الگوریتم اثبات اهمیت Proof of Importance چیست؟

الگوریتم اثبات اهمیت یا Proof of Importance یکی از سازوکارهای جدیدی است که در ساختار برخی شبکه‌های بلاکچینی مانند NEM استفاده شده و به‌دلیل ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاص آن مورد توجه کاربران قرار گرفته است. الگوریتم اثبات اهمیت Pol سازوکاری است که برای غلبه بر کاستی‌های مکانیسم اثبات سهام طراحی و پیاده سازی شده است. اما مفهوم اثبات اهمیت چیست و چه ارتباطی با پلتفرم نم دارد و مزایای برجسته آن کدام‌ها هستند؟ این الگوریتم چه تفاوتی با اثبات سهام دارد و نحوه ساخت بلاک‌ها و توزیع پاداش میان نودهای آن چگونه است؟ برای آنکه بیشتر درباره این موضوعات بدانیم از شما دعوت می‌کنیم تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

الگوریتم اثبات اهمیت چیست؟

الگوریتم‌های اجماع در حقیقت یک فرایند تصمیم‌گیری هستند که در آن‌ها افراد و مشارکت‌کنندگان تصمیمی را اتخاذ و از آن حمایت می‌کنند. این تصمیم در راستای منافع اکثریت جامعه و به‌منظور تسهیل امور و رسیدن به بهترین کارایی ممکن انجام می‌شود. در زمینه فناوری بلاکچین، از الگوریتم های اجماع به این دلیل استفاده می‌کنیم که اطمینان حاصل شود همه افراد در شبکه در مورد شرایط و وضعیت بلاکچین با یکدیگر توافق دارند. وجود چنین توافقی از آنجا مهم است که به جلوگیری از تقلب کمک می‌کند و اطمینان می‌دهد که اطلاعات ذخیره شده در اختیار شخص خاصی قرار نگیرد و شبکه به‌شکلی قابل اعتماد باقی بماند.

انواع مختلفی از الگوریتم‌های اجماع وجود دارد؛ مانند اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) و اثبات اهمیت (PoI). در این مطلب تمرکزمان روی PoI‌ است. این سازوکار نوعی اجماع مشابه اثبات سهام و الگوریتم تحمل خطای بیزانس (Byzantine Fault Tolerance) است. چهارچوب کلی این الگوریتم به گونه‌ای طراحی شده است که حتی اگر برخی از افراد در شبکه سعی کنند در برنامه‌های شبکه خللی به وجود آورند، باز هم سیستم به کار خود ادامه دهد.

مکانیسم اجماع PoI را اولین بار بلاکچین نم معرفی کرد. این سازوکار از سیستمی مبتنی بر امتیازدهی برای نودهای مختلف شبکه استفاده می‌کند؛ اما برخلاف مکانیسمی مانند اثبات سهام، امتیاز دهی به نود‌ها تنها به مبلغ اختصاص داده شده وابسته نیست و متغیرهای دیگری نیز مثل میزان فعالیت، شهرت و تراکنش‌های انجام شده از طریق هر آدرس داده نیز مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.

نودهایی که امتیازات بالاتری دارند، شانس بیشتری برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلوک‌های جدید خواهند داشت. این رویکرد نوآورانه مشارکت را بیشتر کرده و به نوعی از احتکار دارایی‌های جلوگیری می‌کند.

به‌طور کلی، هدف از توسعه چنین سازوکاری حل و فصل مشکلات مربوط به اثبات سهام بوده است. در شبکه‌های PoS همواره این نگرانی وجود دارد که نودها با احتکار دارایی‌های بیشتر، تلاش کنند شرایط شبکه را به نفع خود تغییر دهند؛ اما الگوریتمی مانند اثبات اهمیت با درنظرگرفتن مجموعه‌ای از پارامترها تلاش می‌کند این دغدغه مهم را برطرف سازد.

مشکل اصلی اثبات سهام و ارتباط آن با توسعه Proof of Importance

در بخش قبلی به این موضوع اشاره کردیم که اثبات اهمیت بنا به دلایل مشخصی توسعه یافته است که یکی از آن‌ها مشکلات موجود در اثبات سهام است. از آنجا که این الگوریتم اجماع به‌منظور انجام تراکنش‌ها به‌شکل مقرون به صرفه و کاهش آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از اثبات کار شکل گرفته است، خود درگیر محدودیت‌هایی است.

برای درک بهتر این محدودیت‌ها تصور کنید شبکه‌ای با محوریت PoS داریم. در این بلاکچین نودها به ازای اعتبارسنجی بلاک‌های تراکنش پاداش دریافت می‌کنند که این میزان وابسته به دارایی‌هایی است که در اختیار دارند. پس به عبارت ساده هرچقدر نودهای مورد نظر دارایی‌ها و کوین‌های بیشتری در اختیار داشته باشند، حق بیشتر و قدرت بیشتری به منظور اعتبار سنجی و ساخت بلاک‌ها در اختیار دارند.

با آنکه از نظر زیست محیطی اثبات سهام روشی ارزان و سریع‌تر از اثبات کار به شمار می‌رود، مشکل از جایی شروع می‌شود که به اصطلاح پول‌دارها پولدارتر می‌شوند. بدین معنا که قدرت بیشتر یعنی پاداش بیشتر و همین موضوع پایه و اساس ارزهای دیجیتال را دچار خدشه می‌کند.

ارتباط میان بلاک چین (NEM) و اثبات اهمیت

اشاره کردیم که الگوریتم اثبات سهام برای اولین بار توسط بلاک چین نم مطرح شد و کاربران با این مدل جدید آشنا شدند؛ اما پیش از آنکه درباره چگونگی عملکرد این سازوکار صحبت کنیم، بد نیست اشاره‌‌ای هم به شبکه نم و ارز بومی آن داشته باشیم. عبارت NEM مخفف New Economy Movement یا جنبش اقتصادی جدید است که هدف آن بازتعریف نحوه عملکرد سیستم‌های مالی است.

NEM پلتفرمی بلاکچینی و غیرمتمرکز است که ایجاد و مدیریت دارایی‌های دیجیتال را ممکن کرده و زیرساختی قدرتمند را برای ساخت برنامه‌ها و خدمات مالی برای کاربران مختلف فراهم کرده است. بلاک چین نم همچنین توانسته یک سیستم دارایی‌های هوشمند را عرضه کند که به کاربران اجازه می‌دهد کالاهای موردنظر خود را در بلاک چین ایجاد کنند. این دارایی‌ها می‌توانند هر چیزی از ارزهای دیجیتال گرفته تا دارایی‌های واقعی مانند اقلام مرتبط با زنجیره تأمین باشند. یکی از جنبه‌های تعیین کننده NEM الگوریتم اجماع منحصر به فرد آن به نام اثبات اهمیت PoI است که پیش‌تر به تعریف آن پرداختیم. 

اما ایده بلاک چین NEM را اولین بار در سال ۲۰۱۴، توسعه‌دهنده‌ای به نام UtopianFuture در انجمن محبوب BitcoinTalk مطرح کرد. چشم‌انداز او ایجاد پلتفرمی بود که محدودیت‌های موجود در ارزهای دیجیتال را برطرف می‌کرد. این ایده مورد توجه قرار گرفت و گروهی از توسعه‌دهندگان و برنامه‌نویسان تصمیم گرفتند پلتفرمی با محوریت این ایده طراحی و راه‌اندازی کنند.

بلاک چین NEM به‌طور رسمی در مارس ۲۰۱۵ راه‌اندازی شد و چندین ویژگی و مهم و شاخص را معرفی کرد. این شبکه به‌دلیل الگوریتم اجماع منحصربه‌فرد خود یعنی PoI، ویژگی‌های امنیتی و رابط کاربر پسند، به‌سرعت در جامعه رمزنگاری به رسمیت شناخته شد و مورد پذیرش قرار گرفت. در طول سال‌ها، سازندگان این شبکه تلاش کردند تا آن را به شیوه‌ای مناسب توسعه دهند و با ترکیب راه‌کارهای گوناگون سعی کردند تا به نیازهای مرتبط با امور مالی کاربران پاسخ دهند.

در انتهای این بخش بد نیست به این موضوع اشاره کنیم که ارز NEM یا همان دارایی بومی این شبکه بلاکچینی XEM نام داشته و نقش مهمی در اکوسیستم و ایجاد بلاک‌ها و تأیید اعتبار تراکنش‌ها دارد.

PoI چطور کار می‌کند و چرا اهمیت دارد؟

به‌شکل کلی اثبات اهمیت مکانیسمی است که تعیین می‌کند کدام نود یا گره فعال در شبکه، مجاز به افزودن یک بلاک به شبکه خواهند بود. جالب است بدانید فرایند تأیید بلاک در ساختار اثبات اهمیت نام خاص و متفاوتی دارد که به آن واگذاری (Vesting) یا برداشت (Harvesting) گفته می‌شود.

در ازای هاروستینگ یا همان ساخت یک بلاک، گره‌ها می‌توانند هزینه‌های تراکنش موجود در بلاک را به‌شکل پاداش دریافت کنند. برای اینکه نود مورد نظر واجد شرایط وستینگ یا هاروستینگ باشد، پروتکل NEM نودها را ملزم می‌کند حداقل ۱۰ هزار واحد XEM در حساب خود داشته باشند. حساب هایی که امتیاز بالاتری داشته باشند، شانس بیشتری برای انتخاب شدن برای هاروستینگ یک بلاک خواهند داشت. حال اینکه چگونه این امتیاز اهمیت یا Importance Score محاسبه می‌شود، در بخش بعدی به آن می‌پردازیم.

نحوه ارائه امتیاز اثبات اهمیت

پلتفرم نم با درنظرگرفتن سه ویژگی مهم امتیاز نودهای شبکه را محاسبه می‌کند. این موارد به ترتیب عبارت‌اند از:

• واگذاری یا وستینگ: وستینگ بخش جدایی‌ناپذیر این مکانیسم اجماع است. در ابتدا باید هر نود حداقل ۱۰ هزار XEM داشته باشد. مکانیسم اجماع تعداد ارزهای موجود در حساب نود را برای تعداد معینی از روزها (عمدتاً ۳۰ روز) برای تعیین امتیاز اهمیت محاسبه می‌کند. بنابراین، هر چه تعداد واحدهای XEM بیشتر باشد، امتیاز گره بالاتر خواهد بود.
• مشارکت فعال در تراکنش‌ها: اثبات اهمیت به کاربرانی که با سایر حساب‌های NEM در شبکه به‌شکل فعال تعامل دارند و تراکنش انجام می‌دهند، پاداش می‌دهد. سیستم محاسباتی شبکه، رفتار و تراکنش‌های انجام‌گرفته را به‌شکل خاصی رصد می‌کند و به‌ازای تراکنش‌های انجام شده توسط نودها امتیازی مشخص به آن‌ها اختصاص می‌دهد. از آنجا که ممکن است این رویه نیز تحت‌تأثیر دستکاری برخی نودها قرار گیرد، سیستم تنها تراکنش‌های واقعی را ملاک امتیاز دادن قرار می‌دهد و گره‌ها را از داشتن هر گونه شبه‌مشارکت منع می‌کند.
• تعداد و اندازه تراکنش‌ها: هر چه میزان تراکنش‌ها بالاتر و بیشتر باشد، امتیاز اهمیت نودها نیز افزایش می‌یابد. بدین ترتیب با افزایش انجام تراکنش‌های بزرگ‌تر، شانس هاروستینگ یک بلاک برای جمع‌آوری پاداش بیشتر می‌شود. تراکنش‌های بزرگ‌تر و مکرر، امتیاز اهمیت نود‌ها را در شبکه بهبود می‌بخشد. البته فراموش نکنیم که این امتیازها بر اساس تراکنش‌های انجام گرفته در طول ۱ ماه محاسبه می‌شوند.

مزایای الگوریتم اثبات اهمیت

با توجه به ویژگی‌های خاص و نوآورانه الگوریتم اثبات اهمیت می‌توان مزایای بی‌شماری را برای این سازوکار بیان کرد که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:

• استفاده بهینه از انرژی: به‌طور کلی میان نودهایی که در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار فعالیت می‌کنند، توازن عادلانه‌ای برقرار نیست. بدین معنا که گره‌هایی با توان محاسباتی بالاتر نسبت به سایرین شانس بیشتری به‌منظور کسب پاداش دارند. علاوه بر این نودها در چنین شبکه‌هایی مقادیر قابل توجهی انرژی مصرف می‌کنند که برای محیط زیست زیان‌آور است. در عین حال، به‌دلیل نیاز بالا به قدرت محاسباتی، هزینه‌های سنگینی را بر استخراج‌کنندگان تحمیل می‌کند. این در شرایطی است که نودهای موجود در شبکه‌هایی با محوریت اثبات اهمیت PoI از جنبه‌های مختلفی کارآمدتر از نودهای PoW هستند و مصرف انرژی و هزینه کمتری دارند.
• جلوگیری از احتکار و تشویق به افزایش مشارکت فعال: به‌شکل واقع‌بینانه، در سیستم اثبات سهام ثروت میان چند گره خاص متمرکز می‌شود. هرچه تعداد بیشتری از ارزهای شبکه در حساب نودها وجود داشته باشد، آن‌ها درآمد بیشتری کسب می‌کنند. بنابراین، همه این انگیزه را دارند که به‌جای خرج‌کردن دارایی‌های خود، آن‌ها را به‌منظور دریافت پاداش، نگه دارند. همین موضوع موجب کاهش تراکنش‌ها می‌شود و دارندگان دارایی‌ها به‌شکلی غیرمنطقی پاداش بیشتری کسب می‌کنند. الگوریتم اثبات اهمیت با ایجاد توازنی میان انجام تراکنش‌ها، مشارکت فعال، نگهداری دارایی‌ها و تخصیص امتیاز به نودها شرایط عادلانه‌تری را برقرار می‌کند.
• توازن در میزان انگیزه و دریافت پاداش: در اثبات کار، ماینرها نیازمند استفاده از رایانه‌های قدرتمندی هستند که انرژی زیادی مصرف می‌کنند. آن‌ها در ازای این کار سخت مقدار قابل توجهی ارز دیجیتال پاداش می گیرند. همین میزان موجب می‌شود تا انگیزه سیری‌ناپذیری برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید داشته باشند. در اثبات اهمیت کارها متفاوت است. همان‌طور که گفتیم، در این الگوریتم به‌جای استفاده از رایانه‌های قدرتمند برای حل مسائل ریاضی، بر اساس امتیاز اهمیت به نودها پاداش داده می‌شود. این بدان معناست که در چنین شبکه‌هایی نودها نیازی به رقابت نامتوازن و سنگین ندارند تا پاداش کسب کنند. از طرف دیگر با کاهش هزینه‌ها برای راه‌اندازی نودها و ساخت بلاک‌های جدید، هزینه انجام تراکنش‌ها نیز متوازن‌تر شده و شبکه برای افراد بیشتری در دسترس خواهد بود.
• جلوگیری از فورک: در سیستم‌های اثبات سهام، ایجاد بلاک‌ها و شاخه‌های جدیدی از زنجیره اصلی موضوعی است که می‌تواند رخ دهد. این موضوع که در اصطلاح به آن فورک می‌گوییم، موجب ایجاد دو یا چند نسخه مختلف از بلاک چین خواهد شد؛ اما در اثبات اهمیت، شرایط به گونه دیگری رقم می‌خورد. امتیاز اهمیت هر گره بر اساس میزان مشارکت آن‌ها در شبکه تعیین می‌شود. این بدان معنی است که اگر شخصی بخواهد یک بلاک جدید ایجاد کند، باید امتیاز بالایی داشته باشد و اگر می‌خواهند همچنان امتیاز اهمیت خود را بالا نگه دارد، باید به مشارکت در شبکه به شکلی پیوسته ادامه دهد. این امر ایجاد فورک‌های جدید از بلاک چین را برای افراد سخت‌تر می‌کند؛ زیرا آن‌ها باید امتیاز بالایی هم در شبکه اصلی و هم نسخه جدید زنجیره داشته باشند. ایجاد چنین شرایطی گره‌ها را از ایجاد فورک‌های غیر ضروری منصرف می‌کند.

الگوریتم اثبات اهمیت و مقاومت در برابر حملات Sybil

همان طور که می‌دانیم حمله سیبل زمانی اتفاق می‌افتد که هکرها تلاش می‌کنند با ایجاد تعداد زیادی هویت جعلی، یک شبکه همتا به همتا را تحت کنترل خود درآورند. سازوکار این تهاجم سایبری به گونه‌ای است که به نظر برسد تعداد افرادی که از شبکه استفاده می‌کنند، بیشتر از تعداد واقعی هستند و شخصی که هویت‌های جعلی را کنترل می‌کند قادر خواهد بود از این شرایط برای دستکاری شبکه استفاده کند.

در زمینه فناوری بلاکچین، این می‌تواند یک مشکل اساسی باشد؛ چرا که به یک نهاد واحد اجازه می‌دهد تا به‌شکلی غیرمستقیم بر یک زنجیره تسلط پیدا کند. مکانیسم اثبات اهمیت برای جلوگیری از این نوع دستکاری‌ها، با اختصاص یک امتیاز به هر گره در شبکه بر اساس تعداد دارایی‌ها و محاسبه پارامترهای دیگر، شرایط را برای بازیگران مخرب دشوار می‌کند. بدان معنا که ایجاد هویت جعلی برای کنترل شبکه‌ای با الگوریتم اثبات اهمیت برای هکرها بسیار گران و هزینه‌بر خواهد بود. در نتیجه احتمال وقوع چنین نفوذهایی به شبکه‌های بلاکچینی تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.

سخن پایانی

الگوریتم اجماع اثبات اهمیت توانسته است درهای تازه‌ای به روی کاربران و توسعه‌دهندگان بلاکچین بگشاید. این سازوکار می‌تواند علاوه بر تسهیل تراکنش‌ها و بهبود نواقص و معایب مکانیسم اجماع PoS، از تخلف نودها و تبانی میان آن‌ها جلوگیری کند. با توجه به اینکه بسیاری معتقد هستند الگوریتم اثبات سهام روشی کم‌نقص و کم‌دردسر برای اعتبارسنجی بلاک‌هاست، این روش‌ هم ایرادات و مشکلات خاص خود را دارد و به همین دلیل، چهارچوبی مانند PoI پا به عرصه گذاشته است. در این میان شبکه بلاکچینی نم با ارز دیجیتال XEM با بهره‌گیری از اجماع Proof of Importance توانسته است جایگاهی مستحکم و ویژه میان کاربران پیدا کند.

منبع: بیت ۲۴