الگوریتم اثبات تاریخ چیست و POH چه عملکردی در بلاک چین سولانا دارد؟

الگوریتم اثبات تاریخ چیست؟ proof of history چگونه کار می کند؟ کدام شبکه‌های بلاک چین از الگوریتم اجماع اثبات تاریخ استفاده می‌کنند؟

الگوریتم اجماع اثبات تاریخ یا proof of history برای سبک کردن نودهای شبکه استفاده می‌شود و به کمک کدگذاری زمان در بلاک‌ها، میزان پردازش نودها را کم می‌کند. مکانیزم اثبات تاریخ در بلاک چین سولانا به کار رفته و برای رسیدن به اجماع بین کاربران و نودها استفاده می‌شود. الگوریتم اثبات تاریخ (PoH) به تنهایی یک مکانیزم اجماع نیست و تنها مکانیزمی برای تسریع اجماع گواه اثبات در شبکه بلاکچینی است.

به کمک الگوریتم اثبات تاریخچه، سرعت پردازش تراکنش‌ها در شبکه سولانا به شدت افزایش یافته است. در این مقاله قصد داریم تا ابتدا با فلسفه الگوریتم اثبات تاریخ آشنا شده و سپس به بررسی عملکرد و مزایا و معایب این الگوریتم بپردازیم.

الگوریتم اثبات تاریخ چیست؟

الگوریتم اثبات تاریخ (proof of history) همانند یک ساعت در شبکه بلاک چین عمل می‌‎کند. در این الگوریتم تمامی تراکنش‌های شبکه دارای یک مهر دیجیتالی به صورت هش است که زمان اجرای تراکنش را نشان می‌دهد. به کمک این الگوریتم، زمان پردازش تراکنش هر نود مشخص می‌شود. در واقع تمامی نودهای شبکه می‌توانند درخواست‌های بقیه نودها را به وسیله زمان مشاهده کنند و دیگر درگیر تراکنش‌های قدیمی نشده و تراکنش‌های جدیدی را که نود یا گر‌ه‌ای به سراغ پردازش آن نرفته است را پردازش و تایید کنند.

به بیان دیگر، الگوریتم اجماع اثبات تاریخ با مکانیزمی ساده و هوشمند، داده‌های شبکه را منظم و یکپارچه می‌سازد و نودها می‌توانند ترتیب و درجه هر تراکنش را تشخیص دهند. به کمک الگوریتم اثبات تاریخچه فرآیند فورک راحت‌تر در شبکه اتفاق می‌افتد و نودها با شناخت درجه و ترتیب تراکنش‌ها، می‌توانند به سرعت بلاک‌های جدید را تولید کنند.

شبکه سولانا به کمک ترکیب الگوریتم اثبات سهام (proof of stake) با الگوریتم اثبات تاریخ (poh) توانسته‌اند مقیاس پذیری بسیار بالایی در شبکه خود ایجاد کند و احتمال خطای بیزانس در شبکه را تا حد زیادی کاهش دهند. خطای بیزانس هنگامی در شبکه رخ می‌دهد که تعدادی از کاربران موجود در اکوسیستم شبکه، با انجام یک تراکنش یا عملیات در شبکه موافقت نکنند و باعث اخلال در شبکه شوند.

الگوریتم اجماع اثبات تاریخ به وسیله آناتولی یاکوونکو (Anatoly Yakovenko) طراحی و ساخته شد. آناتولی یاکوونکو یکی از بنیان‌گذاران اصلی پروژه سولانا است. او یک مهندس کامپیوتر است که پیش از ورود به پروژه سولانا، به مدیریت تیم توسعه در شرکت Qualcomm مشغول فعالیت بود. به کمک الگوریتم PoH که توسط این مهندس طراحی شده، مقیاس پذیری شبکه سولانا به شدت افزایش پیدا کرد و باعث افزایش سرمایه گذاری کاربران بر روی این پروژه شد.

الگوریتم اجماع اثبات تاریخ چگونه کار می کند؟

در الگوریتم اثبات تاریخچه از تایم استمپ (timestamp) به عنوان برچسب‌های زمانی رمزنگاری شده در هر بلاک استفاده می‌شود. تایم استمپ هر بلاک نشان می‌دهد که بلاک در یک زمان مشخصی ساخته شده است. برای درک بهتر، می‌توانیم مثال عکاسی را برای این برچسب‌های زمانی در نظر بگیریم.

فرض کنید که امروز برای گرفتن یک عکس به آتلیه عکاسی می‌روید. عکاس بعد از گرفتن عکس از شما، تاریخ و زمان عکس را ثبت می‌کند. بدین ترتیب عکس مورد نظر نشان می‌دهد که شما در تاریخ و زمانی مشخصی در آتلیه بودید و عکس گرفته‌اید. با ثبت تاریخ و زمان، دیگر این مدرک قابل دستکاری نیست و همه چیز به صورت شفاف ثبت شده است. الگوریتم اثبات تاریخچه نیز همانند یک عکاس با ثبت زمان، تراکنش را ثبت می‌کند.

در حال حاضر شبکه بلاک چین سولانا (SOLANA) از الگوریتم اثبات تاریخچه و اثبات سهام استفاده می‌کند. تمامی تراکنش‌ها و رویدادها در شبکه سولانا به وسیله تابع هش SHA-256 رمزنگاری می‌شوند. این تابع هش دارای یک ورودی و خروجی است. هنگامی که داده وارد ورودی این تابع می‌شود، خروجی منحصر به فرد و مخصوصی توسط این تابع ایجاد می‌گردد.

دوباره سازی یا پیش بینی خروجی تابع هش SHA-256 بسیار دشوار و تقریبا غیرممکن است. بعد از ایجاد خروجی منحصر به فرد توسط تابع هش، خروجی ساخته شده به عنوان ورودی هش بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد و بدین ترتیب زنجیره تراکنش‌های شبکه درست می‌شود. این فرآیند که در واقع هشینگ شبکه نام دارد، با سرعت بالا زنجیره‌هایی طولانی و پیوسته از تراکنش‌های هش شده را تشکیل می‌دهند.

هر کدام از تراکنش‌های داخل این زنجیره‌ها قابلیت بازبینی دارند و بعد از بررسی اعتبارسنج‌ها در بلاک قرار می‌گیرند. فرآیند هشینگ هر تراکنش یک بازه زمانی مشخصی دارد که نودهای اعتبارسنج می‌توانند میزان زمان هشینگ هر تراکنش را نیز بررسی کنند. این موارد به کمک الگوریتم proof of history در شبکه انجام می‌شود که علاوه بر افزایش امنیت شبکه، سرعت آن را بهبود می‌بخشد.

الگوریتم اثبات تاریخ (POH) در بلاک چین سولانا

همانطور که اشاره کردیم، تنها شبکه سولانا از الگوریتم اثبات تاریخ در شبکه خود استفاده می‌کند. برخی از کاربران تصور می‌کنند که مکانیزم اجماع شبکه سولانا، الگوریتم اثبات تاریخ است؛ در صورتی که در شبکه سولانا مکانیزم اجماع شبکه از ترکیبی از الگوریتم اثبات سهام و اثبات تاریخ (POH) استفاده می‌کند. درواقع الگوریتم اثبات سهام جایگزینی برای الگوریتم اثبات کار است.

در این الگوریتم کاربران به جای آن که دستگاه‌های پردازشی قدرتمند تهیه کنند، با خرید توکن و قفل کردن آن در شبکه، از بلاک چین مربوطه پاداش دریافت می‌نمایند. در این الگوریتم تایید تراکنش‌ها به وسیله اعتبارسنج‌ها انجام می‌شود و نودها معادلات پیچیده ریاضی را بررسی نمی‌کنند. همین موضوع باعث افزایش سرعت شبکه و مقیاس پذیری آن می‌شود.

در حال حاضر پروژه‌های بلاک چینی زیادی از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند، اما شبکه سولانا با ترکیب این الگوریتم با الگوریتم اثبات تاریخ، مقیاس پذیری بالاتری نسبت به سایر شبکه‌ها در خود ایجاد کرده است. الگوریتم اثبات تاریخچه در سولانا به عنوان یک راهکاری رمزنگاری شده استفاده می‌شود که در آن مدت زمان ایجاد بلاک و فاصله بین رویدادها در هر بلاک ثبت می‌گردد و نودها با سرعت بیشتری می‌توانند به پردازش تراکنش‌ها بپردازند. الگوریتم اثبات تاریخچه به تنهایی نمی‌تواند یک الگوریتم اجماع باشد و باید در کنار الگوریتم‌هایی نظیر proof of work یا proof of stake قرار گیرد.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات تاریخ (PoH)

مکانیزم اثبات تاریخ همانند سایر الگوریتم‌ها، دارای ویژگی‌های مثبت و منفی است. این ویژگی‌ها به صورت خلاصه شامل موارد زیر هستند :

مزایای الگوریتم اجماع اثبات تاریخ

1. سرعت تراکنش‌های شبکه به طور چشمگیری افزایش می‌یابد.
   الگوریتم اثبات تاریخ باعث افزایش سرعت شبکه می‌شود و تراکنش‌های شبکه با سرعت بسیار خوبی پردازش و تایید می‌شوند. در حال حاضر سولانا یکی از بهترین شبکه‌های بلاک چینی از نظر مقیاس پذیری است؛ به طوریکه اگر سرعت این شبکه را با اتریوم 2.0 مقایسه کنیم خواهیم دید که میانگین زمان اعتبارسنجی نودهای شبکه اتریوم بین 12 تا 15 ثانیه است، در حالیکه این مقدار در شبکه سولانا به 800 میلی ثانیه می‌رسد.
   این عدد تنها به لطف الگوریتم اثبات تاریخ به دست آمده و باعث انجام 50.000 تراکنش در ثانیه می‌شود. در زمان نگارش این مقاله، هیچ شبکه بلاک چینی توانایی انجام تراکنش‌ها با این سرعت را ندارد و سولانا یکی از مقیاس پذیرترین شبکه‌های بلاک چینی محسوب می‌شود.
2. هزینه کامزدهای شبکه به شدت کاهش می‌یابد.
   به کمک الگوریتم اثبات تاریخ میزان کارمزد شبکه یا (Gas Fee) در شبکه سولانا ثابت بوده و حدود 0.0005 SOL می‌باشد. هزینه پایین شبکه سولانا باعث جذب کاربران به این شبکه می‌شود تا علاوه بر سرمایه گذاری بر روی این پروژه، از خدمات این شبکه استفاده کنند. موفقیت شبکه سولانا به گونه‌ای بوده که توسعه دهندگان زیادی تمایل دارند تا برای ساخت پروژه‌های NFT (توکن‌های غیرمثلی) و دیفای (DeFi) در بستر این شبکه فعالیت کنند.

معایب الگوریتم اجماع اثبات تاریخ

1. نودها برای پردازش نیازمند دستگاه‌های مجهز هستند.
   شبکه های بلاک چینی که از الگوریتم اثبات تاریخ (poh) استفاده می‌کنند، مقیاس پذیری و سرعت بالایی دارند؛ اما در مقابل دارای معایبی نیز هستند. یکی از مهم‌ترین معایب این بلاک چین‌‎ها، ایجاد نیاز به دستگاه‌های پردازش مجهز برای نودها یا گره‌های شبکه است. اگر کاربری بخواهد به عنوان یک نود در شبکه سولانا فعالیت کند، باید حداقل سخت افزار مورد نیاز را برای خود تهیه نماید. در صورتی که نود شبکه سخت افزار مناسبی برای پردازش تراکنش‌ها نداشته باشد، نمی‌تواند با سایر نودها رقابت کند.
   این موضوع روی بحث تمرکززدایی شبکه بلاکچین تاثیر می‌گذارد؛ زیرا کاربری که توانایی خرید سخت افزار مناسب را نداشته باشد، نمی‌تواند از پاداش شبکه استفاده کند. این نکته یکی از بزرگترین ضعف‌های الگوریتم اثبات تاریخ است. الگوریتم اثبات سهام دقیقا با این هدف طراحی شد که تمامی کاربران بدون نیاز به تهیه سخت افزارهای مجهز، تنها با خرید توکن یا رمز ارز مشخصی، در پردازش شبکه سهیم باشند و دیگر نیازی به سخت افزار نداشته باشند. با حضور الگوریتم اثبات تاریخ (POH) در کنار الگوریتم اثبات سهام، بار دیگر این نیاز برای کاربران شبکه ایجاد می‌شود که یک نکته منفی برای الگوریتم اثبات تاریخچه به حساب می‌آید.
2. حجم اطلاعات شبکه بلاک چین به شدت زیاد و سنگین می‌شود.
   همانطور که اشاره شد، اثبات تاریخچه باعث افزایش سرعت تراکنش‌ها در شبکه بلاک چین می‌شود. سرعت بالای تراکنش‌ها در شبکه بلاک چین علاوه بر ایجاد مقیاس پذیری مناسب، مشکلاتی را به همراه دارد. سرعت بالای تراکنش‌های شبکه سولانا باعث ایجاد حجم زیادی از اطلاعات در شبکه می‌شود.
   فرض کنید که هر تراکنش به مقدار 200 کیلوبایت حجم داشته باشد، اگر در هر ثانیه 50.000 تراکنش در شبکه انجام شود، تنها در طول یک سال حدود 30 پتا بایت یا 30 میلیون گیگا بایت داده یا اطلاعات در شبکه بلاک چین سولانا ذخیره می‌شود. نگهداری این حجم از اطلاعات برای شرکت‌های بزرگ و کاربران شبکه بسیار مشکل است و آن‌ها نمی‌توانند فضای ذخیره سازی مناسب برای ذخیره این اطلاعات را فراهم کنند.
   بنابراین اجرای 50.000 تراکنش در ثانیه در شبکه سولانا بسیار جذاب است و کاربران زیادی می‌توانند به سادگی تراکنش‌های خود را اجرا کنند، اما ابتدا باید برای ایجاد فضای ذخیره سازی اطلاعات این شبکه راهکاری ارائه شود.
3. افزایش تعداد تراکنش‌ها می‌تواند باعث اختلال در عملکرد شبکه بلاک چین شود.
   سرعت بالای تراکنش‌ها و کارمزد پایین سولانا باعث جذابیت این شبکه بلاکچینی شده است و بسیاری از تریدرها در این شبکه فعالیت می‌کنند. برخی از تریدرها به دلیل جذابیت شبکه سولانا، با استفاده از راه اندازی ربات‌های معاملاتی به خرید و فروش توکن های NFT مشغول می‌شوند. برخی از این ربات‌های معاملاتی به قصد خرابکاری به شبکه سولانا حمله می‌کنند و باعث قطعی و خاموشی این شبکه می‌شوند.
   یکی از خاموشی‌های شبکه سولانا بدین صورت بود که ربات‌های معاملاتی در هر ثانیه تعداد 4 میلیون درخواست انجام تراکنش در بلاک چین سولانا ثبت می‌کردند که باعث اختلال در این شبکه شد. تیم توسعه شبکه سولانا در تلاش هستند تا با ایجاد مکانیزمی مشخص، هزینه کارمزدهای شبکه را بسته به میزان ازدحام شبکه افزایش دهند تا این مشکل را برطرف کنند.