقیق‌تر نگاه کنیم الگوریتم اثبات تاریخ نیز یک تابع VDF با فرکانس بالاست؛ به این معنی که تابع برای ارزیابی و تولید یک نتیجه منحصر به فرد و قابل اعتماد (که سپس منتشر می شود) نیاز به اجرا در چند مرحله متوالی دارد. شبکه بلاک چین سولانا، تابعی دارد که به جای استفاده از مقدار هش‌های از پیش تعیین شده از یک سیستم هش متوالی (Sequential Hashing System) استفاده میکند. در این سازوکار، خروجی تابع فعلی به ورودی تابع جدید تبدیل میشود. سپس، مقدار فعلی، وضعیت تابع و خروجی به صورت دوره‌ای ثبت میشود.
الگوریتم اثبات تاریخ چگونه کار میکند؟
در الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)، دادههای جدید با افزودن هش دادهها به وضعیت ایجاد شده قبلی در دنباله (Sequence) ایجاد میشوند. در زمان اضافه کردن ورودی جدید به تابع، مقدار خروجی مورد انتظار در آینده به شکلی غیرقابل پیشبینی تغییر خواهد کرد. هنوز امکان پردازش تابع Poof of History به شکل موازی وجود ندارد. بنابراین تا زمانی که مقدار هش اولیه SHA-256 تصادفی یا محرمانه باشد، ایجاد یک مقدار ورودی که هش مورد نظر را ایجاد می کند یا ایجاد یک تاریخچه جایگزین با همان هش‌ها، عملا غیرممکن است. در الگوریتم اثبات تاریخ می‌توان ثابت کرد که مقدار زمان مشخصی میان دو تراکنش (عملیات) انجام شده است، همچین می‌توان ثابت کرد که دادهها پیش از ذخیره شدن، ایجاد شده‌اند.
در الگوریتم اثبات کار، ورودی‌های جدید ممکن است به رویدادهای گذشته ارجاع داده شوند. این ارجاع به گذشته (Backreference) را می‌توان به عنوان بخشی از پیام که دربردارنده امضا کاربر است، استفاده کرد؛ به این معنی که امکان تغییر دادههای ورودی به تابع جدید بدون کلید خصوصی کاربر امکان پذیر نیست. برای مثال، عکس گرفتن از مجله با در درست گرفتن آن برابر است. در تصویر پایین، از آنجایی که پیام حاوی مقدار هش 0xdeadc0de است، می‌توان فهمید که پس از شماره ۵۱۰۱۴۴۸۰۶۹۱۲ ایجاد شده است. سپس از این پیام دوباره در تابع متوالی (Sequential Function) استفاده میشود. مثل ابتدا با روزنامه در دست عکس گرفته شود و روز بعد روزنامه عکس کاربر را درحالی که روزنامه را در دست گرفته است، منتشر کند.
الگوریتم PoH؛ نوآوری بلاک چین سولانا
بلاک چین سولانا (Solana) با ترکیب الگوریتم اثبات سهام (PoS) با اثبات تاریخچه (PoH) یک مکانیسم اجماع ترکیبی و منحصر به فرد ایجاد کرده است. مکانسیم Proof of History به سولانا امکان میدهد تا در کنار اینکه یک بلاک چین بسیار سریع باشد، همچنان امن و غیر متمرکز بماند. در شبکه سولانا همه تراکنش‌ها با استفاده از الگوریتم SHA-256 هش میشوند؛ در این تابع خروجی تولید شده منحصر به فرد و پیشبینی آن بسیار دشوار است. در حقیقت، سولانا خروجی یک تراکنش را می‌گیرد و از آن به عنوان ورودی برای هش بعدی استفاده می کند، در این مکانسیم توالی تراکنش‌ها به شکل خروجی هش ساخته میشود.
فرآیند هش کردن در الگوریتم اثبات تاریخ (PoH) یک زنجیره طولانی و ناگسستنی از تراکنش های هش شده ایجاد می کند. در این سازوکار، اعتبارسنج‌ها (Validator) بدون نیاز به استفاده از برچسب زمانی یک توالی شفاف و قابل تایید از تراکنش‌ها را به بلاک جدید اضافه می‌کنند. همچین، از آنجایی که هش کردن نیاز به زمان مشخصی برای انجام شدن دارد، اعتبار سنج‌ها می‌توانند بررسی کنند که برای ایجاد هر بلاک چقدر زمان گذشته است.
اثبات تاریخ: آینده و مشکلات
مکانیسم اثبات تاریخ (PoH) پتانسیل بسیار زیادی برای رشد و گسترش در آینده دارد، با این حال مانند هر الگوریتم اجماع دیگری اشکالاتی دارد. راه‌اندازی یک نود اعتبارسنج (Validator Node) در شبکه سولانا، نیازمند سخت افزاری قدرتمند است. این امر به میزان قابل توجهی، ماهیت غیر متمرکز (Decentralize) بلاک چین سولانا را محدود میکند. الگوریتم اثبات سهام (PoS) بسیار غیرمتمرکزتر است، زیرا هر کاربر با استفاده از یک کامپیوتر معمولی می‌تواند در فرایند اعتبارسنجی شرکت کند. مهم‌ترین مزیت بلاک چین سولانا، سرعت بالای پردازش تراکنش‌ها است. پروتکل Proof of History به این شبکه امکان میدهد تا ۶۵,۰۰۰ تراکنش را در ثانیه را پردازش کند.
اما این مزیت مهم استفاده از PoH، می‌تواند مشکلاتی را در آینده ایجاد کند. در این شبکه هر یک تراکنش حدود ۲۵۰ کیلوبایت است، در نتیجه حدود ۶۵,۰۰۰ تراکنش در ثانیه می‌تواند حجم عظیمی از دادهها را ایجاد کند. تصور کنید که ۵۰,۰۰۰ تراکنش ۲۵۰ کیلوبایتی برابر ۱۲.۵ گیگابایت داده در ثانیه یا حدود ۴۰ پتابایت داده در سال است. با این وجود، الگوریتم اجماع اثبات تاریخچه (PoH) سریع‌تر و کارآمدتر از بسیاری از الگوریتم‌های دیگر است. رشد بیش از ۱۱,۰۰۰ درصدی قیمت ارز دیجیتال سولانا در یک سال گذشته و توسعه برنامههای کاربردی (dApps) نشان میدهد که سرمایه‌گذاران بسیاری به آینده اثبات تاریخ اطمینان دارند.
سوالات متداول
الگوریتم اثبات تاریخ چطور کار میکند؟
در الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)، دادههای جدید با افزودن هش دادهها به وضعیت ایجاد شده قبلی در دنباله (Sequence) ایجاد میشوند و بدون نیاز به برچسب زمانی، تمامی دادهها ذخیره میشود.
اثبات تاریخ در کدام شبکه بلاک چینی اجرا میشود؟
شبکه سولانا اولین و مشهورترین شبکهای است که در سال ۲۰۱۷ تاسیس شد و از الگوریتم اثبات تاریخ استفاده کرد.
نکته: توجه داشته باشید این مقاله صرفا با هدف راهنمایی و آشنایی نوشته شده و آکادمی ارز دیجیتال ارزتودی مسئولیتی در مقابل تصمیمات افراد یا عواقب مالی آن ندارد.
