ما هو إجماع ناكاموتو

تعد خوارزميات الإجماع ذات أهمية قصوى للتحقق من صحة منصات blockchain الموزعة وهي عملية بناء اتفاقية بين شبكة من المشاركين الذين لا يثقون بشكل متبادل.

تم إنشاؤه بواسطة Satoshi Nakamoto من أجل Bitcoin ، يشير Nakamoto Consensus إلى مجموعة القواعد ، جنبًا إلى جنب مع نموذج إجماع إثبات العمل في الشبكة ، والتي تحكم آلية الإجماع وتضمن طبيعتها غير الموثوقة. من خلال القيام بذلك ، أصبحت Bitcoin أول شبكة متسامحة بيزنطية (BFT) مفتوحة وموزعة من نظير إلى نظير (P2P) تستخدم شبكة موزعة من العقد المجهولة التي يمكن الانضمام إليها وترك الشبكة مجانًا..

التسامح البيزنطي مع الخطأ (BFT)

التسامح البيزنطي مع الخطأ هي قدرة شبكة الكمبيوتر الموزعة على البقاء متسامحة مع الأخطاء مع وجود إجماع صحيح على الرغم من المعلومات غير الكاملة أو المكونات الفاشلة للشبكة. قبل Bitcoin ، كانت الطريقة الوحيدة للحفاظ على شبكة BFT و P2P هي من خلال استخدام مجموعة مغلقة أو شبه مغلقة من العقد. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم خوارزميات BFT التقليدية مثل تحمل الخطأ البيزنطي العملي (pBFT) طريقة اختيار عقدة مختلفة عما هو مستخدم حاليًا في إجماع ناكاموتو.

يتطلب الحفاظ على BFT في شبكة مفتوحة وموزعة مثل شبكة كبيرة مثل Bitcoin استخدام مجموعة محددة من القواعد التي تعتمد على كل من التشفير وآليات نظرية اللعبة من أجل إنشاء بيئة غير موثوقة ضرورية لتسهيل الإجماع اللامركزي عبر شبكة نقل القيمة.

في أنظمة pBFT ، يعمل نموذج الإجماع فقط في مجموعات صغيرة من العقد المغلقة (~ 50) حيث يوجد قدر كبير من النفقات العامة للاتصالات التي تمنع نماذج الإجماع هذه من أن تكون قادرة على العمل على نطاق واسع. عادة ما يتطلب تحقيق الإجماع في الأنظمة ذات الأخطاء التعسفية نظام تصويت محدد للمساعدة في تحقيق الإجماع. فيما يتعلق بمنصات العملات المشفرة التي تستخدم نماذج إجماع pBFT ، تعتمد آلية التصويت هذه على نظام من العقد “الرائدة” الدوارة بتنسيق نمط round-robin. نظرًا لأن النظام يتكون من شبكة من العقد المحدودة والمغلقة ، فمن السهل أن تتواصل هذه العقد بكفاءة مع بعضها البعض وتحدد من هو “القائد” الذي يقترح كل كتلة جديدة.

التسامح البيزنطي العملي

اقرأ المزيد عن التسامح العملي للخطأ البيزنطي

إذا تصرف القائد بشكل ضار ، فيمكن إزالته بأغلبية الأصوات من العقد. ومع ذلك ، من الواضح أن هذا لا يتسع نطاقًا جيدًا في نظام مثل Bitcoin حيث يتم توزيع الإجماع على الحالة الكاملة لـ blockchain وصلاحية جميع معاملاتها على الآلاف من العقد في جميع أنحاء العالم التي تتصل باستمرار بالشبكة وتفصلها. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون هناك تكلفة متأصلة للمشاركة في نظام التوافق هذا لثني المشاركين عن التصرف بطريقة ضارة.

لذلك ، من أجل أن تعمل Bitcoin كشبكة P2P البيزنطية Fault Tolerant P2P ، قدمت خوارزمية إجماع تعدين PoW جنبًا إلى جنب مع مجموعة محددة من القواعد التي تحكم الآلية من أجل تحقيق إجماع غير موثوق به عبر الشبكة. أصبح هذا يشار إليه باسم إجماع ناكاموتو الكلاسيكي.

كيف يعمل إجماع ناكاموتو?

يمكن تقسيم إجماع ناكاموتو إلى 4 أجزاء تقريبًا.

  • إثبات العمل (PoW)
  • اختيار الكتلة
  • نقص
  • هيكل الحوافز

يتيح الجمع والتنسيق بين هذه المكونات الأربعة لبيتكوين أن تصبح الشبكة الموزعة لنقل القيمة كما هي. إنه يعمل بإجماع غير موثوق به وسيظل آمنًا طالما أن غالبية القوة المساهمة في عملية التعدين في أيدي عمال مناجم صادقين ، كما سترى لاحقًا.

إثبات العمل

بشكل عام ، أهم محرك يقود الإجماع في البيتكوين هو بروتوكول إجماع إثبات العمل. في الأساس ، يستخدم المعدنون عقدة كاملة محددة للتنافس في كتل التعدين من أجل كسب مكافأة الكتلة التي يتم إصدارها لكل كتلة تم تعدينها بنجاح والتحقق من صحتها. تكلفة عملية التعدين هذه هي الكهرباء ، والتي لها قيمة مالية حقيقية في العالم ، مما يعطي BTC الصادر لكل كتلة ملغومة قيمة متأصلة.

التعدين بيتكوين

اقرأ المزيد عن تعدين البيتكوين

تم تصميم PoW في Bitcoin لمنع الإنفاق المزدوج. في حين أن مخطط التوقيع الرقمي في نموذج UTXO يوفر ملكية يمكن التحقق منها لمخرجات المعاملات التي سيتم إنفاقها ، إلا أنه لا يتيح منع الإنفاق المزدوج. blockchain عبارة عن سلسلة من كتل البيانات ذات الطابع الزمني التي تحتوي على معاملات مع كل كتلة مجزأة إلى الكتلة السابقة. يوفر هذا ثباتًا لـ blockchain ، ولكن كيف يمكنك معرفة ما إذا كانت السلسلة التي تستخدمها هي السلسلة الصحيحة؟ هذا هو المكان الذي يأتي فيه PoW.

تعتمد المساهمة في التعدين على القوة الحسابية ، فكلما زادت القوة داخل الشبكة لديك ، زادت احتمالية تعدين كتلة. ومع ذلك ، فإن العملية عشوائية ، لذا فهي في الأساس عبارة عن يانصيب مع فرصة عشوائية لمن سيفوز ، لذلك من المستحيل معرفة من سيفوز بالجولة التالية وستستمر تكلفة المشاركة في الزيادة. بسبب هذا النموذج ، تعتبر السلسلة الأطول هي السلسلة الصالحة لأنها جاءت من أكبر تجمع للطاقة الحسابية. تضمن قواعد التحقق من الصحة أن الكتل المقترحة لديها الأعمال الحسابية المطلوبة التي يتم إجراؤها من أجل قبولها. علاوة على ذلك ، طالما يتم التحكم في أطول سلسلة وأغلبية قوة تجزئة الشبكة بواسطة عُقد صادقة ، فإن السلسلة الصادقة ستنمي الأسرع والأسرع من السلاسل المنافسة.

نتيجة هذا النظام هي أنه بمجرد حل لغز التشفير لجولة التعدين ، يقترح عامل التعدين الكتلة على الشبكة ، وتتحقق الشبكة من صحة الكتلة إذا لم يتم إنفاق جميع المعاملات داخل الكتلة بشكل مزدوج ، وتمت إضافة الكتلة إلى أطول سلسلة. مع وجود شبكة موزعة ضخمة مثل شبكة Bitcoin ، فإن تكلفة مهاجمة الشبكة من خلال هجوم بنسبة 51٪ باهظة ولا تكبر إلا مع استمرار نمو الشبكة.

51٪ هجوم حاسبة

51٪ هجوم حاسبة

اختيار الكتلة

تعد عملية اختيار الكتلة التي يستخدمها Nakamoto Consensus أحد المكونات الرئيسية التي تميزها عن نماذج الإجماع الأخرى. نظرًا لأن النموذج يعتمد على تصميم إثبات العمل ، تشير عملية اختيار الكتلة تحديدًا إلى عملية “اليانصيب” لعمال المناجم المتنافسين للفوز بمكافأة الكتلة لتعدين الكتلة التالية.

تذكر ، في pBFT يتم اختيار زعيم الكتلة من خلال عملية التصويت واستبداله بتنسيق نمط round-robin في كل جولة. لا يوجد تعدين في هذا النظام ، يتم اختيار الكتل لإضافتها إلى السلسلة من قبل القائد وتحتاج إلى موافقة على الأقل من العقد الأخرى. في Bitcoin ، لا توجد عملية تصويت لتحديد زعيم الكتلة. بدلاً من ذلك ، تستخدم أحجية تشفير تستند إلى زيادة قيمة nonce في الكتلة حتى يتم الوصول إلى القيمة الصحيحة التي تمثل تجزئة الكتلة والمطلوبة بتات صفرية لبداية رقم nonce.

يتنافس جميع عمال المناجم في الشبكة لحل هذا اللغز وأول من يجد الحل يفوز بجولة اليانصيب. ثم يتم نشر الكتلة من قبل المُعدِّن عبر الشبكة إلى عقد التعدين الأخرى التي تصوت ضمنيًا لقبول الكتلة على أنها صالحة عن طريق إضافة الكتلة إلى أطول سلسلة. التأثير الناتج لهذه العملية هو إزالة تأثير الطرف الثالث المحتمل على قائد الكتلة لأن العملية عشوائية ولا يمكن التنبؤ بالقائد. الطريقة الوحيدة للفوز باليانصيب هي من خلال المساهمة بقوة التجزئة في الشبكة على أمل الفوز ، وعندما لا تربح ، تصبح الطاقة المستهلكة تكلفة باهظة ، مما يضيف إلى هيكل الحوافز للتعدين. تصبح هناك تكلفة متأصلة للمشاركة ، سواء قمت بتعدين الكتل بنجاح أم لا.

نقص

قبل أن تهيمن العملات التضخمية الناتجة عن النظام المصرفي الاحتياطي الجزئي على مشهد العملات العالمي, كانت المعادن الثمينة هي الشكل الرئيسي لتخزين القيمة والتجارة. أحد الأسباب الرئيسية لاستخدامها ، وما زالت تحتفظ بقيمتها التاريخية (فكر في الذهب والفضة) ، هو أنها نادرة. ليس فقط أنها نادرة ، ولكنها تتطلب مجهودًا (إثبات العمل أعلاه) لتعدينها واستخدامها.

تعتمد ندرة Bitcoin على هذه الفرضية عن طريق الحد من إجمالي عدد Bitcoin التي سيتم تعدينها إلى 21 مليون. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن حقن Bitcoin إلا في النظام من خلال عملية التعدين ويتبع مخطط انكماش حيث يتم خفض مكافأة الكتلة إلى النصف كل 210،000 كتلة (حوالي 4 سنوات).

هيكل الحوافز

يخلق التصميم الانكماشي لـ Bitcoin آلية تحفيزية للمصالح المكتسبة طويلة الأجل من قبل مالكي Bitcoin والمشاركين في شبكة Bitcoin لمزيد من الأمان والتحقق من الشبكة مع دعم نمو قيمة Bitcoin نفسها. تخلق الطبيعة الانكماشية للبيتكوين أيضًا نموذجًا لنظرية اللعبة المتكررة حيث يكون التعاون بين الأفراد داخل الشبكة هو الأمثل من خلال المصالح المتوافقة التي يقودها الانكماش على المدى الطويل.

يتم تحفيز المعدنين للتحقق من صحة الشبكة وتأمينها بأمانة ، حيث أن المكافأة التي يحصلون عليها لتعدين الكتلة هي Bitcoin. إذا انخفضت قيمة Bitcoin أو تم اختراق الشبكة ، فسيؤثر ذلك على صافي أرباحها.

الأهم من ذلك ، أن البيتكوين ، باستخدام إجماع ناكاموتو ، هو قابلة للتطوير اجتماعيا شبكة الاتصال. من خلال تصميمات الحوافز وإثبات العمل ومجموعات القواعد التي تحكم آليات الوصول إلى إجماع غير موثوق به ، تتغلب Bitcoin على المشكلات المتأصلة في الطبيعة البشرية لتصبح مصدرًا موثوقًا وشرعيًا للقيمة الجوهرية.

استنتاج

إجماع ناكاموتو هو أول آلية إجماع يتم تطبيقها على أنظمة دفاتر الأستاذ الموزعة حيث تزامنت مع اختراع سلاسل الكتل وتسمى على اسم المهندس المعماري الغامض. يتم طرح مصطلح “blockchain” بشكل عشوائي في هذه الأيام كحل لكل مشكلة تحت الشمس.

تعد Blockchains مكونًا مهمًا في العملات المشفرة ، ومع ذلك ، فإن إمكاناتها الهائلة لن تكون ممكنة دون أن تتشابك مع المكونات الأخرى للمنصات. في Bitcoin وبعض إثباتات العملات المشفرة الأخرى ، هذا هو إجماع Nakamoto ، وهو أمر حيوي لتكوين شبكة قابلة للتوسع اجتماعيًا مثل Bitcoin.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me