أفضل آلية إجماع هي دائمًا الآلية التي تناسب احتياجات المستخدم.
** المتحدث: أوتشيها مادارا **
** تحرير: نفث **
** المصدر: Deschool **
هذه المقالة هي الملاحظات الدراسية للدرس الثالث لدورة جامعة ويب 3 الخاصة بـ DeSchool ، والمحاضر هو Uchiha Madara. المحتوى جاف جدا ولا يختلط بالماء ينصح بتجميعه وهضمه ببطء. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تسهيل الفهم ، تحتوي هذه المقالة على بعض التعديلات والملاحق بناءً على محتوى الدورة.
في الاتصال والتعلم من blockchain ، "خوارزمية الإجماع" هي مفردات يتم ذكرها بشكل متكرر ، وبسبب وجود خوارزمية الإجماع يمكن ضمان مصداقية blockchain.
** 1. لماذا نحتاج إلى آلية توافق؟ **
الإجماع المزعوم يعني أن العديد من الأشخاص يتوصلون إلى اتفاق. حياتنا مليئة بآليات الإجماع ، على سبيل المثال ، تحتاج الشركة إلى المساهمين للمناقشة بشكل جماعي لاتخاذ قرار ، ويحتاج الطرف "أ" والطرف "ب" إلى الجلوس والتفاوض لتوقيع عقد. هذه العملية هي عملية التوصل إلى توافق في الآراء.
في نظام blockchain ، ما يجب على كل عقدة فعله هو جعل دفتر الأستاذ الخاص بها يتفق مع دفاتر الأستاذ الخاصة بالعقد الأخرى. إذا كان في سيناريو مركزي تقليدي ، فهذه ليست مشكلة ، لأنه يوجد خادم مركزي ، وهو ما يسمى بالمكتبة الرئيسية ، ويمكن محاذاة مكتبات الرقيق الأخرى مع المكتبة الرئيسية.
لكن في الإدارة اللامركزية ، لا يوجد رئيس ، فكيف تتخذ القرارات؟ في هذا الوقت ، هناك حاجة إلى مجموعة من الخوارزميات لضمان الإجماع. هذا ما سيتحدث عنه هذا المقال - آلية الإجماع.
** 2. ما هي آلية التوافق؟ **
تكمل آلية التوافق (آلية التوافق) التحقق من المعاملات وتأكيدها في فترة زمنية قصيرة من خلال التصويت على العقد الخاصة ؛ بالنسبة للمعاملة ، إذا تمكنت عدة عقد ذات مصالح غير ذات صلة من الوصول إلى توافق في الآراء ، فيمكننا اعتبار أن الشبكة بأكملها موجودة أيضا إجماع على هذا.
على الرغم من أن الإجماع (الإجماع) والاتساق (الاتساق) يعتبران متكافئين تقريبًا في العديد من سيناريوهات التطبيق ، إلا أن هناك اختلافات دقيقة في معانيهما: يركز بحث الإجماع على عملية وخوارزمية العقد الموزعة التي تصل إلى الإجماع ، بينما يركز بحث الاتساق على النهائي الحالة المستقرة لعملية إجماع العقدة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم أبحاث الإجماع الموزعة التقليدية لا تأخذ في الاعتبار مشكلة تحمل الخطأ البيزنطي ، أي أنه من المفترض أنه لا توجد عقد بيزنطية تلاعب أو تزور البيانات بشكل ضار. بعد كل شيء ، في شبكة blockchain مفتوحة وشفافة تمامًا ، ليس هناك ما يضمن أن جميع العقد لن تفعل الشر.
** 3. ما هي المشاكل التي يمكن لآلية التوافق حلها؟ **
يمكن لآلية الإجماع حل مشكلة الثقة في النظام الموزع وضمان اتساق البيانات وأمانها بين العقد. في النظام الموزع التقليدي ، نظرًا لعدم وجود آلية ثقة بين العقد ، فهو عرضة للهجمات والتلاعب بالعقد الضارة ، مما يؤدي إلى تعطل النظام أو التلاعب بالبيانات. بالإضافة إلى ذلك ، قبل ظهور تقنية تشفير blockchain ، كانت العملة الرقمية المشفرة ، مثل الأصول الأخرى ، قابلة للتكرار بلا حدود.بدون وكالة وسيطة مركزية ، لم يكن لدى الناس طريقة لتأكيد ما إذا كان قد تم إنفاق مبلغ نقدي رقمي.
ببساطة ، يمكن لآلية الإجماع أن تحل مشكلتين بشكل فعال: مشكلة الإنفاق المزدوج (يتم إنفاق مبلغ من المال مرتين) والمشكلة العامة البيزنطية (العقد الخبيثة تتلاعب بالبيانات).
** 4. هجوم الإنفاق المزدوج **
** **
يمكن لآلية الإجماع أن تحل هجوم الإنفاق المزدوج إلى حد معين: أي ، يتم إنفاق مبلغ من المال مرتين أو أكثر من مرتين ، ويسمى أيضًا "الإنفاق المزدوج". في لعبة القط والفأر ، قام Xiao Lizi بسلوك إنفاق مزدوج من خلال إجراء شيك مزيف.لأن التحقق من الشيك يستغرق وقتًا ، فقد استخدم معلومات نفس الشيك لشراء العناصر عدة مرات خلال هذا الفارق الزمني.
كما نعلم جميعًا ، تعتبر عقد blockchain دائمًا السلسلة الأطول هي السلسلة الصحيحة وتواصل العمل وتوسيعها. إذا بثت عقدتان إصدارات مختلفة من كتلة جديدة في نفس الوقت ، فسيتم العمل على أساس الكتلة المستلمة أولاً ، ولكن سيتم الاحتفاظ بالسلسلة الأخرى أيضًا في حالة أصبحت الأخيرة أطول سلسلة. انتظر حتى يتم العثور على إثبات العمل التالي ، وتثبت إحدى السلاسل أنها الأطول ، ثم ستبدل العقد التي تعمل على السلسلة الفرعية الأخرى المعسكرات.
** كيف يتم مضاعفة الانفاق؟ تنقسم إلى حالتين: **
** (1) مضاعفة الإنفاق قبل التأكيد. ** قد لا تكون المعاملات المؤكدة صفراً قد تمت كتابتها إلى blockchain في النهاية. ما لم يكن المبلغ صغيرًا ، فمن الأفضل تجنب هذا الإنفاق المزدوج عن طريق انتظار التأكيد على الأقل.
** (2) مضاعفة الإنفاق بعد التأكيد. ** يتطلب هذا التحكم في أكثر من 50٪ من القدرة الحاسوبية للتنفيذ. وهذا هو ، على غرار الشوكة الصغيرة ، وضع معاملات المتجر في كتل يتيمة. يصعب تنفيذ هذا النوع من الإنفاق المزدوج بعد التأكيد ، لكنه ممكن من الناحية النظرية فقط.
** هناك ثلاثة أكثر من هجمات الإنفاق المزدوج شيوعًا: هجوم بنسبة 51٪ وهجوم عرقي وهجوم فيني. **
هجوم 51٪: هجوم 51٪ يحدث عندما يسيطر شخص أو مجموعة على 51٪ من قوة تجزئة blockchain ، مما يعني أن لديهم القدرة على التحكم في بعض جوانب المشروع. على blockchain لإثبات العمل مثل Bitcoin ، يمكن تحقيق ذلك من خلال التحكم في قوة التعدين في الشبكة. من ناحية أخرى ، بالنسبة إلى blockchain لإثبات الحصة مثل Cardano ، فسيتم تحقيق ذلك من خلال التحكم في 51٪ من الرموز المميزة المكدسة.
هجوم السباق: يرسل المستخدم معاملتين إلى تاجرين (أو التاجر والمستخدم) في نفس الوقت. لذلك ، يتلقى المهاجم مجموعتين من البضائع أو يستلم البضائع ويستعيد تكلفة المعاملة الأصلية.
هجوم فيني: يقوم عامل منجم بتعدين كتلة أو سلسلة من الكتل التي تحتوي على معاملات تقوم بتحويل الأموال إلى عنوانه الخاص. لا يتم نشر الكتل التي يتم تعدينها ، ولكن يتم الاحتفاظ بها أثناء قيام عامل التعدين بتحويل الأموال إلى التاجر. يقوم التاجر بعد ذلك بإطلاق البضائع التي دفعها عامل المنجم قبل أن ينشر عامل المنجم الكتلة التي حفروها. يقوم عمال المناجم بعد ذلك بنشر الكتل التي تم حفرها ، والتي ستمحو التحويل إلى التاجر ويسمح للتاجر بدفع ثمنها من جيبه.
** حالة كلاسيكية لهجوم زهرة مزدوج: **
في عام 2018 ، سيطر المهاجم على أكثر من 51٪ من قوة الحوسبة على شبكة BTG. وأثناء فترة التحكم في قوة الحوسبة ، أرسل قدرًا معينًا من BTG إلى محفظته في البورصة ، وسمي هذا الفرع الفرع أ. في نفس الوقت ، أرسل BTG إلى محفظة أخرى تتحكم فيها بنفسك ، وهذا الفرع يسمى الفرع ب. بعد تأكيد المعاملة على الفرع أ ، يبيع المهاجم على الفور BTG للحصول على النقود. بعد ذلك ، يقوم المهاجم بالتعدين على الفرع "ب" نظرًا لأنه يتحكم في أكثر من 51٪ من قوة الحوسبة ، فإن طول الفرع "ب" سرعان ما يتجاوز طول الفرع "أ" ، وسيصبح الفرع "ب" السلسلة الرئيسية. المعاملات في الفرع "أ" ستكون كذلك التراجع لاستعادة الحالة السابقة. إن BTG التي قام المهاجم بتبادلها مقابل النقود قبل إعادتها إلى يديه ، وهذه BTG هي خسارة الصرف. وبهذه الطريقة ، أدرك المهاجم ، بالاعتماد على أكثر من 50٪ من التحكم في قوة الحوسبة ، "الإنفاق المزدوج" لنفس العملة المشفرة.
** 5. الإخفاقات البيزنطية **
** **
مشكلة الجنرالات البيزنطيين هي مشكلة افتراضية طرحتها ليزلي لامبورت في الثمانينيات. كانت بيزنطة عاصمة الإمبراطورية الرومانية الشرقية ، وبسبب المساحة الشاسعة للإمبراطورية الرومانية البيزنطية في ذلك الوقت ، كانت الحاميات العسكرية لكل جيش متباعدة ، ولم يكن بإمكان الجنرالات تسليم الرسائل إلا عن طريق الرسل. في حالة الحرب ، يجب على الجنرالات تطوير خطة عمل موحدة.
ومع ذلك ، هناك خونة بين هؤلاء الجنرالات ، الذين يأملون في تقويض خطة العمل المتسقة للجنرالات الموالين من خلال التأثير على صياغة ونشر خطة العمل الموحدة. لذلك ، يجب أن يكون لدى الجنرالات اتفاقية طريقة محددة مسبقًا ، بحيث يمكن أن يتفق جميع الجنرالات المخلصين. وحفنة من الخونة لا يستطيعون جعل الجنرالات المخلصين يضعون خططًا خاطئة. بعبارة أخرى ، يكمن جوهر مشكلة الجنرالات البيزنطيين في إيجاد طريقة لجعل الجنرالات يؤسسون إجماعًا على خطة المعركة في بيئة عدم الثقة مع الخونة.
في النظام الموزع ، خاصة في بيئة شبكة blockchain ، يشبه أيضًا البيئة العامة البيزنطية ، هناك خوادم عادية (على غرار الجنرالات البيزنطيين المخلصين) ، وهناك خوادم معيبة ، وخوادم مخرب (على غرار الجنرال البيزنطي الخائن). يتمثل جوهر خوارزمية الإجماع في تكوين إجماع حول حالة الشبكة بين العقد العادية. إذا كان هناك 3 عقد فقط ، فإن مشكلة الجنرالات البيزنطيين غير قابلة للحل ، عندما يكون هناك عقد مشكلة x في العقد والنقاط المجمعة أقل من 3x + 1 ، فإن مشكلة الجنرالات البيزنطيين ليس لها حل.
يحل ظهور Bitcoin هذه المشكلة بسهولة ، فهو يضيف تكلفة لنقل المعلومات ، ويقلل من معدل نقل المعلومات ، ويضيف عنصرًا عشوائيًا بحيث يمكن لعامة واحدة فقط بث المعلومات خلال فترة زمنية معينة. أول عام يبث رسالة هو أول جهاز كمبيوتر يجد تجزئة صالحة ، وطالما يتلقى الجنرالات الآخرون هذه التجزئة الصحيحة والمعلومات المرفقة بها ويتحققون منها ، يمكنهم فقط تحديثها بنسخة المعلومات الجديدة من دفتر الأستاذ ، ثم أعد حساب قيمة التجزئة. يمكن للجنرال التالي الذي يحسب قيمة التجزئة الفعالة إرفاق معلوماته المحدثة بقيمة التجزئة الفعالة وبثها للجميع. ثم يبدأ سباق حساب التجزئة من نقطة بداية جديدة. نظرًا للمزامنة المستمرة لمعلومات الشبكة ، تستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر على الشبكة الإصدار نفسه من دفتر الأستاذ.
02 تصنيف خوارزميات التوافق
** 1. تاريخ آلية التوافق **
عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر والشبكات شائعة في الثمانينيات والتسعينيات ، ظهرت قواعد البيانات المشتركة بحيث يمكن لعدة مستخدمين الوصول إلى المعلومات التي قاموا بتخزينها. يحتوي معظمها على قاعدة بيانات مركزية يمكن للمستخدمين الوصول إليها من مواقع مختلفة. يتطور هذا الإعداد إلى شبكة مركزية حيث يمنح المسؤولون أذونات المستخدم ويحافظون على تكامل البيانات.
تُعرف قواعد البيانات المشتركة هذه باسم دفاتر الأستاذ الموزعة لأنها تسجل المعلومات وتكون متصلة بالشبكة للوصول إليها من قبل العديد من المستخدمين في مواقع مختلفة. من أهم القضايا التي يجب معالجتها منع التلاعب بالبيانات والوصول غير المصرح به ، ضارًا أم لا. هناك حاجة إلى طريقة لأتمتة إدارة قاعدة البيانات الموزعة لضمان عدم تغيير البيانات.
أدت هذه الحاجة إلى إنشاء إجماع مستقل موزع ، حيث تستخدم البرامج على الشبكة التشفير للاتفاق على حالة قاعدة البيانات. تم تصميم البروتوكول ليتم الوصول إليه باستخدام خوارزمية تشفير لإنشاء سلسلة طويلة من الأرقام الأبجدية الرقمية (التجزئة) ، والتي يتم التحقق منها بعد ذلك بواسطة برنامج يعمل على الشبكة. تتغير التجزئة فقط عندما تتغير المعلومات التي يتم إدخالها في خوارزمية التجزئة ، لذلك تم تصميم البرامج لمقارنة التجزئة للتأكد من مطابقتها.
عندما يقوم كل برنامج يعمل على الشبكة بإنشاء سلسلة تجزئة مطابقة ، يقال إن البيانات قد وصلت إلى إجماع عبر الشبكة. وبالتالي ، تم إنشاء آلية إجماع ، تُنسب عادةً إلى منشئ البيتكوين المجهول ساتوشي ناكاموتو. ومع ذلك ، عمل العديد من الأشخاص على آلية الإجماع لسنوات قبل أن يصدر ساتوشي الكتاب الأبيض الذي جعل بيتكوين مشهورًا.
عمل علماء البيانات والكمبيوتر مثل موني ناؤور وسينثيا دورك وآدم بيك ونيك زابو وغيرهم الكثير وساهموا في تطوير آليات الإجماع الخاصة بالشبكة.
** 2 تصنيف خوارزميات التوافق **
** وفقًا لأنواع مختلفة من التسامح مع الخطأ ، يمكن تقسيم خوارزميات الإجماع إلى فئتين **: خوارزمية إجماع CFT (التسامح غير البيزنطي للخطأ ، أي لا يتم اعتبار العقد الخبيثة) وخوارزمية توافق BFT (التسامح البيزنطي للخطأ ، والذي هو ، تعتبر العقد الخبيثة).
ما إذا كان سيتم التسامح مع بيزنطة يشير إلى ما إذا كان يمكن تطبيق الخوارزمية على الشبكات منخفضة الثقة. بشكل عام ، يجب استخدام الخوارزمية البيزنطية المتسامحة مع الخطأ في بيئة السلسلة العامة ، بينما في سلسلة التحالف ، يمكن اختيارها وفقًا لدرجة الثقة بين المشاركين في التحالف. إذا كانت درجة الثقة عالية ، فإن الجميع هي عقدة حسنة النية بشكل افتراضي ويمكنها استخدام خوارزمية CFT (غير البيزنطية المتسامحة مع الأخطاء).
** بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقسيمها إلى فئتين وفقًا للاتساق: ** خوارزمية توافق الاحتمالات وخوارزمية الاتساق المطلق. تعني خوارزمية الإجماع الاحتمالي أنه من بين العقد الموزعة المختلفة ، هناك احتمال كبير لضمان أن البيانات بين العقد متسقة ، ولكن لا يزال هناك احتمال معين بأن البيانات بين بعض العقد غير متسقة. على سبيل المثال ، إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS) والإثبات المفوض للحصة (DPoS) كلها خوارزميات إجماع احتمالية.
تعني خوارزمية الاتساق المطلق أنه في أي وقت ، ستظل البيانات بين العقد الموزعة المختلفة متسقة تمامًا ، ولن يكون هناك تضارب في البيانات بين العقد المختلفة. على سبيل المثال ، خوارزمية PAXOS وخوارزمية RAFT المشتقة منها.
ما يلي هو تقسيم ومقدمة محددة وفقًا لنوع التسامح مع الخطأ.
** خوارزمية إجماع 3CFT **
التسامح مع أعطال الأعطال خطأ غير بيزنطي: مناسب للشبكات التي تتمتع بدرجة عالية من الثقة في العقدة. بما في ذلك باكسوس ، طوافة.
** خوارزمية إجماع 4BFT **
التحقق مما إذا كانت العقدة بها أخطاء بيزنطية خبيثة يميل إلى هيكل لامركزي ، بما في ذلك إثبات العمل (PoW) ، وإثبات الحصة (PoS) ، وإثبات الحصة المفوض (DPoS) ، وإثبات السلطة (PoA) ، وما إلى ذلك.
03 شرح مفصل لخوارزمية التوافق
هل تشعر بالتعب قليلاً لرؤية هذا ، انقر فوق أحد المفضلات ، وخذ قسطًا من الراحة واستمر في قضم الجزء الأصعب من هذه المقالة! يمكن للطلاب ذوي الوقت المحدود البدء مباشرة من خوارزمية إثبات العمل الثالثة.
** 1 خوارزمية باكسوس **
** **
** مقدمة الخوارزمية: ** في عام 1990 ، تعد خوارزمية Paxos عبارة عن خوارزمية إجماع موزعة تعتمد على تمرير الرسائل التي اقترحها Lamport ، وفازت بجائزة Turing لعام 2013. منذ ظهور Paxos ، استمرت في احتكار خوارزمية الإجماع الموزعة ، وبشكل أساسي حل كيفية الوصول إلى توافق في الآراء بشأن قيمة محددة في نظام موزع. عملية الإجماع لخوارزمية Paxos هي أن مقدم العرض يقدم اقتراحًا لكسب دعم معظم المتقبلين. عندما يتلقى الاقتراح أكثر من نصف الدعم ، يتم إرسال النتيجة النهائية إلى جميع العقد للتأكيد. أثناء هذه العملية ، إذا فشل مقدم العرض ، فيمكن حلها عن طريق تشغيل آلية المهلة.إذا فشل مقدم العرض لكل جولة جديدة من العروض ، فلن يتمكن النظام أبدًا من الوصول إلى إجماع. لكن احتمال هذا ضئيل للغاية.
كان بروتوكول Basic Paxos المبكر معقدًا وغير فعال نسبيًا ، لذلك تم اقتراح نسخة محسنة من Paxos لاحقًا. على سبيل المثال: Fast Paxos و Multi-Paxos و Byzanetine Paxos ، إلخ.
** حالة الاستخدام: ** ZooKeeper
** مبدأ الخوارزمية: ** تعمل خوارزمية Paxos في نظام غير متزامن يسمح بالتوقف عن العمل والفشل ، ولا يتطلب تسليم رسائل موثوقًا به ، ويمكنه تحمل فقد الرسائل وتأخيرها واضطرابها وتكرارها. يستخدم آلية الأغلبية (الأغلبية) لضمان التسامح مع الخطأ 2f + 1 ، أي أن النظام الذي يحتوي على عقد 2f + 1 يسمح في معظم العقد بالفشل في نفس الوقت. طالما أن هناك عددًا أقل من حالات الفشل (n-1) / 2 ، فإن Paxos يصل إلى توافق في الآراء. لا يمكن أن تكون هذه الإخفاقات بيزنطية ، وإلا فسيتم انتهاك دليل BFT. لذلك ، فإن فرضية هذه الخوارزمية هي افتراض أن الرسائل لا يمكن أن تتلف أبدًا ، وأن العقد لا يمكن أن تتواطأ في إتلاف النظام.
يمضي باكسوس من خلال مجموعة من جولات التفاوض التي تكون فيها إحدى العقدة دولة "القيادة". إذا لم يكن القائد متصلاً بالإنترنت ، فسيتوقف التقدم حتى يتم انتخاب زعيم جديد ، أو إذا عاد الزعيم القديم فجأة إلى الإنترنت.
يقسم Paxos الأدوار في النظام إلى مقدم ، ومقبل ، ومتعلم: مقدم: اقتراح. تتضمن معلومات الاقتراح رقم الاقتراح (معرف العرض) والقيمة المقترحة (القيمة). المتقبل: المشاركة في صنع القرار والرد على مقترحات مقدمي العروض. بعد استلام الاقتراح ، يمكن قبول الاقتراح.إذا تم قبول الاقتراح من قبل غالبية القبول ، يُقال أن الاقتراح قد تمت الموافقة عليه. المتعلم: لا تشارك في صنع القرار ، تعرف على أحدث عرض متفق عليه (القيمة) من مقدمي العروض / المتقبلين.
** 2. خوارزمية الطوافة **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** خوارزمية Raft (Replication and Fault Tolerant) هي تطبيق مبسط لزوج خوارزمية Paxos. يأتي اسم Raft من اختصار "موثوق ، متكرر ، متكرر ، ومتسامح مع الخطأ" متكرر ، متسامح مع الخطأ "). تقوم الطوافة بإجراء الكثير من التبسيط اللطيف على Paxos مع استمرار السجل. يضمن اتساق النظام عندما تعمل أكثر من نصف العقد في نظام مكون من عقد بشكل طبيعي. على عكس خوارزمية Paxos ، المشتقة مباشرة من مشكلة التناسق الموزع ، تم اقتراح خوارزمية الطوافة من منظور آلة حالة النسخ المتعددة ، وتستخدم لإدارة النسخ المتماثل للسجل لآلة حالة النسخ المتعددة. على سبيل المثال ، في نظام مكون من 5 عقدة ، يُسمح للعقدتين باحتوائهما على أخطاء غير بيزنطية ، مثل تعطل العقدة وقسم الشبكة وتأخير الرسائل.
** حالة الاستخدام: ** تكرار قاعدة البيانات الرئيسية والعبد ، سلسلة التحالف.
** مبدأ الخوارزمية: ** هناك ثلاثة أدوار في نظام الطوافة: القائد ، والتابع ، والمرشح ، وفي الظروف العادية لن يكون هناك سوى قائد واحد والآخرون تابعون. وسيكون القائد مسؤولاً عن جميع الطلبات الخارجية ، إذا لم يتم استلامها من قبل آلة القائد ، فسيتم توجيه الطلب إلى القائد. عادةً ما يرسل القائد رسالة في وقت محدد ، أي نبضة قلب (نبضات قلب) ، لإعلام المتابعين بأن زعيم الكتلة لا يزال يعمل. سيصمم كل متابع آلية المهلة (timeout) ، وعندما لا يتم تلقي نبضات القلب لفترة زمنية معينة (عادة 150 مللي ثانية أو 300 مللي ثانية) ، سيدخل النظام في حالة الانتخابات.
في هذا الوقت ، تدخل المجموعة في جولة انتخابية جديدة (مدة) وتبدأ انتخابات. إذا نجحت الانتخابات ، سيبدأ القائد الجديد في أداء العمل. وإلا ، فسيتم اعتبار المدة منتهية ، وستبدأ فترة جديدة وستبدأ الانتخابات القادمة.
يتم إجراء الانتخابات من قبل المرشحين. وهذا يتطلب من المرشحين ترشيح أنفسهم وطلب الأصوات من الخوادم الأخرى على أساس من يأتي أولاً يخدم أولاً عندما يتوقف نبض قلب القائد. يدلي كل خادم بصوت واحد فقط في كل جولة انتخابية لصالح أو ضد المرشح الحالي. إذا لم تحصل على أكثر من نصف الأصوات ، فسوف تذهب إلى الجولة التالية من الانتخابات. يواصل المرشحون المتبقون ترشيح أنفسهم على أساس أسبقية الحضور. حتى يتم انتخاب زعيم.
** مزايا خوارزمية الطوافة: ** النقطة الأولى هي البساطة. إذا بحثنا بعمق في المكان الذي يكون فيه باكسوس أكثر تعقيدًا من رافت ، وجدت هايدي هوارد وريتشارد مورتيير أن تعقيد باكسوس ينعكس في جانبين. أولاً ، تلتزم Raft بالسجلات بالتسلسل ، بينما تسمح Paxos بتسجيل الدخول خارج الترتيب ، ولكنها تتطلب بروتوكولًا إضافيًا لملء فجوات السجل التي قد تنشأ نتيجة لذلك. ثانيًا ، تحتوي جميع النسخ المتماثلة للسجل في Raft على نفس الفهرس والمصطلح والترتيب ، بينما قد تختلف هذه المصطلحات في Paxos.
النقطة الثانية هي أن Raft لديه خوارزمية انتخاب قائد فعالة. تقارن خوارزمية الانتخاب الواردة في ورقة Paxos حجم معرف الخادم ، فعند تشغيل عدة عقد للاختيار في نفس الوقت ، تفوز العقدة التي تحتوي على معرف الخادم الأكبر. المشكلة هي أنه إذا كان القائد المنتخب بهذه الطريقة يفتقر إلى بعض السجلات ، فلا يمكنه إجراء عملية الكتابة على الفور ، ويجب أولاً نسخ بعض السجلات من العقد الأخرى. يمكن لسجل الطوافة دائمًا تحديد العقدة التي تحتوي على سجل الأغلبية ، لذلك ليست هناك حاجة لمواكبة السجل. على الرغم من أنه في بعض الأحيان ستتم إعادة محاولة الانتخابات بسبب تقسيم الأصوات ، إلا أنها بشكل عام خوارزمية انتخاب أكثر كفاءة.
بالنسبة لخوارزمية Paxos ، إذا كان الخادم متأخرًا جدًا ، حتى بضعة أيام متأخر في السجلات ، ولكن تم انتخابه كزعيم في مرحلة ما ، فسيؤدي ذلك إلى حظر قدر معين من الوقت. في خوارزمية Raft ، لن يتم تحديد العقدة التي يكون سجلها متأخرًا أبدًا.
** 3 إثبات العمل (PoW) **
** مقدمة حول الخوارزمية: ** تقنية كمبيوتر تم استخدامها لأول مرة لمكافحة البريد العشوائي. في عام 2008 ، اقترح ساتوشي ناكاموتو Bitcoin و blockchain في ورقة Bitcoin البيضاء "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" ، وصمم بشكل مبتكر خوارزمية PoW ، والتي تم تطبيقها على Bitcoin لحل الألغاز الرياضية للمشاركة في الإجماع. يتمثل المحتوى الأساسي للخوارزمية في استخدام قوة الحوسبة للعثور على قيمة nonce تفي بتجزئة الكتلة. ومع ذلك ، اكتشف الناس بسرعة مشاكل آلية الإجماع هذه ، أي أن الاستهلاك الكبير للطاقة والتحكم في قوة الحوسبة بواسطة مجمعات التعدين الكبيرة سيظل يؤدي إلى مشاكل المركزية.
** حالات الاستخدام: ** Bitcoin و ETH1.0 و Litecoin و Conflux و Dogecoin.
** مبدأ الخوارزمية: ** الميزة الرئيسية لنظام إثبات العمل هي أن العميل يحتاج إلى القيام ببعض الأعمال الصعبة للحصول على نتيجة ، ولكن يمكن للمدقق بسهولة التحقق مما إذا كان العميل قد قام بالعمل المقابل من خلال النتيجة . الميزة الأساسية لهذا المخطط هي عدم التناسق: العمل معتدل بالنسبة لمقدم الطلب ويمكن التحقق منه بسهولة بواسطة المدقق. وهي تختلف عن اختبارات CAPTCHA المصممة بحيث يسهل حلها بواسطة البشر بدلاً من أجهزة الكمبيوتر.
يقوم إثبات العمل (PoW) بالعثور على Nonce رقمي من خلال الحساب ، بحيث تلبي قيمة التجزئة للمحتوى بعد تجميع بيانات المعاملة معًا الحد الأعلى المحدد. بعد أن تنجح العقدة في العثور على قيمة تجزئة مُرضية ، ستقوم ببث الكتلة المعبأة إلى الشبكة بأكملها على الفور ، وستقوم عُقد الشبكة بالتحقق منها فورًا بعد استلام الكتلة المجمعة التي يتم بثها.
** العيوب: ** سرعة بطيئة ؛ استهلاك ضخم للطاقة ، ليس جيدًا للبيئة ؛ عرضة لـ "اقتصاديات الحجم".
** الايجابيات: ** تم اختباره على نطاق واسع منذ عام 2009 ولا يزال يستخدم على نطاق واسع حتى يومنا هذا.
** 4 إثبات الحصة (PoS) **
** مقدمة الخوارزمية: ** في عام 2011 ، تم اقتراح Quantum في منتدى Bitcointalk. في أغسطس 2012 ، ولد Peercoin ، وهو أول مشروع blockchain يعتمد على إجماع PoS. يعتبر Peercoin أول تطبيق لتطبيق خوارزمية PoS. الفائدة في Peercoin هي عمر العملة. وعمر العملة هو نتاج عدد العملات المعدنية التي تحتفظ بها العقدة ووقت الاحتفاظ. وسيستهلك بدء المعاملة قدرًا معينًا من عمر العملة. في كل مرة يتم فيها استهلاك 365 عمرًا للعملات ، سيتم الحصول على معدل فائدة سنوي قدره 5٪.
** مبدأ الخوارزمية: ** على سبيل المثال ، إذا احتفظ شخص ما بـ 100 نقطة في معاملة لمدة إجمالي 30 يومًا ، فسيكون عمر العملة 3000. لاحقًا ، تم العثور على كتلة نقاط البيع ، يتم مسح عمر العملة إلى 0 ، والفائدة يتم الحصول عليها وهي 0.05 \ * 3000 \ 365 = 0.41 قطعة نقدية. أثناء عملية الإجماع ، تحصل العقد على مسك الدفاتر مباشرة من خلال عمر العملة المستهلكة. وكلما زاد عمر العملة التي تستهلكها العقدة ، زادت فرصة الحصول على حق مسك الدفاتر. مبدأ السلسلة الرئيسية الذي حددته الخوارزمية هو: السلسلة التي تستهلك أكبر عمر للعملة هي السلسلة الصحيحة والفعالة في النظام.
** المزايا: ** لا حاجة لمعدات تعدين قوية ومكلفة. تقليل استهلاك الموارد وتقليل احتمالية شن هجمات بنسبة 51٪.
** العيوب: ** قد يتسبب ذلك في قيام الأثرياء بتخزين العملات المشفرة ، مما يشكل تأثير ماثيو ، والذي قد يتسبب في تضخم العملة المشفرة.
** 5 إثبات التاريخ (PoH) **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** تم إنشاء إثبات التاريخ بواسطة Solana ، وهو عبارة عن blockchain عالي الإنتاجية تم إطلاقه في عام 2018. يتيح إثبات التاريخ للمشاركين في الشبكة الوصول إلى إجماع في الوقت المحدد باستخدام وظيفة تأخير يمكن التحقق منها ، وبالتالي تجنب "الأطول" سلسلة ".
PoH هي ساعة الشبكة ، و TowerBFT هو برج المراقبة الخاص بها ، والمكلف بمنع العقد الخبيثة من خداع معلمات الوقت. يجب على أي مدقق يصوت لصالح كتلة أن ينتظر حتى يتم إنتاج الكتلة التالية وأن يحصل على تأكيد من دليل التاريخ بأن "الوقت قد مضى" قبل التصويت مرة أخرى.
يفصل Solana بذكاء بين السلسلة الزمنية القائمة على التجزئة والحالة. وبدلاً من ربط تجزئة كل كتلة معًا ، يقوم المدقق في الشبكة بتجزئة التجزئة نفسها في الكتلة. هذه الآلية هي PoH. ينشئ PoH تسلسلًا للأحداث يمكن التحقق منه بالتشفير بمرور الوقت باستخدام وظيفة تأخير يمكن التحقق منها عالية التردد (VDF). يعني هذا أساسًا أن PoH يشبه ساعة التشفير التي تساعد الشبكة على الاتفاق على الوقت وترتيب الأحداث دون انتظار الرسائل من العقد الأخرى. يعطي الناتج التسلسلي لتجزئة حالة blockchain المثبتة تاريخياً تسلسل أحداث يمكن التحقق منه.
** المستخدم: ** Solana
** مبدأ الخوارزمية: ** يُنشئ القائد طابعًا زمنيًا لكل بيانات توقيع (يتم إثبات المعاملة) ، ويقوم بفرز المعاملات مباشرةً ، وبالتالي تجنب مشكلة فرز الوقت في نقاط البيع ، ويمكن لكل متحقق ضمان التحقق بشكل مستقل ، مما يؤدي إلى تقصير كبير جدًا مشكلة إعادة ترتيب الوقت أثناء التحقق ، وتحتاج فقط إلى التحقق من إثبات المعاملة.
** المزايا **: رسوم منخفضة ، فقط جزء بسيط من سنت لكل معاملة ، سرعة معاملات عالية ، قابلية جيدة للتوسع ،
** السلبيات: ** مخاوف المركزية ، لدى Solana حاليًا أقل من 1200 مدقق للتحقق من صحة المعاملات على شبكتها. عدد أقل من التطبيقات اللامركزية: غالبًا ما يشار إليها باسم قاتل Ethereum. وفقًا لموقعها على الويب ، تم إنشاء أكثر من 350 Dapps على Solana ، مقارنة بما يقرب من 3000 على Ethereum ، وهذا هو المكان الذي تحتاج فيه Defi حاليًا إلى مزيد من وقت التطوير والابتكار.
** 6 إثبات السلطة (PoA) **
** مقدمة الخوارزمية **: تم اقتراحه في عام 2017 من قبل Gavin Wood ، المؤسس المشارك لشركة Ethereum (ETH) و Parity Technologies. آلية PoA لا تعدين ولا تتطلب رمزًا. في شبكة blockchain الثانوية المستندة إلى PoA ، تتم معالجة جميع المعاملات والكتل بواسطة المدققين. تكلفة صيانة منصة PoA منخفضة ، ولكن في PoA ، يجب أن يكون المتحقق من المعاملة و blockchain للتحقق شخصًا يمكنه اجتياز مراجعة الموثوقية. لذلك ، يجب أن يولي المحققون في برنامج الأنشطة اهتمامًا كبيرًا لسمعتهم. السمعة من الأصول المهمة للغاية في برنامج الأنشطة. عادة ، يكشف المدققون عن هوياتهم الفعلية. في الوقت الحاضر ، يتم تطبيق تقنية blockchain التي شكلتها آلية الإجماع هذه بشكل أساسي على سلاسل التحالف والسلاسل الخاصة ذات الخصائص الصناعية الواضحة.
** المستخدمون: ** PoA و Ethereum Kovantestnet و xDai و VeChain وسلسلة لوجستيات Walmart.
** مبدأ الخوارزمية: **
أ - اختيار جهة تصديق رسمية ؛
ب - سيقوم عدد من المحققين بإنشاء كتل لتسجيل المعاملات وتلقي مكافآت الكتلة ورسوم المعاملات. في PoA ، المدقق هو المفتاح لآلية الإجماع بأكملها. يحصل المدقق على الحق في ضمان الشبكة عن طريق وضع هذه الهوية في مقابل مكافآت الكتلة. إذا كان المدقق يتصرف بشكل ضار أو يتواطأ مع المحققين الآخرين طوال العملية ، فيمكن إزالة الجهات الضارة واستبدالها من خلال الإدارة على السلسلة. يتم تطبيق الضمانات القانونية الحالية لمكافحة الاحتيال عبر الشبكة لحماية المشاركين من الإجراءات الضارة من قبل المدققين.
ميزة:
(أ) تتطلب طاقة حوسبية أقل ، وعدم تعدين ، وتوفير الطاقة وحماية البيئة ؛
(ب) التحقق سريع ويدعم المعاملات بشكل أسرع ؛
ج. يشرف المحققون في الشبكة بأكملها على بعضهم البعض ، ويمكنهم التصويت للانضمام إلى المحققين ذوي الخبرة أو استبعاد المحققين غير المؤهلين في أي وقت
د. Hard forks محمية بموجب القانون ، ويوقع كل مدقق اتفاقية قانونية.
عيب:
أ- سيتم تقليل الهوية العامة والخصوصية وإخفاء الهوية
ب. يتم تعيين المدققين كعقد سلطة مركزية مدعومة قانونًا
** 7 إثبات العمل المتأخر (**** إثبات العمل المتأخر ، dPoW) **
** **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** قبل شرح DPoW ، تحتاج إلى شرح ما هو PoB. يُطلق على PoB (Proof of Burn) آلية مقاومة الاحتراق ، وهي التزام بالتصويت لمن لديه قيادة الشبكة عن طريق حرق الرموز بين يديه. كلما زاد عدد الرموز التي تم حرقها ، زادت احتمالية تحقيق قيادة الشبكة.
في blockchain القائم على dPoW ، لم يعد يُكافأ عمال المناجم على الرموز المميزة للتعدين ، ولكن "الخشب" الذي يمكن حرقه - حرق الأخشاب. يستخدم عمال المناجم قوة الحوسبة الخاصة بهم لإثبات عبء العمل الخاص بهم أخيرًا من خلال خوارزمية التجزئة ، ثم الحصول على الخشب المقابل ، وهو غير قابل للتداول. عندما يتراكم الخشب بكمية معينة ، يمكنك الذهاب إلى موقع الحرق لحرق الخشب.
بعد الحساب بواسطة مجموعة من الخوارزميات ، يمكن للشخص الذي يحرق المزيد من الخشب أو BP أو مجموعة BP الحصول على الحق في إنتاج كتلة في مقطع الحدث التالي ، والحصول على مكافأة (الرمز المميز) بعد إنتاج كتلة بنجاح. نظرًا لأنه قد يكون هناك العديد من الأشخاص الذين يحرقون الأخشاب في فترة زمنية ، فإن احتمالية إنشاء الكتلة في الفترة الزمنية التالية يتم تحديدها من خلال كمية الخشب التي أحرقها الشخص بنفسه. كلما احتُرِق أكثر ، زاد احتمال الحصول على حق إنتاج الكتل في الفترة الزمنية التالية.
هذا يمكن أن يحقق التوازن بين قوة الحوسبة وحقوق التعدين. ليس من الضروري بالضرورة أن يصبح عمال المناجم وأحواض التعدين ذات القدرة الحاسوبية الضخمة منتجين بلوك. يمتلك عمال المناجم الصغار أيضًا زنبركًا ، طالما أنهم يعملون بجد ويجمعون كمية معينة من الخشب ، يمكنهم أيضًا إنتاج كتل. الفعالية مضمونة ، ويشارك الجميع ، والطريقة الأكثر شيوعًا للمشاركة تضمن مفهوم اللامركزية ، مما يمنع المنظمات ذات القدرة الحاسوبية أو أصحاب العملات الكبيرة من السيطرة على الشبكة.
** المستخدم: ** كومودو
** مبدأ الخوارزمية: ** هناك نوعان من العقد في نظام dPoW: عقد كاتب العدل والعقد العادية. يتم اختيار 64 عقدة موثقة من قبل أصحاب المصلحة في dPoW blockchain لإضافة كتل موثقة من blockchain dPoW إلى blockchain المرفق PoW. بمجرد إضافة كتلة ، تتم إضافة تجزئة الكتلة إلى معاملة Bitcoin الموقعة من قبل 33 عقدًا موثقًا وإنشاء سجل كتلة dPow مجزأ إلى Bitcoin blockchain. تم توثيق السجل من قبل غالبية عقد كاتب العدل في الشبكة.
من أجل تجنب حروب التعدين بين عقد التوثيق وتقليل كفاءة الشبكة ، صممت كومودو طريقة تعدين باستخدام آلية الاقتراع ، والتي لها وضعان للتشغيل.
في وضع "عدم وجود كاتب العدل" ، يتم دعم جميع عقد الشبكة للمشاركة في التعدين ، وهو ما يشبه آلية إجماع إثبات العمل التقليدية. في وضع "كاتب العدل النشط" ، يستخدم كتاب العدل في الشبكة معدل صعوبة منخفض بشكل ملحوظ في الشبكة. في وضع "التنشيط الموثق" ، يُسمح لكل كاتب عدل باستخدام الصعوبة الحالية لتعدين كتلة ، بينما يجب أن تستخدم عقد التوثيق الأخرى 10 أضعاف صعوبة التعدين ، وجميع العقد العادية تستخدم 100 مرة صعوبة عقدة كاتب العدل في التعدين.
** المزايا: ** توفير الطاقة ؛ زيادة الأمان ؛ يمكن إضافة قيمة إلى سلاسل الكتل الأخرى من خلال توفير Bitcoin (أو أي سلسلة أمان أخرى) بشكل غير مباشر ، دون دفع سعر معاملات Bitcoin (أو أي سلسلة أمان أخرى).
** العيوب: ** يمكن فقط للكتل التي تستخدم PoW أو PoS أن تتبنى خوارزمية الإجماع هذه ؛ في وضع "Notaries Active" ، يجب معايرة تجزئة العقد المختلفة (الموثقون أو العقد العادية) ، وإلا فإن الفرق بين معدلات التجزئة سينفجر.
** مقدمة عن الخوارزمية: ** تم اقتراح آلية DPoS ، المعروفة أيضًا باسم "آلية إثبات ترخيص المشاركة" و "آلية الوصي" ، في أبريل 2014 من قبل Dan Larimer (BM) ، المطور الرئيسي لشركة Bitshares. من وجهة نظر معينة ، فإن DPOS يشبه إلى حد ما النظام البرلماني أو نظام مجالس الشعب. إذا فشل المندوب في أداء واجباته (فشل في إنتاج كتلة عندما يحين دوره) ، فسيتم حذفه وتختار الشبكة نقطة فائقة جديدة لاستبدالها.
لتسهيل الفهم ، يمكن إعطاء مثال آخر. تخيل شركة تضم 1000 موظف ، يمتلك كل منهم كميات متفاوتة من أسهم الشركة. بين الحين والآخر ، يمكن للموظفين التصويت لأكثر من 10 أشخاص يعرفونهم لقيادة الشركة ، وتتناسب حقوق التصويت لكل موظف مع عدد الأسهم التي يمتلكها. بعد تصويت الجميع ، سيصبح العشرة أشخاص الحاصلين على أعلى معدل تصويت قادة الشركة.
إذا كان القائد غير كفء أو فعل شيئًا ضارًا بالشركة ، فيمكن للموظف إلغاء التصويت للقائد ، بحيث لا يمكن لمعدل تصويته الدخول في المراكز العشرة الأولى ، وبالتالي الاستقالة من الإدارة.
** المستخدمون: ** BitShares و Steemit و EOS و Lisk و Ark.
** الايجابيات: ** توفير الطاقة ، سريع ، موقع مدونة يستخدمه Steemit. وقت حظر EOS هو 0.5 ثانية.
** السلبيات: ** مركزية قليلاً ؛ يمكن للمشاركين أصحاب حصة عالية التصويت ليصبحوا مدققين (كانت هذه مشكلة في EOS مؤخرًا).
** 9 التسامح البيزنطي العملي للخطأ (PBFT) **
** **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** في خوارزمية PBFT ، تُعتبر إحدى العقدة هي العقدة الرئيسية ، بينما العقد الأخرى هي عقد احتياطية. ستتواصل جميع العقد في النظام مع بعضها البعض ، والهدف النهائي هو أن يتمكن الجميع من التوصل إلى إجماع على مبدأ طاعة الأقلية للأغلبية.
** عملية الإجماع: **
أ- يرسل العميل طلبًا إلى العقدة الرئيسية لإجراء عملية
ب- تبث العقدة الرئيسية هذا الطلب إلى كل عقدة احتياطية
ج - تقوم جميع العقد بتنفيذ العملية وإرجاع النتيجة إلى العميل
د- عندما يتلقى العميل نتائج متطابقة f + 1 من عقد مختلفة ، تنتهي العملية. تمثل f أقصى قيمة للعقد الكاذبة المحتملة.
** مقدمة عن الخوارزمية: ** اقترح مجتمع blockchain الصيني NEO (المعروف سابقًا باسم Xiaoyi) خوارزمية بيزنطية محسّنة تتحمل الأخطاء dBFT. تعتمد هذه الخوارزمية على فكرة تصميم PoS على أساس PBFT. إجماع من خلال الخوارزمية البيزنطية المتسامحة مع الأخطاء. تعمل هذه الخوارزمية على تحسين عدم الاتساق النهائي لـ PoW و PoS ، مما يجعل blockchain مناسبًا للسيناريوهات المالية.
أيضًا لحل مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، فإن آلية "التسامح البيزنطي المعتمد للخطأ" هي خوارزمية إجماع تضمن التسامح مع الخطأ المطبق داخل blockchain NEO. في هذه الآلية ، هناك اثنان من المشاركين ، أحدهما هو "عقدة مسك الدفاتر" لمسك الدفاتر المهنية ، والآخر مستخدم عادي في النظام.
يصوت المستخدمون العاديون لتحديد عقد مسك الدفاتر بناءً على نسبة ممتلكاتهم. عندما يلزم تمرير إجماع ، يتم اختيار المتحدث بشكل عشوائي من عقد مسك الدفاتر هذه لوضع خطة ، ثم تتبع عقد مسك الدفاتر الأخرى القواعد البيزنطية المتسامحة الخوارزمية أي أن مبدأ طاعة الأقلية للأغلبية يدلي ببيان.إذا وافقت أكثر من 66٪ من العقد على خطة المتحدث ، يتم التوصل إلى الإجماع ، وإلا يتم إعادة انتخاب المتحدث وتكرار عملية التصويت.
نظرًا لأنه يمكن لجميع المندوبين التحقق من مقترحات الحظر ، فمن السهل فهم ما إذا كانت البيانات التي يرسلها المتحدث صحيحة أم غير صالحة. لذلك إذا كان المتحدث غير أمين وأرسل اقتراحًا غير صالح إلى ثلثي المندوبين ، فلن تتطابق الكتل ولن يتحقق أصحاب العقدة من صحتها. يتم التوصل إلى إجماع بأغلبية الثلثين ويتم انتخاب رئيس جديد.
** المستخدم: ** نيو
** عملية الإجماع: **
أ. يمكن لأي شخص أن يكون ممثلاً طالما أنه يفي بالمتطلبات. يمكن لجميع حاملي رموز NEO التصويت ، والمندوبين ليسوا مجهولين ، ويلزم أن يصبح 1000 GAS مالكًا للعقدة.
ب - يتم اختيار المتحدث عشوائيا من بين المندوبين.
ج- يقوم المتحدث ببناء كتلة جديدة من المعاملات التي تنتظر التحقق منها. ثم يرسل الرئيس الاقتراح إلى النواب المنتخبين. من المفترض أن يقوموا بتتبع جميع المعاملات وتسجيلها على الشبكة.
د - للمندوبين الحرية في مشاركة ومقارنة الاقتراحات التي تلقوها لاختبار دقة البيانات وكذلك صدق المتحدثين. إذا توصل أكثر من ثلثي المندوبين إلى إجماع والتحققوا من صحته ، تتم إضافة الكتلة إلى blockchain.
** المزايا: ** سريع (يستغرق من 15 إلى 20 ثانية لإنشاء كتلة) ؛ معدل نقل كبير للمعاملات ، لا حاجة لاستهلاك الطاقة ، وقابل للتطوير ، وبدون شوكات.
** العيوب: ** لا يوجد إخفاء للهوية ، والهوية الحقيقية مطلوبة للعمل حتى يتم انتخابه. الجميع يتنافسون ليكونوا سلسلة الجذر. قد يكون هناك العديد من سلاسل الجذر.
** 11. التسامح البيزنطي للخطأ في التناوب (RBPFT) **
** مقدمة الخوارزمية: ** تتشابه مبادئ dBft و RPBFT مع PBFT ، باستثناء أنه لا تشارك جميع العقد في الإجماع ، ولكن العقد تنقسم إلى نوعين:
أ. عقدة الإجماع: العقدة التي تنفذ عملية إجماع PBFT ولديها سلطة إنشاء الكتل بدورها
ب. عقدة التحقق: لا تنفذ عملية الإجماع ، تحقق مما إذا كانت عقدة الإجماع قانونية أم تحقق الكتلة ، بعد عدة جولات من الإجماع ، ستتحول إلى عقدة إجماع
في التسامح البيزنطي الدائري ، يتم استبدال عقد الإجماع بعقد التحقق بدورها.
** حالة الاستخدام: ** Fisco-BCOS
** المزايا: ** سرعة الإرسال أسرع من القيل والقال ، ولا توجد حزمة رسائل زائدة عن الحاجة
فرق تسد ، عرض النطاق الترددي الصادر لكل عقدة هو O (1) ، قابلية التوسع القوية
** العيوب: ** العقدة الوسيطة هي نقطة واحدة وتتطلب استراتيجيات إضافية للتسامح مع الخطأ
** 12. AptosBFT **
** **
** مقدمة الخوارزمية: ** إنها أيضًا خوارزمية مشتقة من PBFT. تستند خوارزمية الإجماع التي تحمل اسم Aptos إلى HotStuff ، والتي تستند إلى PBFT. مزايا نموذج الخوارزمية هذا مثل البصل والدمى الروسية ، والتي تحتاج إلى تقشير طبقة تلو الأخرى. تتواصل كل عقدة فقط مع القائد ، بدلاً من إرسال رسائل إلى القائد وجميع "الجنرالات" الآخرين. يبث القائد رسالة (كتلة مقترحة) للتصويت عليها ؛ ترسل كل عقدة صوتها إلى القائد الذي جمع الرسالة.
** حالة الاستخدام: ** Aptos
أخيرًا ، مرفق ملخص لهذا الجزء:
** أيضًا ، هناك بعض خوارزميات الإجماع غير الشائعة. **
في عام 2015 ، اقترح البروفيسور ديفيد مازيريس ، كبير المسؤولين العلميين في Stellar.org ، بروتوكول توافق ممتاز (SCP). تطور SCP على أساس الاتفاقية البيزنطية الفيدرالية واتفاقية Ripple ، وهو أول آلية إجماع آمنة يمكن إثباتها ، مع أربعة الخصائص الرئيسية للتحكم اللامركزي ، زمن الوصول المنخفض ، الثقة المرنة والأمن المقارب.
في نفس العام ، جمع مشروع بحيرة Sawtooth Lake في Hyperledger إجماع Ripple و SCP واقترح خوارزمية توافق تصويت النصاب للتعامل مع سيناريوهات التطبيق التي تتطلب إنهاء المعاملات بشكل فوري.
في عام 2016 ، اقترح الحائز على جائزة تورينج والأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سيفيو ميكالي خوارزمية إجماع بيزنطية سريعة تتسامح مع الأخطاء تسمى AlgoRand. تستخدم هذه الخوارزمية تقنية يانصيب التشفير لتحديد المدقق وقائد عملية الإجماع ، ومن خلال تصميمها BA \ * الخطأ البيزنطي يتوصل بروتوكول التسامح إلى توافق في الآراء بشأن الكتل الجديدة ، ويتطلب AlgoRand القليل جدًا من الحسابات وعدد قليل جدًا من التفرع ، ويُعد بمثابة تقنية إجماع على دفتر الأستاذ الموزع والديمقراطي حقًا.
في عام 2017 ، اقترحت جامعة كورنيل خوارزمية جديدة تسمى إجماع النوم (إجماع النوم). يهدف هذا الإجماع إلى حقيقة أن معظم عقد الإجماع واسعة النطاق في بيئة الإنترنت قد تكون غير متصلة بالإنترنت ، وأن عددًا قليلاً فقط من العقد متصل بالإنترنت. للمشاركة في عملية الإجماع. تثبت هذه الدراسة أن خوارزمية الإجماع التقليدية لا يمكن أن تضمن أمان الإجماع في هذه البيئة ، ومع ذلك ، باستخدام خوارزمية الإجماع الخاملة ، طالما أن عدد العقد الصادقة عبر الإنترنت يتجاوز عدد العقد المعيبة ، يمكن ضمان الأمان والمتانة.
04 ملخص
إذا قفزت من منظور المطور وقمت بتضمين المزيد من طرق التفكير التي تجمع بين السياسة والاقتصاد ، فقد يكون هناك المزيد من خوارزميات الإجماع ، مثل الجمع بين أساليب الإجماع المشابهة لمفهوم PPP ، والتي لا يمكنها فقط تحقيق طبيعة العقوبة على الكيد. الأطراف ، ولكنها قد تحقق أيضًا هدف توفير طاقة الحوسبة بكفاءة أكبر.
باختصار ، آلية الإجماع هي جوهر تقنية blockchain. يمكنها حل مشكلة الثقة في النظام الموزع ، وضمان اتساق البيانات والأمان بين العقد ، وتجنب الهجوم والعبث بالعقد الخبيثة ، وبالتالي ضمان استقرار الكتلة و موثوقية نظام السلسلة. في الوقت نفسه ، يمكن لآلية الإجماع أيضًا حل مشكلة "الإنفاق المزدوج" وتحسين الإنتاجية وسرعة المعالجة لنظام blockchain. لكن خوارزميات الإجماع المختلفة ليست آمنة تمامًا وفعالة ولا مركزية.
لا توجد خوارزمية أفضل ، فقط الخوارزمية التي تناسبك. يرتبط اختيار خوارزمية الإجماع إلى حد كبير بسيناريو التطبيق. تستخدم البيئات الموثوقة Paxos أو RAFT ، ويمكن للتحالفات المرخصة استخدام PBFT ، ويمكن للسلاسل غير المصرح بها استخدام PoW و PoS و Ripple ، إلخ. ** أفضل آلية إجماع هي دائمًا الآلية التي تناسب احتياجات المستخدم. **
** المرجع: **
ما هي آليات الإجماع في Blockchain و Cryptocurrency؟
تهديد هجوم الزهرة المزدوجة على blockchain
اقرأ 11 من خوارزميات الإجماع السائدة في مقال واحد ، وافهم تمامًا ما هي نقاط البيع ، إثبات العمل ، dPoW ، PBFT ، و dBFT؟
4 فهم الإنفاق المزدوج وكيفية منع الهجمات
5 مقدمة في تطبيقات آليات الإجماع البيزنطية
6AptosBFT: كل ما تحتاج لمعرفته حول إجماع BFT في Aptos
شاهد النسخة الأصلية
المحتوى هو للمرجعية فقط، وليس دعوة أو عرضًا. لا يتم تقديم أي مشورة استثمارية أو ضريبية أو قانونية. للمزيد من الإفصاحات حول المخاطر، يُرجى الاطلاع على إخلاء المسؤولية.
فهم آلية الإجماع و 11 خوارزمية الإجماع السائدة في مقال واحد
** المتحدث: أوتشيها مادارا **
** تحرير: نفث **
** المصدر: Deschool **
هذه المقالة هي الملاحظات الدراسية للدرس الثالث لدورة جامعة ويب 3 الخاصة بـ DeSchool ، والمحاضر هو Uchiha Madara. المحتوى جاف جدا ولا يختلط بالماء ينصح بتجميعه وهضمه ببطء. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تسهيل الفهم ، تحتوي هذه المقالة على بعض التعديلات والملاحق بناءً على محتوى الدورة.
تتضمن المحتويات الرئيسية للمقال ما يلي:
مقدمة في خوارزمية التوافق
تصنيف خوارزميات الإجماع
شرح مفصل لخوارزميات الإجماع (PoW ، PoS ، PoH ، PoA ، PBFT ، إلخ.)
01 مقدمة إلى آلية التوافق
في الاتصال والتعلم من blockchain ، "خوارزمية الإجماع" هي مفردات يتم ذكرها بشكل متكرر ، وبسبب وجود خوارزمية الإجماع يمكن ضمان مصداقية blockchain.
** 1. لماذا نحتاج إلى آلية توافق؟ **
الإجماع المزعوم يعني أن العديد من الأشخاص يتوصلون إلى اتفاق. حياتنا مليئة بآليات الإجماع ، على سبيل المثال ، تحتاج الشركة إلى المساهمين للمناقشة بشكل جماعي لاتخاذ قرار ، ويحتاج الطرف "أ" والطرف "ب" إلى الجلوس والتفاوض لتوقيع عقد. هذه العملية هي عملية التوصل إلى توافق في الآراء.
في نظام blockchain ، ما يجب على كل عقدة فعله هو جعل دفتر الأستاذ الخاص بها يتفق مع دفاتر الأستاذ الخاصة بالعقد الأخرى. إذا كان في سيناريو مركزي تقليدي ، فهذه ليست مشكلة ، لأنه يوجد خادم مركزي ، وهو ما يسمى بالمكتبة الرئيسية ، ويمكن محاذاة مكتبات الرقيق الأخرى مع المكتبة الرئيسية.
لكن في الإدارة اللامركزية ، لا يوجد رئيس ، فكيف تتخذ القرارات؟ في هذا الوقت ، هناك حاجة إلى مجموعة من الخوارزميات لضمان الإجماع. هذا ما سيتحدث عنه هذا المقال - آلية الإجماع.
** 2. ما هي آلية التوافق؟ **
تكمل آلية التوافق (آلية التوافق) التحقق من المعاملات وتأكيدها في فترة زمنية قصيرة من خلال التصويت على العقد الخاصة ؛ بالنسبة للمعاملة ، إذا تمكنت عدة عقد ذات مصالح غير ذات صلة من الوصول إلى توافق في الآراء ، فيمكننا اعتبار أن الشبكة بأكملها موجودة أيضا إجماع على هذا.
على الرغم من أن الإجماع (الإجماع) والاتساق (الاتساق) يعتبران متكافئين تقريبًا في العديد من سيناريوهات التطبيق ، إلا أن هناك اختلافات دقيقة في معانيهما: يركز بحث الإجماع على عملية وخوارزمية العقد الموزعة التي تصل إلى الإجماع ، بينما يركز بحث الاتساق على النهائي الحالة المستقرة لعملية إجماع العقدة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم أبحاث الإجماع الموزعة التقليدية لا تأخذ في الاعتبار مشكلة تحمل الخطأ البيزنطي ، أي أنه من المفترض أنه لا توجد عقد بيزنطية تلاعب أو تزور البيانات بشكل ضار. بعد كل شيء ، في شبكة blockchain مفتوحة وشفافة تمامًا ، ليس هناك ما يضمن أن جميع العقد لن تفعل الشر.
** 3. ما هي المشاكل التي يمكن لآلية التوافق حلها؟ **
يمكن لآلية الإجماع حل مشكلة الثقة في النظام الموزع وضمان اتساق البيانات وأمانها بين العقد. في النظام الموزع التقليدي ، نظرًا لعدم وجود آلية ثقة بين العقد ، فهو عرضة للهجمات والتلاعب بالعقد الضارة ، مما يؤدي إلى تعطل النظام أو التلاعب بالبيانات. بالإضافة إلى ذلك ، قبل ظهور تقنية تشفير blockchain ، كانت العملة الرقمية المشفرة ، مثل الأصول الأخرى ، قابلة للتكرار بلا حدود.بدون وكالة وسيطة مركزية ، لم يكن لدى الناس طريقة لتأكيد ما إذا كان قد تم إنفاق مبلغ نقدي رقمي.
ببساطة ، يمكن لآلية الإجماع أن تحل مشكلتين بشكل فعال: مشكلة الإنفاق المزدوج (يتم إنفاق مبلغ من المال مرتين) والمشكلة العامة البيزنطية (العقد الخبيثة تتلاعب بالبيانات).
** 4. هجوم الإنفاق المزدوج **
**
**
يمكن لآلية الإجماع أن تحل هجوم الإنفاق المزدوج إلى حد معين: أي ، يتم إنفاق مبلغ من المال مرتين أو أكثر من مرتين ، ويسمى أيضًا "الإنفاق المزدوج". في لعبة القط والفأر ، قام Xiao Lizi بسلوك إنفاق مزدوج من خلال إجراء شيك مزيف.لأن التحقق من الشيك يستغرق وقتًا ، فقد استخدم معلومات نفس الشيك لشراء العناصر عدة مرات خلال هذا الفارق الزمني.
كما نعلم جميعًا ، تعتبر عقد blockchain دائمًا السلسلة الأطول هي السلسلة الصحيحة وتواصل العمل وتوسيعها. إذا بثت عقدتان إصدارات مختلفة من كتلة جديدة في نفس الوقت ، فسيتم العمل على أساس الكتلة المستلمة أولاً ، ولكن سيتم الاحتفاظ بالسلسلة الأخرى أيضًا في حالة أصبحت الأخيرة أطول سلسلة. انتظر حتى يتم العثور على إثبات العمل التالي ، وتثبت إحدى السلاسل أنها الأطول ، ثم ستبدل العقد التي تعمل على السلسلة الفرعية الأخرى المعسكرات.
** كيف يتم مضاعفة الانفاق؟ تنقسم إلى حالتين: **
** (1) مضاعفة الإنفاق قبل التأكيد. ** قد لا تكون المعاملات المؤكدة صفراً قد تمت كتابتها إلى blockchain في النهاية. ما لم يكن المبلغ صغيرًا ، فمن الأفضل تجنب هذا الإنفاق المزدوج عن طريق انتظار التأكيد على الأقل.
** (2) مضاعفة الإنفاق بعد التأكيد. ** يتطلب هذا التحكم في أكثر من 50٪ من القدرة الحاسوبية للتنفيذ. وهذا هو ، على غرار الشوكة الصغيرة ، وضع معاملات المتجر في كتل يتيمة. يصعب تنفيذ هذا النوع من الإنفاق المزدوج بعد التأكيد ، لكنه ممكن من الناحية النظرية فقط.
** هناك ثلاثة أكثر من هجمات الإنفاق المزدوج شيوعًا: هجوم بنسبة 51٪ وهجوم عرقي وهجوم فيني. **
هجوم 51٪: هجوم 51٪ يحدث عندما يسيطر شخص أو مجموعة على 51٪ من قوة تجزئة blockchain ، مما يعني أن لديهم القدرة على التحكم في بعض جوانب المشروع. على blockchain لإثبات العمل مثل Bitcoin ، يمكن تحقيق ذلك من خلال التحكم في قوة التعدين في الشبكة. من ناحية أخرى ، بالنسبة إلى blockchain لإثبات الحصة مثل Cardano ، فسيتم تحقيق ذلك من خلال التحكم في 51٪ من الرموز المميزة المكدسة.
هجوم السباق: يرسل المستخدم معاملتين إلى تاجرين (أو التاجر والمستخدم) في نفس الوقت. لذلك ، يتلقى المهاجم مجموعتين من البضائع أو يستلم البضائع ويستعيد تكلفة المعاملة الأصلية.
هجوم فيني: يقوم عامل منجم بتعدين كتلة أو سلسلة من الكتل التي تحتوي على معاملات تقوم بتحويل الأموال إلى عنوانه الخاص. لا يتم نشر الكتل التي يتم تعدينها ، ولكن يتم الاحتفاظ بها أثناء قيام عامل التعدين بتحويل الأموال إلى التاجر. يقوم التاجر بعد ذلك بإطلاق البضائع التي دفعها عامل المنجم قبل أن ينشر عامل المنجم الكتلة التي حفروها. يقوم عمال المناجم بعد ذلك بنشر الكتل التي تم حفرها ، والتي ستمحو التحويل إلى التاجر ويسمح للتاجر بدفع ثمنها من جيبه.
** حالة كلاسيكية لهجوم زهرة مزدوج: **
في عام 2018 ، سيطر المهاجم على أكثر من 51٪ من قوة الحوسبة على شبكة BTG. وأثناء فترة التحكم في قوة الحوسبة ، أرسل قدرًا معينًا من BTG إلى محفظته في البورصة ، وسمي هذا الفرع الفرع أ. في نفس الوقت ، أرسل BTG إلى محفظة أخرى تتحكم فيها بنفسك ، وهذا الفرع يسمى الفرع ب. بعد تأكيد المعاملة على الفرع أ ، يبيع المهاجم على الفور BTG للحصول على النقود. بعد ذلك ، يقوم المهاجم بالتعدين على الفرع "ب" نظرًا لأنه يتحكم في أكثر من 51٪ من قوة الحوسبة ، فإن طول الفرع "ب" سرعان ما يتجاوز طول الفرع "أ" ، وسيصبح الفرع "ب" السلسلة الرئيسية. المعاملات في الفرع "أ" ستكون كذلك التراجع لاستعادة الحالة السابقة. إن BTG التي قام المهاجم بتبادلها مقابل النقود قبل إعادتها إلى يديه ، وهذه BTG هي خسارة الصرف. وبهذه الطريقة ، أدرك المهاجم ، بالاعتماد على أكثر من 50٪ من التحكم في قوة الحوسبة ، "الإنفاق المزدوج" لنفس العملة المشفرة.
** 5. الإخفاقات البيزنطية **
**
**
مشكلة الجنرالات البيزنطيين هي مشكلة افتراضية طرحتها ليزلي لامبورت في الثمانينيات. كانت بيزنطة عاصمة الإمبراطورية الرومانية الشرقية ، وبسبب المساحة الشاسعة للإمبراطورية الرومانية البيزنطية في ذلك الوقت ، كانت الحاميات العسكرية لكل جيش متباعدة ، ولم يكن بإمكان الجنرالات تسليم الرسائل إلا عن طريق الرسل. في حالة الحرب ، يجب على الجنرالات تطوير خطة عمل موحدة.
ومع ذلك ، هناك خونة بين هؤلاء الجنرالات ، الذين يأملون في تقويض خطة العمل المتسقة للجنرالات الموالين من خلال التأثير على صياغة ونشر خطة العمل الموحدة. لذلك ، يجب أن يكون لدى الجنرالات اتفاقية طريقة محددة مسبقًا ، بحيث يمكن أن يتفق جميع الجنرالات المخلصين. وحفنة من الخونة لا يستطيعون جعل الجنرالات المخلصين يضعون خططًا خاطئة. بعبارة أخرى ، يكمن جوهر مشكلة الجنرالات البيزنطيين في إيجاد طريقة لجعل الجنرالات يؤسسون إجماعًا على خطة المعركة في بيئة عدم الثقة مع الخونة.
في النظام الموزع ، خاصة في بيئة شبكة blockchain ، يشبه أيضًا البيئة العامة البيزنطية ، هناك خوادم عادية (على غرار الجنرالات البيزنطيين المخلصين) ، وهناك خوادم معيبة ، وخوادم مخرب (على غرار الجنرال البيزنطي الخائن). يتمثل جوهر خوارزمية الإجماع في تكوين إجماع حول حالة الشبكة بين العقد العادية. إذا كان هناك 3 عقد فقط ، فإن مشكلة الجنرالات البيزنطيين غير قابلة للحل ، عندما يكون هناك عقد مشكلة x في العقد والنقاط المجمعة أقل من 3x + 1 ، فإن مشكلة الجنرالات البيزنطيين ليس لها حل.
يحل ظهور Bitcoin هذه المشكلة بسهولة ، فهو يضيف تكلفة لنقل المعلومات ، ويقلل من معدل نقل المعلومات ، ويضيف عنصرًا عشوائيًا بحيث يمكن لعامة واحدة فقط بث المعلومات خلال فترة زمنية معينة. أول عام يبث رسالة هو أول جهاز كمبيوتر يجد تجزئة صالحة ، وطالما يتلقى الجنرالات الآخرون هذه التجزئة الصحيحة والمعلومات المرفقة بها ويتحققون منها ، يمكنهم فقط تحديثها بنسخة المعلومات الجديدة من دفتر الأستاذ ، ثم أعد حساب قيمة التجزئة. يمكن للجنرال التالي الذي يحسب قيمة التجزئة الفعالة إرفاق معلوماته المحدثة بقيمة التجزئة الفعالة وبثها للجميع. ثم يبدأ سباق حساب التجزئة من نقطة بداية جديدة. نظرًا للمزامنة المستمرة لمعلومات الشبكة ، تستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر على الشبكة الإصدار نفسه من دفتر الأستاذ.
02 تصنيف خوارزميات التوافق
** 1. تاريخ آلية التوافق **
عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر والشبكات شائعة في الثمانينيات والتسعينيات ، ظهرت قواعد البيانات المشتركة بحيث يمكن لعدة مستخدمين الوصول إلى المعلومات التي قاموا بتخزينها. يحتوي معظمها على قاعدة بيانات مركزية يمكن للمستخدمين الوصول إليها من مواقع مختلفة. يتطور هذا الإعداد إلى شبكة مركزية حيث يمنح المسؤولون أذونات المستخدم ويحافظون على تكامل البيانات.
تُعرف قواعد البيانات المشتركة هذه باسم دفاتر الأستاذ الموزعة لأنها تسجل المعلومات وتكون متصلة بالشبكة للوصول إليها من قبل العديد من المستخدمين في مواقع مختلفة. من أهم القضايا التي يجب معالجتها منع التلاعب بالبيانات والوصول غير المصرح به ، ضارًا أم لا. هناك حاجة إلى طريقة لأتمتة إدارة قاعدة البيانات الموزعة لضمان عدم تغيير البيانات.
أدت هذه الحاجة إلى إنشاء إجماع مستقل موزع ، حيث تستخدم البرامج على الشبكة التشفير للاتفاق على حالة قاعدة البيانات. تم تصميم البروتوكول ليتم الوصول إليه باستخدام خوارزمية تشفير لإنشاء سلسلة طويلة من الأرقام الأبجدية الرقمية (التجزئة) ، والتي يتم التحقق منها بعد ذلك بواسطة برنامج يعمل على الشبكة. تتغير التجزئة فقط عندما تتغير المعلومات التي يتم إدخالها في خوارزمية التجزئة ، لذلك تم تصميم البرامج لمقارنة التجزئة للتأكد من مطابقتها.
عندما يقوم كل برنامج يعمل على الشبكة بإنشاء سلسلة تجزئة مطابقة ، يقال إن البيانات قد وصلت إلى إجماع عبر الشبكة. وبالتالي ، تم إنشاء آلية إجماع ، تُنسب عادةً إلى منشئ البيتكوين المجهول ساتوشي ناكاموتو. ومع ذلك ، عمل العديد من الأشخاص على آلية الإجماع لسنوات قبل أن يصدر ساتوشي الكتاب الأبيض الذي جعل بيتكوين مشهورًا.
عمل علماء البيانات والكمبيوتر مثل موني ناؤور وسينثيا دورك وآدم بيك ونيك زابو وغيرهم الكثير وساهموا في تطوير آليات الإجماع الخاصة بالشبكة.
** 2 تصنيف خوارزميات التوافق **
** وفقًا لأنواع مختلفة من التسامح مع الخطأ ، يمكن تقسيم خوارزميات الإجماع إلى فئتين **: خوارزمية إجماع CFT (التسامح غير البيزنطي للخطأ ، أي لا يتم اعتبار العقد الخبيثة) وخوارزمية توافق BFT (التسامح البيزنطي للخطأ ، والذي هو ، تعتبر العقد الخبيثة).
ما إذا كان سيتم التسامح مع بيزنطة يشير إلى ما إذا كان يمكن تطبيق الخوارزمية على الشبكات منخفضة الثقة. بشكل عام ، يجب استخدام الخوارزمية البيزنطية المتسامحة مع الخطأ في بيئة السلسلة العامة ، بينما في سلسلة التحالف ، يمكن اختيارها وفقًا لدرجة الثقة بين المشاركين في التحالف. إذا كانت درجة الثقة عالية ، فإن الجميع هي عقدة حسنة النية بشكل افتراضي ويمكنها استخدام خوارزمية CFT (غير البيزنطية المتسامحة مع الأخطاء).
** بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقسيمها إلى فئتين وفقًا للاتساق: ** خوارزمية توافق الاحتمالات وخوارزمية الاتساق المطلق. تعني خوارزمية الإجماع الاحتمالي أنه من بين العقد الموزعة المختلفة ، هناك احتمال كبير لضمان أن البيانات بين العقد متسقة ، ولكن لا يزال هناك احتمال معين بأن البيانات بين بعض العقد غير متسقة. على سبيل المثال ، إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS) والإثبات المفوض للحصة (DPoS) كلها خوارزميات إجماع احتمالية.
تعني خوارزمية الاتساق المطلق أنه في أي وقت ، ستظل البيانات بين العقد الموزعة المختلفة متسقة تمامًا ، ولن يكون هناك تضارب في البيانات بين العقد المختلفة. على سبيل المثال ، خوارزمية PAXOS وخوارزمية RAFT المشتقة منها.
ما يلي هو تقسيم ومقدمة محددة وفقًا لنوع التسامح مع الخطأ.
** خوارزمية إجماع 3CFT **
التسامح مع أعطال الأعطال خطأ غير بيزنطي: مناسب للشبكات التي تتمتع بدرجة عالية من الثقة في العقدة. بما في ذلك باكسوس ، طوافة.
** خوارزمية إجماع 4BFT **
التحقق مما إذا كانت العقدة بها أخطاء بيزنطية خبيثة يميل إلى هيكل لامركزي ، بما في ذلك إثبات العمل (PoW) ، وإثبات الحصة (PoS) ، وإثبات الحصة المفوض (DPoS) ، وإثبات السلطة (PoA) ، وما إلى ذلك.
03 شرح مفصل لخوارزمية التوافق
هل تشعر بالتعب قليلاً لرؤية هذا ، انقر فوق أحد المفضلات ، وخذ قسطًا من الراحة واستمر في قضم الجزء الأصعب من هذه المقالة! يمكن للطلاب ذوي الوقت المحدود البدء مباشرة من خوارزمية إثبات العمل الثالثة.
** 1 خوارزمية باكسوس **
**
**
كان بروتوكول Basic Paxos المبكر معقدًا وغير فعال نسبيًا ، لذلك تم اقتراح نسخة محسنة من Paxos لاحقًا. على سبيل المثال: Fast Paxos و Multi-Paxos و Byzanetine Paxos ، إلخ.
يمضي باكسوس من خلال مجموعة من جولات التفاوض التي تكون فيها إحدى العقدة دولة "القيادة". إذا لم يكن القائد متصلاً بالإنترنت ، فسيتوقف التقدم حتى يتم انتخاب زعيم جديد ، أو إذا عاد الزعيم القديم فجأة إلى الإنترنت.
يقسم Paxos الأدوار في النظام إلى مقدم ، ومقبل ، ومتعلم: مقدم: اقتراح. تتضمن معلومات الاقتراح رقم الاقتراح (معرف العرض) والقيمة المقترحة (القيمة). المتقبل: المشاركة في صنع القرار والرد على مقترحات مقدمي العروض. بعد استلام الاقتراح ، يمكن قبول الاقتراح.إذا تم قبول الاقتراح من قبل غالبية القبول ، يُقال أن الاقتراح قد تمت الموافقة عليه. المتعلم: لا تشارك في صنع القرار ، تعرف على أحدث عرض متفق عليه (القيمة) من مقدمي العروض / المتقبلين.
** 2. خوارزمية الطوافة **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** خوارزمية Raft (Replication and Fault Tolerant) هي تطبيق مبسط لزوج خوارزمية Paxos. يأتي اسم Raft من اختصار "موثوق ، متكرر ، متكرر ، ومتسامح مع الخطأ" متكرر ، متسامح مع الخطأ "). تقوم الطوافة بإجراء الكثير من التبسيط اللطيف على Paxos مع استمرار السجل. يضمن اتساق النظام عندما تعمل أكثر من نصف العقد في نظام مكون من عقد بشكل طبيعي. على عكس خوارزمية Paxos ، المشتقة مباشرة من مشكلة التناسق الموزع ، تم اقتراح خوارزمية الطوافة من منظور آلة حالة النسخ المتعددة ، وتستخدم لإدارة النسخ المتماثل للسجل لآلة حالة النسخ المتعددة. على سبيل المثال ، في نظام مكون من 5 عقدة ، يُسمح للعقدتين باحتوائهما على أخطاء غير بيزنطية ، مثل تعطل العقدة وقسم الشبكة وتأخير الرسائل.
** حالة الاستخدام: ** تكرار قاعدة البيانات الرئيسية والعبد ، سلسلة التحالف.
** مبدأ الخوارزمية: ** هناك ثلاثة أدوار في نظام الطوافة: القائد ، والتابع ، والمرشح ، وفي الظروف العادية لن يكون هناك سوى قائد واحد والآخرون تابعون. وسيكون القائد مسؤولاً عن جميع الطلبات الخارجية ، إذا لم يتم استلامها من قبل آلة القائد ، فسيتم توجيه الطلب إلى القائد. عادةً ما يرسل القائد رسالة في وقت محدد ، أي نبضة قلب (نبضات قلب) ، لإعلام المتابعين بأن زعيم الكتلة لا يزال يعمل. سيصمم كل متابع آلية المهلة (timeout) ، وعندما لا يتم تلقي نبضات القلب لفترة زمنية معينة (عادة 150 مللي ثانية أو 300 مللي ثانية) ، سيدخل النظام في حالة الانتخابات.
في هذا الوقت ، تدخل المجموعة في جولة انتخابية جديدة (مدة) وتبدأ انتخابات. إذا نجحت الانتخابات ، سيبدأ القائد الجديد في أداء العمل. وإلا ، فسيتم اعتبار المدة منتهية ، وستبدأ فترة جديدة وستبدأ الانتخابات القادمة.
يتم إجراء الانتخابات من قبل المرشحين. وهذا يتطلب من المرشحين ترشيح أنفسهم وطلب الأصوات من الخوادم الأخرى على أساس من يأتي أولاً يخدم أولاً عندما يتوقف نبض قلب القائد. يدلي كل خادم بصوت واحد فقط في كل جولة انتخابية لصالح أو ضد المرشح الحالي. إذا لم تحصل على أكثر من نصف الأصوات ، فسوف تذهب إلى الجولة التالية من الانتخابات. يواصل المرشحون المتبقون ترشيح أنفسهم على أساس أسبقية الحضور. حتى يتم انتخاب زعيم.
** مزايا خوارزمية الطوافة: ** النقطة الأولى هي البساطة. إذا بحثنا بعمق في المكان الذي يكون فيه باكسوس أكثر تعقيدًا من رافت ، وجدت هايدي هوارد وريتشارد مورتيير أن تعقيد باكسوس ينعكس في جانبين. أولاً ، تلتزم Raft بالسجلات بالتسلسل ، بينما تسمح Paxos بتسجيل الدخول خارج الترتيب ، ولكنها تتطلب بروتوكولًا إضافيًا لملء فجوات السجل التي قد تنشأ نتيجة لذلك. ثانيًا ، تحتوي جميع النسخ المتماثلة للسجل في Raft على نفس الفهرس والمصطلح والترتيب ، بينما قد تختلف هذه المصطلحات في Paxos.
النقطة الثانية هي أن Raft لديه خوارزمية انتخاب قائد فعالة. تقارن خوارزمية الانتخاب الواردة في ورقة Paxos حجم معرف الخادم ، فعند تشغيل عدة عقد للاختيار في نفس الوقت ، تفوز العقدة التي تحتوي على معرف الخادم الأكبر. المشكلة هي أنه إذا كان القائد المنتخب بهذه الطريقة يفتقر إلى بعض السجلات ، فلا يمكنه إجراء عملية الكتابة على الفور ، ويجب أولاً نسخ بعض السجلات من العقد الأخرى. يمكن لسجل الطوافة دائمًا تحديد العقدة التي تحتوي على سجل الأغلبية ، لذلك ليست هناك حاجة لمواكبة السجل. على الرغم من أنه في بعض الأحيان ستتم إعادة محاولة الانتخابات بسبب تقسيم الأصوات ، إلا أنها بشكل عام خوارزمية انتخاب أكثر كفاءة.
بالنسبة لخوارزمية Paxos ، إذا كان الخادم متأخرًا جدًا ، حتى بضعة أيام متأخر في السجلات ، ولكن تم انتخابه كزعيم في مرحلة ما ، فسيؤدي ذلك إلى حظر قدر معين من الوقت. في خوارزمية Raft ، لن يتم تحديد العقدة التي يكون سجلها متأخرًا أبدًا.
** 3 إثبات العمل (PoW) **
** مقدمة حول الخوارزمية: ** تقنية كمبيوتر تم استخدامها لأول مرة لمكافحة البريد العشوائي. في عام 2008 ، اقترح ساتوشي ناكاموتو Bitcoin و blockchain في ورقة Bitcoin البيضاء "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" ، وصمم بشكل مبتكر خوارزمية PoW ، والتي تم تطبيقها على Bitcoin لحل الألغاز الرياضية للمشاركة في الإجماع. يتمثل المحتوى الأساسي للخوارزمية في استخدام قوة الحوسبة للعثور على قيمة nonce تفي بتجزئة الكتلة. ومع ذلك ، اكتشف الناس بسرعة مشاكل آلية الإجماع هذه ، أي أن الاستهلاك الكبير للطاقة والتحكم في قوة الحوسبة بواسطة مجمعات التعدين الكبيرة سيظل يؤدي إلى مشاكل المركزية.
** حالات الاستخدام: ** Bitcoin و ETH1.0 و Litecoin و Conflux و Dogecoin.
** مبدأ الخوارزمية: ** الميزة الرئيسية لنظام إثبات العمل هي أن العميل يحتاج إلى القيام ببعض الأعمال الصعبة للحصول على نتيجة ، ولكن يمكن للمدقق بسهولة التحقق مما إذا كان العميل قد قام بالعمل المقابل من خلال النتيجة . الميزة الأساسية لهذا المخطط هي عدم التناسق: العمل معتدل بالنسبة لمقدم الطلب ويمكن التحقق منه بسهولة بواسطة المدقق. وهي تختلف عن اختبارات CAPTCHA المصممة بحيث يسهل حلها بواسطة البشر بدلاً من أجهزة الكمبيوتر.
يقوم إثبات العمل (PoW) بالعثور على Nonce رقمي من خلال الحساب ، بحيث تلبي قيمة التجزئة للمحتوى بعد تجميع بيانات المعاملة معًا الحد الأعلى المحدد. بعد أن تنجح العقدة في العثور على قيمة تجزئة مُرضية ، ستقوم ببث الكتلة المعبأة إلى الشبكة بأكملها على الفور ، وستقوم عُقد الشبكة بالتحقق منها فورًا بعد استلام الكتلة المجمعة التي يتم بثها.
** العيوب: ** سرعة بطيئة ؛ استهلاك ضخم للطاقة ، ليس جيدًا للبيئة ؛ عرضة لـ "اقتصاديات الحجم".
** الايجابيات: ** تم اختباره على نطاق واسع منذ عام 2009 ولا يزال يستخدم على نطاق واسع حتى يومنا هذا.
** 4 إثبات الحصة (PoS) **
** مقدمة الخوارزمية: ** في عام 2011 ، تم اقتراح Quantum في منتدى Bitcointalk. في أغسطس 2012 ، ولد Peercoin ، وهو أول مشروع blockchain يعتمد على إجماع PoS. يعتبر Peercoin أول تطبيق لتطبيق خوارزمية PoS. الفائدة في Peercoin هي عمر العملة. وعمر العملة هو نتاج عدد العملات المعدنية التي تحتفظ بها العقدة ووقت الاحتفاظ. وسيستهلك بدء المعاملة قدرًا معينًا من عمر العملة. في كل مرة يتم فيها استهلاك 365 عمرًا للعملات ، سيتم الحصول على معدل فائدة سنوي قدره 5٪.
** المستخدمون: ** Ethereum (2.0)، Conflux، Peercoin.
** مبدأ الخوارزمية: ** على سبيل المثال ، إذا احتفظ شخص ما بـ 100 نقطة في معاملة لمدة إجمالي 30 يومًا ، فسيكون عمر العملة 3000. لاحقًا ، تم العثور على كتلة نقاط البيع ، يتم مسح عمر العملة إلى 0 ، والفائدة يتم الحصول عليها وهي 0.05 \ * 3000 \ 365 = 0.41 قطعة نقدية. أثناء عملية الإجماع ، تحصل العقد على مسك الدفاتر مباشرة من خلال عمر العملة المستهلكة. وكلما زاد عمر العملة التي تستهلكها العقدة ، زادت فرصة الحصول على حق مسك الدفاتر. مبدأ السلسلة الرئيسية الذي حددته الخوارزمية هو: السلسلة التي تستهلك أكبر عمر للعملة هي السلسلة الصحيحة والفعالة في النظام.
** المزايا: ** لا حاجة لمعدات تعدين قوية ومكلفة. تقليل استهلاك الموارد وتقليل احتمالية شن هجمات بنسبة 51٪.
** العيوب: ** قد يتسبب ذلك في قيام الأثرياء بتخزين العملات المشفرة ، مما يشكل تأثير ماثيو ، والذي قد يتسبب في تضخم العملة المشفرة.
** 5 إثبات التاريخ (PoH) **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** تم إنشاء إثبات التاريخ بواسطة Solana ، وهو عبارة عن blockchain عالي الإنتاجية تم إطلاقه في عام 2018. يتيح إثبات التاريخ للمشاركين في الشبكة الوصول إلى إجماع في الوقت المحدد باستخدام وظيفة تأخير يمكن التحقق منها ، وبالتالي تجنب "الأطول" سلسلة ".
PoH هي ساعة الشبكة ، و TowerBFT هو برج المراقبة الخاص بها ، والمكلف بمنع العقد الخبيثة من خداع معلمات الوقت. يجب على أي مدقق يصوت لصالح كتلة أن ينتظر حتى يتم إنتاج الكتلة التالية وأن يحصل على تأكيد من دليل التاريخ بأن "الوقت قد مضى" قبل التصويت مرة أخرى.
يفصل Solana بذكاء بين السلسلة الزمنية القائمة على التجزئة والحالة. وبدلاً من ربط تجزئة كل كتلة معًا ، يقوم المدقق في الشبكة بتجزئة التجزئة نفسها في الكتلة. هذه الآلية هي PoH. ينشئ PoH تسلسلًا للأحداث يمكن التحقق منه بالتشفير بمرور الوقت باستخدام وظيفة تأخير يمكن التحقق منها عالية التردد (VDF). يعني هذا أساسًا أن PoH يشبه ساعة التشفير التي تساعد الشبكة على الاتفاق على الوقت وترتيب الأحداث دون انتظار الرسائل من العقد الأخرى. يعطي الناتج التسلسلي لتجزئة حالة blockchain المثبتة تاريخياً تسلسل أحداث يمكن التحقق منه.
** المستخدم: ** Solana
** مبدأ الخوارزمية: ** يُنشئ القائد طابعًا زمنيًا لكل بيانات توقيع (يتم إثبات المعاملة) ، ويقوم بفرز المعاملات مباشرةً ، وبالتالي تجنب مشكلة فرز الوقت في نقاط البيع ، ويمكن لكل متحقق ضمان التحقق بشكل مستقل ، مما يؤدي إلى تقصير كبير جدًا مشكلة إعادة ترتيب الوقت أثناء التحقق ، وتحتاج فقط إلى التحقق من إثبات المعاملة.
** المزايا **: رسوم منخفضة ، فقط جزء بسيط من سنت لكل معاملة ، سرعة معاملات عالية ، قابلية جيدة للتوسع ،
** السلبيات: ** مخاوف المركزية ، لدى Solana حاليًا أقل من 1200 مدقق للتحقق من صحة المعاملات على شبكتها. عدد أقل من التطبيقات اللامركزية: غالبًا ما يشار إليها باسم قاتل Ethereum. وفقًا لموقعها على الويب ، تم إنشاء أكثر من 350 Dapps على Solana ، مقارنة بما يقرب من 3000 على Ethereum ، وهذا هو المكان الذي تحتاج فيه Defi حاليًا إلى مزيد من وقت التطوير والابتكار.
** 6 إثبات السلطة (PoA) **
** مقدمة الخوارزمية **: تم اقتراحه في عام 2017 من قبل Gavin Wood ، المؤسس المشارك لشركة Ethereum (ETH) و Parity Technologies. آلية PoA لا تعدين ولا تتطلب رمزًا. في شبكة blockchain الثانوية المستندة إلى PoA ، تتم معالجة جميع المعاملات والكتل بواسطة المدققين. تكلفة صيانة منصة PoA منخفضة ، ولكن في PoA ، يجب أن يكون المتحقق من المعاملة و blockchain للتحقق شخصًا يمكنه اجتياز مراجعة الموثوقية. لذلك ، يجب أن يولي المحققون في برنامج الأنشطة اهتمامًا كبيرًا لسمعتهم. السمعة من الأصول المهمة للغاية في برنامج الأنشطة. عادة ، يكشف المدققون عن هوياتهم الفعلية. في الوقت الحاضر ، يتم تطبيق تقنية blockchain التي شكلتها آلية الإجماع هذه بشكل أساسي على سلاسل التحالف والسلاسل الخاصة ذات الخصائص الصناعية الواضحة.
** المستخدمون: ** PoA و Ethereum Kovantestnet و xDai و VeChain وسلسلة لوجستيات Walmart.
** مبدأ الخوارزمية: **
أ - اختيار جهة تصديق رسمية ؛
ب - سيقوم عدد من المحققين بإنشاء كتل لتسجيل المعاملات وتلقي مكافآت الكتلة ورسوم المعاملات. في PoA ، المدقق هو المفتاح لآلية الإجماع بأكملها. يحصل المدقق على الحق في ضمان الشبكة عن طريق وضع هذه الهوية في مقابل مكافآت الكتلة. إذا كان المدقق يتصرف بشكل ضار أو يتواطأ مع المحققين الآخرين طوال العملية ، فيمكن إزالة الجهات الضارة واستبدالها من خلال الإدارة على السلسلة. يتم تطبيق الضمانات القانونية الحالية لمكافحة الاحتيال عبر الشبكة لحماية المشاركين من الإجراءات الضارة من قبل المدققين.
ميزة:
(أ) تتطلب طاقة حوسبية أقل ، وعدم تعدين ، وتوفير الطاقة وحماية البيئة ؛
(ب) التحقق سريع ويدعم المعاملات بشكل أسرع ؛
ج. يشرف المحققون في الشبكة بأكملها على بعضهم البعض ، ويمكنهم التصويت للانضمام إلى المحققين ذوي الخبرة أو استبعاد المحققين غير المؤهلين في أي وقت
د. Hard forks محمية بموجب القانون ، ويوقع كل مدقق اتفاقية قانونية.
عيب:
أ- سيتم تقليل الهوية العامة والخصوصية وإخفاء الهوية
ب. يتم تعيين المدققين كعقد سلطة مركزية مدعومة قانونًا
** 7 إثبات العمل المتأخر (**** إثبات العمل المتأخر ، dPoW) **
**
**
** مقدمة عن الخوارزمية: ** قبل شرح DPoW ، تحتاج إلى شرح ما هو PoB. يُطلق على PoB (Proof of Burn) آلية مقاومة الاحتراق ، وهي التزام بالتصويت لمن لديه قيادة الشبكة عن طريق حرق الرموز بين يديه. كلما زاد عدد الرموز التي تم حرقها ، زادت احتمالية تحقيق قيادة الشبكة.
في blockchain القائم على dPoW ، لم يعد يُكافأ عمال المناجم على الرموز المميزة للتعدين ، ولكن "الخشب" الذي يمكن حرقه - حرق الأخشاب. يستخدم عمال المناجم قوة الحوسبة الخاصة بهم لإثبات عبء العمل الخاص بهم أخيرًا من خلال خوارزمية التجزئة ، ثم الحصول على الخشب المقابل ، وهو غير قابل للتداول. عندما يتراكم الخشب بكمية معينة ، يمكنك الذهاب إلى موقع الحرق لحرق الخشب.
بعد الحساب بواسطة مجموعة من الخوارزميات ، يمكن للشخص الذي يحرق المزيد من الخشب أو BP أو مجموعة BP الحصول على الحق في إنتاج كتلة في مقطع الحدث التالي ، والحصول على مكافأة (الرمز المميز) بعد إنتاج كتلة بنجاح. نظرًا لأنه قد يكون هناك العديد من الأشخاص الذين يحرقون الأخشاب في فترة زمنية ، فإن احتمالية إنشاء الكتلة في الفترة الزمنية التالية يتم تحديدها من خلال كمية الخشب التي أحرقها الشخص بنفسه. كلما احتُرِق أكثر ، زاد احتمال الحصول على حق إنتاج الكتل في الفترة الزمنية التالية.
هذا يمكن أن يحقق التوازن بين قوة الحوسبة وحقوق التعدين. ليس من الضروري بالضرورة أن يصبح عمال المناجم وأحواض التعدين ذات القدرة الحاسوبية الضخمة منتجين بلوك. يمتلك عمال المناجم الصغار أيضًا زنبركًا ، طالما أنهم يعملون بجد ويجمعون كمية معينة من الخشب ، يمكنهم أيضًا إنتاج كتل. الفعالية مضمونة ، ويشارك الجميع ، والطريقة الأكثر شيوعًا للمشاركة تضمن مفهوم اللامركزية ، مما يمنع المنظمات ذات القدرة الحاسوبية أو أصحاب العملات الكبيرة من السيطرة على الشبكة.
** المستخدم: ** كومودو
** مبدأ الخوارزمية: ** هناك نوعان من العقد في نظام dPoW: عقد كاتب العدل والعقد العادية. يتم اختيار 64 عقدة موثقة من قبل أصحاب المصلحة في dPoW blockchain لإضافة كتل موثقة من blockchain dPoW إلى blockchain المرفق PoW. بمجرد إضافة كتلة ، تتم إضافة تجزئة الكتلة إلى معاملة Bitcoin الموقعة من قبل 33 عقدًا موثقًا وإنشاء سجل كتلة dPow مجزأ إلى Bitcoin blockchain. تم توثيق السجل من قبل غالبية عقد كاتب العدل في الشبكة.
من أجل تجنب حروب التعدين بين عقد التوثيق وتقليل كفاءة الشبكة ، صممت كومودو طريقة تعدين باستخدام آلية الاقتراع ، والتي لها وضعان للتشغيل.
في وضع "عدم وجود كاتب العدل" ، يتم دعم جميع عقد الشبكة للمشاركة في التعدين ، وهو ما يشبه آلية إجماع إثبات العمل التقليدية. في وضع "كاتب العدل النشط" ، يستخدم كتاب العدل في الشبكة معدل صعوبة منخفض بشكل ملحوظ في الشبكة. في وضع "التنشيط الموثق" ، يُسمح لكل كاتب عدل باستخدام الصعوبة الحالية لتعدين كتلة ، بينما يجب أن تستخدم عقد التوثيق الأخرى 10 أضعاف صعوبة التعدين ، وجميع العقد العادية تستخدم 100 مرة صعوبة عقدة كاتب العدل في التعدين.
** المزايا: ** توفير الطاقة ؛ زيادة الأمان ؛ يمكن إضافة قيمة إلى سلاسل الكتل الأخرى من خلال توفير Bitcoin (أو أي سلسلة أمان أخرى) بشكل غير مباشر ، دون دفع سعر معاملات Bitcoin (أو أي سلسلة أمان أخرى).
** العيوب: ** يمكن فقط للكتل التي تستخدم PoW أو PoS أن تتبنى خوارزمية الإجماع هذه ؛ في وضع "Notaries Active" ، يجب معايرة تجزئة العقد المختلفة (الموثقون أو العقد العادية) ، وإلا فإن الفرق بين معدلات التجزئة سينفجر.
** 8 نقاط البيع المعتمدة (DPoS ، إثبات الحصة المفوض) **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** تم اقتراح آلية DPoS ، المعروفة أيضًا باسم "آلية إثبات ترخيص المشاركة" و "آلية الوصي" ، في أبريل 2014 من قبل Dan Larimer (BM) ، المطور الرئيسي لشركة Bitshares. من وجهة نظر معينة ، فإن DPOS يشبه إلى حد ما النظام البرلماني أو نظام مجالس الشعب. إذا فشل المندوب في أداء واجباته (فشل في إنتاج كتلة عندما يحين دوره) ، فسيتم حذفه وتختار الشبكة نقطة فائقة جديدة لاستبدالها.
لتسهيل الفهم ، يمكن إعطاء مثال آخر. تخيل شركة تضم 1000 موظف ، يمتلك كل منهم كميات متفاوتة من أسهم الشركة. بين الحين والآخر ، يمكن للموظفين التصويت لأكثر من 10 أشخاص يعرفونهم لقيادة الشركة ، وتتناسب حقوق التصويت لكل موظف مع عدد الأسهم التي يمتلكها. بعد تصويت الجميع ، سيصبح العشرة أشخاص الحاصلين على أعلى معدل تصويت قادة الشركة.
إذا كان القائد غير كفء أو فعل شيئًا ضارًا بالشركة ، فيمكن للموظف إلغاء التصويت للقائد ، بحيث لا يمكن لمعدل تصويته الدخول في المراكز العشرة الأولى ، وبالتالي الاستقالة من الإدارة.
** المستخدمون: ** BitShares و Steemit و EOS و Lisk و Ark.
** الايجابيات: ** توفير الطاقة ، سريع ، موقع مدونة يستخدمه Steemit. وقت حظر EOS هو 0.5 ثانية.
** السلبيات: ** مركزية قليلاً ؛ يمكن للمشاركين أصحاب حصة عالية التصويت ليصبحوا مدققين (كانت هذه مشكلة في EOS مؤخرًا).
** 9 التسامح البيزنطي العملي للخطأ (PBFT) **
**
**
** مقدمة عن الخوارزمية: ** في خوارزمية PBFT ، تُعتبر إحدى العقدة هي العقدة الرئيسية ، بينما العقد الأخرى هي عقد احتياطية. ستتواصل جميع العقد في النظام مع بعضها البعض ، والهدف النهائي هو أن يتمكن الجميع من التوصل إلى إجماع على مبدأ طاعة الأقلية للأغلبية.
** عملية الإجماع: **
أ- يرسل العميل طلبًا إلى العقدة الرئيسية لإجراء عملية
ب- تبث العقدة الرئيسية هذا الطلب إلى كل عقدة احتياطية
ج - تقوم جميع العقد بتنفيذ العملية وإرجاع النتيجة إلى العميل
د- عندما يتلقى العميل نتائج متطابقة f + 1 من عقد مختلفة ، تنتهي العملية. تمثل f أقصى قيمة للعقد الكاذبة المحتملة.
** يستخدمه: ** HyperLedgerFabric، Stellar، Ripple، Dispatch
** المزايا: ** سرعة عالية وقابلة للتطوير.
** السلبيات: ** يشيع استخدامها في الشبكات الخاصة والمصرح بها.
** 10 التسامح البيزنطي المفوض (dBFT التسامح البيزنطي المفوض ، dBFT) **
** مقدمة عن الخوارزمية: ** اقترح مجتمع blockchain الصيني NEO (المعروف سابقًا باسم Xiaoyi) خوارزمية بيزنطية محسّنة تتحمل الأخطاء dBFT. تعتمد هذه الخوارزمية على فكرة تصميم PoS على أساس PBFT. إجماع من خلال الخوارزمية البيزنطية المتسامحة مع الأخطاء. تعمل هذه الخوارزمية على تحسين عدم الاتساق النهائي لـ PoW و PoS ، مما يجعل blockchain مناسبًا للسيناريوهات المالية.
أيضًا لحل مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، فإن آلية "التسامح البيزنطي المعتمد للخطأ" هي خوارزمية إجماع تضمن التسامح مع الخطأ المطبق داخل blockchain NEO. في هذه الآلية ، هناك اثنان من المشاركين ، أحدهما هو "عقدة مسك الدفاتر" لمسك الدفاتر المهنية ، والآخر مستخدم عادي في النظام.
يصوت المستخدمون العاديون لتحديد عقد مسك الدفاتر بناءً على نسبة ممتلكاتهم. عندما يلزم تمرير إجماع ، يتم اختيار المتحدث بشكل عشوائي من عقد مسك الدفاتر هذه لوضع خطة ، ثم تتبع عقد مسك الدفاتر الأخرى القواعد البيزنطية المتسامحة الخوارزمية أي أن مبدأ طاعة الأقلية للأغلبية يدلي ببيان.إذا وافقت أكثر من 66٪ من العقد على خطة المتحدث ، يتم التوصل إلى الإجماع ، وإلا يتم إعادة انتخاب المتحدث وتكرار عملية التصويت.
نظرًا لأنه يمكن لجميع المندوبين التحقق من مقترحات الحظر ، فمن السهل فهم ما إذا كانت البيانات التي يرسلها المتحدث صحيحة أم غير صالحة. لذلك إذا كان المتحدث غير أمين وأرسل اقتراحًا غير صالح إلى ثلثي المندوبين ، فلن تتطابق الكتل ولن يتحقق أصحاب العقدة من صحتها. يتم التوصل إلى إجماع بأغلبية الثلثين ويتم انتخاب رئيس جديد.
** المستخدم: ** نيو
** عملية الإجماع: **
أ. يمكن لأي شخص أن يكون ممثلاً طالما أنه يفي بالمتطلبات. يمكن لجميع حاملي رموز NEO التصويت ، والمندوبين ليسوا مجهولين ، ويلزم أن يصبح 1000 GAS مالكًا للعقدة.
ب - يتم اختيار المتحدث عشوائيا من بين المندوبين.
ج- يقوم المتحدث ببناء كتلة جديدة من المعاملات التي تنتظر التحقق منها. ثم يرسل الرئيس الاقتراح إلى النواب المنتخبين. من المفترض أن يقوموا بتتبع جميع المعاملات وتسجيلها على الشبكة.
د - للمندوبين الحرية في مشاركة ومقارنة الاقتراحات التي تلقوها لاختبار دقة البيانات وكذلك صدق المتحدثين. إذا توصل أكثر من ثلثي المندوبين إلى إجماع والتحققوا من صحته ، تتم إضافة الكتلة إلى blockchain.
** المزايا: ** سريع (يستغرق من 15 إلى 20 ثانية لإنشاء كتلة) ؛ معدل نقل كبير للمعاملات ، لا حاجة لاستهلاك الطاقة ، وقابل للتطوير ، وبدون شوكات.
** العيوب: ** لا يوجد إخفاء للهوية ، والهوية الحقيقية مطلوبة للعمل حتى يتم انتخابه. الجميع يتنافسون ليكونوا سلسلة الجذر. قد يكون هناك العديد من سلاسل الجذر.
** 11. التسامح البيزنطي للخطأ في التناوب (RBPFT) **
** مقدمة الخوارزمية: ** تتشابه مبادئ dBft و RPBFT مع PBFT ، باستثناء أنه لا تشارك جميع العقد في الإجماع ، ولكن العقد تنقسم إلى نوعين:
أ. عقدة الإجماع: العقدة التي تنفذ عملية إجماع PBFT ولديها سلطة إنشاء الكتل بدورها
ب. عقدة التحقق: لا تنفذ عملية الإجماع ، تحقق مما إذا كانت عقدة الإجماع قانونية أم تحقق الكتلة ، بعد عدة جولات من الإجماع ، ستتحول إلى عقدة إجماع
في التسامح البيزنطي الدائري ، يتم استبدال عقد الإجماع بعقد التحقق بدورها.
** حالة الاستخدام: ** Fisco-BCOS
** المزايا: ** سرعة الإرسال أسرع من القيل والقال ، ولا توجد حزمة رسائل زائدة عن الحاجة
فرق تسد ، عرض النطاق الترددي الصادر لكل عقدة هو O (1) ، قابلية التوسع القوية
** العيوب: ** العقدة الوسيطة هي نقطة واحدة وتتطلب استراتيجيات إضافية للتسامح مع الخطأ
** 12. AptosBFT **
**
**
** مقدمة الخوارزمية: ** إنها أيضًا خوارزمية مشتقة من PBFT. تستند خوارزمية الإجماع التي تحمل اسم Aptos إلى HotStuff ، والتي تستند إلى PBFT. مزايا نموذج الخوارزمية هذا مثل البصل والدمى الروسية ، والتي تحتاج إلى تقشير طبقة تلو الأخرى. تتواصل كل عقدة فقط مع القائد ، بدلاً من إرسال رسائل إلى القائد وجميع "الجنرالات" الآخرين. يبث القائد رسالة (كتلة مقترحة) للتصويت عليها ؛ ترسل كل عقدة صوتها إلى القائد الذي جمع الرسالة.
** حالة الاستخدام: ** Aptos
أخيرًا ، مرفق ملخص لهذا الجزء:
** أيضًا ، هناك بعض خوارزميات الإجماع غير الشائعة. **
في عام 2015 ، اقترح البروفيسور ديفيد مازيريس ، كبير المسؤولين العلميين في Stellar.org ، بروتوكول توافق ممتاز (SCP). تطور SCP على أساس الاتفاقية البيزنطية الفيدرالية واتفاقية Ripple ، وهو أول آلية إجماع آمنة يمكن إثباتها ، مع أربعة الخصائص الرئيسية للتحكم اللامركزي ، زمن الوصول المنخفض ، الثقة المرنة والأمن المقارب.
في نفس العام ، جمع مشروع بحيرة Sawtooth Lake في Hyperledger إجماع Ripple و SCP واقترح خوارزمية توافق تصويت النصاب للتعامل مع سيناريوهات التطبيق التي تتطلب إنهاء المعاملات بشكل فوري.
في عام 2016 ، اقترح الحائز على جائزة تورينج والأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سيفيو ميكالي خوارزمية إجماع بيزنطية سريعة تتسامح مع الأخطاء تسمى AlgoRand. تستخدم هذه الخوارزمية تقنية يانصيب التشفير لتحديد المدقق وقائد عملية الإجماع ، ومن خلال تصميمها BA \ * الخطأ البيزنطي يتوصل بروتوكول التسامح إلى توافق في الآراء بشأن الكتل الجديدة ، ويتطلب AlgoRand القليل جدًا من الحسابات وعدد قليل جدًا من التفرع ، ويُعد بمثابة تقنية إجماع على دفتر الأستاذ الموزع والديمقراطي حقًا.
في عام 2017 ، اقترحت جامعة كورنيل خوارزمية جديدة تسمى إجماع النوم (إجماع النوم). يهدف هذا الإجماع إلى حقيقة أن معظم عقد الإجماع واسعة النطاق في بيئة الإنترنت قد تكون غير متصلة بالإنترنت ، وأن عددًا قليلاً فقط من العقد متصل بالإنترنت. للمشاركة في عملية الإجماع. تثبت هذه الدراسة أن خوارزمية الإجماع التقليدية لا يمكن أن تضمن أمان الإجماع في هذه البيئة ، ومع ذلك ، باستخدام خوارزمية الإجماع الخاملة ، طالما أن عدد العقد الصادقة عبر الإنترنت يتجاوز عدد العقد المعيبة ، يمكن ضمان الأمان والمتانة.
04 ملخص
إذا قفزت من منظور المطور وقمت بتضمين المزيد من طرق التفكير التي تجمع بين السياسة والاقتصاد ، فقد يكون هناك المزيد من خوارزميات الإجماع ، مثل الجمع بين أساليب الإجماع المشابهة لمفهوم PPP ، والتي لا يمكنها فقط تحقيق طبيعة العقوبة على الكيد. الأطراف ، ولكنها قد تحقق أيضًا هدف توفير طاقة الحوسبة بكفاءة أكبر.
باختصار ، آلية الإجماع هي جوهر تقنية blockchain. يمكنها حل مشكلة الثقة في النظام الموزع ، وضمان اتساق البيانات والأمان بين العقد ، وتجنب الهجوم والعبث بالعقد الخبيثة ، وبالتالي ضمان استقرار الكتلة و موثوقية نظام السلسلة. في الوقت نفسه ، يمكن لآلية الإجماع أيضًا حل مشكلة "الإنفاق المزدوج" وتحسين الإنتاجية وسرعة المعالجة لنظام blockchain. لكن خوارزميات الإجماع المختلفة ليست آمنة تمامًا وفعالة ولا مركزية.
لا توجد خوارزمية أفضل ، فقط الخوارزمية التي تناسبك. يرتبط اختيار خوارزمية الإجماع إلى حد كبير بسيناريو التطبيق. تستخدم البيئات الموثوقة Paxos أو RAFT ، ويمكن للتحالفات المرخصة استخدام PBFT ، ويمكن للسلاسل غير المصرح بها استخدام PoW و PoS و Ripple ، إلخ. ** أفضل آلية إجماع هي دائمًا الآلية التي تناسب احتياجات المستخدم. **