الگوریتم اجماع چیست به زبان ساده و در بلاک چین و ارز دیجیتال چه کاربردی دارد؟

الگوریتم اجماع چیست؟ کاربرد consensus algorithm در شبکه بلاک چین به چه صورت است؟ انواع الگوریتم های اجماع کدامند؟

الگوریتم اجماع در بلاک چین فرآیندی در علوم کامپیوتر است که در سیستم‌های توزیع‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به وسیله الگوریتم اجماع سیستم توزیع می‌تواند بر ارزش داده‌ها و فرآیند‌های توزیع شده به توافق برسد. در واقع به کمک این الگوریتم، کاربران یک شبکه می‌توانند بر سر قوانینی مشخص در شبکه به توافق برسند و اعتماد و امنیت شبکه را افزایش دهند. تمامی شبکه‌های بلاک چین برای ایجاد اعتماد و امنیت شبکه خود از الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند.

شبکه‌های بلاک چینی با روش‌های مختلف اجرای این الگوریتم، تلاش می‌کنند مقیاس پذیری و امنیت شبکه خود را افزایش دهند تا بتوانند کاربران بیشتری را در شبکه خود جذب نمایند. در این مقاله سعی داریم تا ابتدا با فلسفه الگوریتم اجماع آشنا شویم و سپس به بررسی مهم‌ترین الگوریتم های اجماع در بلاک چین و بازار کریپتوکارنسی بپردازیم.

الگوریتم اجماع چیست به زبان ساده

به صورت کلی شبکه بلاک چین یک دفتر کل توزیع شده است که برای ذخیره اطلاعات و داده‌ها به صورت عمومی و خصوصی استفاده می‌شود. شبکه‌های بلاکچین رمز ارزها از یک الگوریتم اجماع برای امنیت و نظم شبکه خود استفاده می‌کنند. الگوریتم اجماع یا consensus algorithm به کاربران شبکه اجازه می‌دهد تا در چارچوبی مشخص با سایر کاربران شبکه هماهنگ شوند و تبادل اطلاعات انجام دهند. این الگوریتم با قرار دادن چارچوبی مشخص، سعی می‌کند تا امنیت شبکه را تامین کند و تحمل خطای شبکه را افزایش دهد.

هر شبکه بلاک چینی از چندین نود یا گره تشکیل شده و هر کدام هویتی منحصر به فرد دارند. نودها یا گره‌ها در شبکه بلاکچین دو نقش مهم دارند؛ اولی دریافت و ارسال کردن درخواست کاربران شبکه و دومی اعتبارسنجی و تایید درخواست‌های کاربران که در قالب یک تراکنش انجام می‌شود. اگر هر نود یا گره بخواهد رفتاری منحصر به فرد و دلخواه داشته باشد، شبکه بلاک چین از نظم خارج شده و هرج و مرج ایجاد می‌شود و هکرها و اسپم‌‎ها به سادگی می‌توانند در شبکه خرابکاری ایجاد کنند.

به همین دلیل باید الگوریتم یا مکانیزمی با چارچوب مشخص در شبکه ایجاد شود که نودها یا گره‌ها در درست یا غلط بودن یک تراکنش به توافق برسند و دیگر برحسب رفتار دلخواه خود عمل نکنند. تمامی شبکه‌های بلاک چینی دارای یک الگوریتم اجماع مشخص هستند و تنها نحوه اجرای آن الگوریتم در برخی از شبکه‌ها متفاوت است.

به عنوان مثال کاربری قصد دارد در یک شبکه بلاک چینی، مالکیت آدرسی از شبکه را دریافت کند. این کاربر با ارسال درخواست توسط کیف پول خود، منتظر دریافت مقدار آدرس مورد نظر خود می‌شود. نودها یا گره‌‎ها ابتدا درخواست را دریافت می‌کنند و سپس باید اعتبارسنجی درخواست را انجام دهند. نحوه اعتبارسنجی و تایید آن توسط الگوریتم اجماع بین تمامی نودها یکسان است و از یک الگوریتم پیروی می‌شود. نودها با تایید درخواست کاربر، تراکنش کاربر را انجام و آن را تایید می‌کنند و بدین ترتیب مقدار آدرس درخواست شده یا دارایی درخواست شده کاربر به کیف پول آن واریز می‌شود.

کاربرد الگوریتم اجماع در بلاک چین

همان طور که اشاره شد، هدف اصلی الگوریتم اجماع در شبکه‌های غیر متمرکز، ایجاد هماهنگی و پذیرش چارچوبی مشخص در شبکه است. شبکه‌های غیر متمرکز به کمک الگوریتم های اجماع می‌توانند امنیت و نظم شبکه خود را تنظیم کنند. از کاربردهای الگوریتم اجماع در بلاک چین می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. تصمیم‌گیری درباره تایید یا رد کردن تراکنش‌ها و ذخیره شدن آن‌ها در دفتر کل توزیع شده
2. ایجاد یکپارچگی اطلاعات بر روی سیستم‌های سرویس دهنده به شبکه
3. انتخاب نودها برای مدیریت شبکه بلاک چین و نظارت بر تراکنش‌ها

به صورت کلی تمامی الگوریتم‌های اجماع، هر 3 موارد ذکر شده را در شبکه اجرا می‌کنند. برای درک بهتر کاربرد این الگوریتم به مثال زیر توجه کنید:

فرض کنید در یک شرکت با حضور مدیران و کارمندان، قرار است تغییراتی در نحوه کار کارمندان انجام شود. اگر سیستم متمرکز را در نظر بگیریم، گروه مدیران به تنهایی درباره این تغییر تصمیم ‌گیری می‌کنند و کارمندان موظف هستند نسبت به تغییرات اعمال شده مطیع باشند. اما اگر سیستم شرکت را غیر متمرکز در نظر بگیریم، در این حالت تغییرات شرکت باید با رای و نظرات کارمندان آن انجام شود.

در این حالت الگوریتم اجماع با ایجاد یک سیستم رای دهی به کارمندان کمک می‌کند تا رای و نظر خود را راجع به تغییر اعمال شده بیان کنند. در صورتی که بیش از 51 درصد کارمندان با تغییر مورد نظر شرکت موافق باشند، آن تغییر می‌تواند اعمال شود. همین موضوع در شبکه‌های بلاک چینی نیز اجرا می‌شود. در واقع برای آن‌که یک تراکنش تایید و به بلوک اضافه شود، باید بیش از 51 درصد گره‌ها یا نودها آن را تایید کنند.

انواع الگوریتم های اجماع در بلاک چین

در شبکه‌های بلاک چینی، بیش از 10 نوع الگوریتم اجماع وجود دارد. نحوه عملکرد این الگوریتم‌ها گرچه متفاوت است؛ اما همه آن‌ها با هدف ایجاد یکپارچگی و افزایش تحمل خطای بیزانس شبکه طراحی شده‌اند. پر کاربردترین و معروف ترین الگوریتم های اجماع به شرح زیر هستند:

1. الگوریتم اجماع اثبات کار (proof of work)

الگوریتم اثبات کار یا PoW اولین مکانیزم اجماعی است که در شبکه‌های بلاک چین مورد استفاده قرار گرفت و اولین بار بیت کوین برای شبکه خود، از این الگوریتم استفاده کرد. الگوریتم اثبات کار (PoW) بدین صورت است که کاربران برای پردازش شبکه و تایید تراکنش‌ها، سیستم‌های پردازشی خود را به شبکه متصل می‌کنند.

این کاربران که به ماینرها معروف هستند، برای تایید تراکنش با یکدیگر رقابت می‌کنند تا با حل معادلات پیچیده ریاضیات، در ازای آن از شبکه پاداش دریافت نمایند. حل کردن معادلات ریاضیات بلاکچین با بزرگ شدن شبکه، پیچیده‌تر می‌شود و نیازمند ابزارهای بیشتر با پردازشگر‌های قدرتمند‌تر است. در واقع شبکه بلاک چینی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند؛ در ابتدا مشکلی در پردازش اطلاعات ندارد، اما رفته رفته بعد از افزایش ماینرها و پیچیده شدن شبکه، سرعت شبکه کاهش یافته و پردازش آن دشوار می‌شود و همچنین برای پردازش و رقابت با سایر ماینرها، به تجهیزات بیشتری احتیاج دارند.

مزایای الگوریتم اثبات کار

• به وسیله الگوریتم اثبات کار (proof of work) دیگر شبکه بلاک چین درگیر فورک‌های فراوان نمی‌شود. درواقع به دلیل وجود پاداش شبکه، کاربران کمتری اجازه می‌دهند تا فورک شبکه اتفاق بیفتد.
• هرچه تعداد ماینرها در شبکه بیشتر شود، امینت شبکه افزایش پیدا می‌کند. درواقع با افزایش ماینرهای شبکه توان محاسباتی شبکه بیشتر شده و امنیت آن در برابر هکرها افزایش پیدا می‌کند.
• کاربران برای استخراج یا ماین کردن، نیازی به خرید رمز ارز ندارند و تنها باید تجهیزات خود را به شبکه متصل کنند.

معایب الگوریتم اثبات کار

• بعد از توسعه و رشد شبکه، محاسبات و سختی شبکه افزایش پیدا می‌کند و ماینرها باید تجهیزات پردازشی و سخت افزاری قدرتمندی را خریداری کنند. همین موضوع باعث می‌شود تا ماینرها نیازمند پرداخت هزینه بالایی برای خرید تجهیزات شوند و به نوعی مانع از تمرکززدایی شبکه می‌شود.
• فرآیند ماینینگ نیازمند مصرف انرژی زیادی است. در واقع ماینرها برای استخراج بلوک‌های جدید از دستگاه‌های پردازشی قدرتمندی استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها مصرف انرژی بسیار زیادی دارند و باعث مشکلات زیست محیطی می‌شوند.
• بعد از افزایش سختی شبکه، سرعت تراکنش‌ها کاهش پیدا می‌کند. ماینرها برای تایید تراکنش‌ها باید محاسبات پیچیده شبکه را انجام دهند که این محاسبات بسیار زمان‌بر بوده و سرعت تراکنش‌ها را به شدت کم می‌کند.
• امکان حمله 51 درصدی در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند، وجود دارد. حمله 51 درصدی بدین معناست که یک شخص یا گروهی از کاربران شبکه بتوانند با تهیه دستگاه‌های پردازشی قدرتمند، قدرت بیش از 50 درصد شبکه را به دست بگیرند و در تراکنش‌ها دخالت کنند. البته این نکته به دلیل هزینه بالای دستگاه‌های پردازشی تقریبا غیرممکن است اما احتمال آن صفر نیست.

2. الگوریتم اجماع اثبات سهام (proof of stake)

الگوریتم اثبات سهام (PoS) یکی از مشهو‌ترین الگوریتم های اجماع است که در آن کاربران می‌توانند با خرید ارز دیجیتال و اختصاص آن به شبکه، از شبکه پاداش دریافت کنند. میزان پاداش دریافتی به مقدار دارایی و مدت زمان قفل شدن دارایی در شبکه بستگی دارد. بر طبق الگوریتم اثبات سهام یا proof of stake، اعتبارسنج‌هایی که تمایل به تولید بلاک جدید دارند، باید توکن بومی شبکه را دریافت کنند و به شبکه اختصاص دهند.

اختصاص توکن به شبکه همان سهام گذاری یا استیک (stake) محسوب می‌شود و اعتبارسنج‌ها برحسب میزان سرمایه‌ خود از شبکه پاداش دریافت می‌کنند. در الگوریتم اثبات سهام (PoS) کاربران با سرمایه گذاری و خرید توکن شبکه، به توسعه آن کمک می‌کنند.

مزایای الگوریتم اثبات سهام

• سرعت انجام تراکنش‌ها در الگوریتم اثبات سهام در مقایسه با الگوریتم اثبات کار، بسیار سریع‌تر است.
• در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند، کابران دیگر نیازی به خرید سخت افزارها و تجهیزات قدرتمند ندارند. همچنین میزان مصرف انرژی در شبکه‌های اثبات سهام بسیار کم است.
• به دلیل ماهیت الگوریتم اثبات سهام، امکان حمله 51 درصدی در آن وجود ندارد. در واقع اگر کسی بخواهد به شبکه‌ای که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کند حمله کند، باید بخش عمده‌ای از توکن‌های شبکه را خریداری نماید. این نکته به دلیل عرضه و تقاضا موجود تقریبا غیرممکن است. با این حال حتی اگر شخصی موفق به خرید 51 درصد توکن‌های شبکه شود، قیمت توکن با افت یا سقوط شدید همراه است. در نتیجه حمله کننده به شبکه به طور کامل متضرر می‌شود.

معایب الگوریتم اثبات سهام

• در سیستم اثبات سهام، میزان توزیع پاداش به صورت ناعادلانه در بین کاربران انجام می‌شود و هر شخصی که میزان سرمایه بیشتری داشته باشد و دارایی بیشتری استیک کند، پاداش بیشتری دریافت می‌نماید.
• در بحث اعتبارسنج‌ها و تایید تراکنش‌ها، اعتبارسنج‌هایی که دارایی بیشتری را استیک کرده باشند، می‌توانند تاثیر بیشتری در تایید تراکنش‌های شبکه بگذارند.

3. گواه اثبات سهام (Delegated Proof Of Stake)

الگوریتم گواه اثبات سهام یا اثبات سهام نیابتی (DPoS) مشابه الگوریتم اثبات سهام است. در این روش دو نوع کاربر وجود دارد: اولی تولیدکننده بلوک (block producer) و دومی شاهد (witness). تولید کننده بلوک وظیفه تایید تراکنش و ایجاد بلوک جدید را دارد و شاهد باید بر نحوه عملکرد تولید کننده بلوک نظارت و آن را تایید کند.

نحوه اجرای الگوریتم گواه اثبات سهام بدین شکل است که نودها بر اساس آرای کاربرانی انتخاب می‌شوند که دارایی‌های خود را در شبکه استیک کرده‌اند. سپس نودهای انتخاب شده نقش تولید کنده بلوک را ایفا می‌کنند و باید تراکنش‌ها را تایید کرده و بلوک جدید را ایجاد کنند. سایر کاربران نیز نقش شاهد را دارند و باید بر عملکرد نودها نظارت داشته باشند.

تفاوت اصلی این روش (DPoS) با روش اثبات سهام (PoS) در این است که در روش اجماع گواه اثبات سهام تعداد نودهایی که وظیفه ساخت بلوک‌های جدید را دارند، کاهش پیدا می‌کنند؛ در واقع این نودها به نمایندگی از سایر نودهای شبکه به تایید تراکنش و ایجاد بلوک‌ها می‌پردازند. شبکه ایاس، جزو رمز ارزهاییست که از این الگوریتم اجماع در بلاک چین خود استفاده می‌کند.

مزایای گواه اثبات سهام

• میزان مصرف انرژی و هزینه شبکه در این الگوریتم نسبت به دو الگوریتم PoW و PoS بسیار کم‌تر است و باعث می‌شود تا این الگوریتم مکانیزمی سازگار با محیط زیست داشته باشد.
• در الگوریتم DPoS رای دهندگان می‌توانند هر گونه عمل مخربی را در شبکه شناسایی کرده و نود مخرب را اخراج کنند که این نکته باعث افزایش امنیت شبکه می‌شود. علاوه بر این شاهدان شبکه انگیره کافی دارند تا با صداقت کار کنند و به توسعه شبکه کمک نمایند.
• سرعت تراکنش در این الگوریتم بسیار بالا و میزان کارمزد تراکنش‌ها کم است.
• مکانیزم DPoS دارای سیستم حاکمیتی مستحکمی است.

معایب گواه اثبات سهام

• احتمال حمله 51 درصدی در این الگوریتم وجود دارد؛ زیرا تعداد نودهای محدودی در حفظ شبکه نقش دارند و ممکن است یک نهنگ وارد شبکه شبکه شود و سیستم شبکه را متمرکز کند.
• ممکن است شاهدان شبکه یک تیم خرابکاری تشکیل دهند و تمرکز شبکه را به دست بگیرند.

4. اثبات سهام استیجاری (Leased Proof of Stake)

اثبات سهام استیجاری (LPoS) مکانیزم بهبود یافته اثبات سهام است. در اثبات سهام استیجاری (LPoS) نودهایی که رمز ارز شبکه را نگهداری می‌کنند، می‌توانند بلوک بعدی شبکه بلاک چین را ایجاد نمایند. همچنین کاربرانی که میزان کمتری از رمز ارزها را دارند، می‌توانند با اجاره رمز ارز خود به نودها، در پردازش شبکه مشارکت و میزان مشخصی پاداش دریافت کنند.

در اصل در این الگوریتم نودهایی که میزان دارایی کمی دارند، می‌توانند رمز ارز خود را به یک نود بزرگ (نود استیکینگ) اجاره دهند و در مقابل، به میزان مشخصی از شبکه پاداش دریافت کنند. بدیهی است که هرچه میزان توکن‌هایی که اجاره می‌شوند بیشتر باشند، میزان پاداش نیز افزایش پیدا می‌کند. در این روش نودهایی که توکن‌های خود را اجاره می‌دهند، همچنان کنترل دارایی خود را در دست دارند و مالک اصلی محسوب می‌شوند.

یکی از شبکه‌هایی که از این الگوریتم اجماع استفاده می‌کند، شبکه waves است. کاربران در این شبکه می‌توانند رمز ارزهای waves را از کیف پول خود به نودهای دیگر اجاره دهند و در ازای آن درصد مشخصی از پاداش شبکه را دریافت کنند.

مزایا و معایب اثبات سهام استیجاری

• الگوریتم اثبات سهام استیجاری باعث ایجاد انگیزه در کاربرانی با دارایی کم می‌شود. در واقع این کاربران با اجاره دادن دارایی‌های خود به نودهای بزرگتر، شانس بالاتر در دریافت پاداش از شبکه پیدا می‌کنند.
• به کمک الگوریتم LPoS میزان مشارکت در شبکه افزایش می‌یابد و امنیت شبکه بیشتر می‌شود.

تنها عیب موجود در این الگوریتم این است که هر فردی با دارایی بیشتر، می‌تواند پاداش بیشتری از شبکه دریافت کند. در واقع افراد ثروتمند نسبت به سایر کاربران پاداش بیشتری می‌گیرند.

5. الگوریتم اجماع اثبات اعتبار (proof of authority)

الگوریتم اثبات اعتبار (proof of authority) راهکاری بسیار سریع برای انجام تراکنش‌های شبکه است. اثبات اعتبار یا PoA در شبکه‌های خصوصی بسیار کاربرد دارد. اولین بار در سال 2017 گوین وود (Gavin Wood) این الگوریتم را معرفی کرد. در الگوریتم اثبات اعتبار، ارزش هویت‌ها بررسی می‌شود؛ به عبارتی دیگر اعتبارسنج‌های شبکه دیگر دارایی‌های خود را استیک نمی‌کنند و براساس میزان فعالیت و اعتبار خود، در شبکه برگزیده می‌شوند.

در این الگوریتم نودهای اعتبارسنج از بین نودهای قابل اعتماد انتخاب می‌شوند و تعداد کل اعتبارسنج‌ها مشخص و محدود است. نامزدهای اعتبارسنجی باید در یک فرآیند انتخاب، شرکت کنند و تعهد بلندمدت خود را به شبکه اثبات نمایند. همچنین نامزدهای اعتبارسنجی باید دارایی‌های خود را در شبکه سرمایه گذاری کنند تا بتوانند در فرآیند انتخاب پیروز شوند.

فرآیند انتخاب اعتبارسنج‌ها دارای چارچوب و استانداردهای مشخصی است که تمامی نامزدها بتوانند به صورت مساوی با یکدیگر رقابت کنند. شبکه بلاک چین وی چین (Vechain) از جمله شبکه‌هاییست که از الگوریتم اثبات اعتبار (PoA) استفاده می‌کند.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات اعتبار

در الگوریتم اثبات اعتبار، میزان مصرف انرژی بسیار کم است. همچنین نودهای اعتبارسنج انگیزه دارند خود را به شبکه ثابت کنند تا بتوانند پاداش دریافت نمایند. تنها عیب این الگوریتم، این است که بیشتر در شبکه‌های خصوصی کاربرد دارد و برای استفاده از آن، شبکه باید مجوزهای لازم را دریافت کند.

6. الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن (proof of burn)

الگوریتم اثبات سوزاندن (proof of burn) برای رفع مشکلات الگوریتم اثبات کار (proof of work) ایجاد شد. الگوریتم اثبات سوزاندن (PoB) روشی مابین الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام است. در روش اثبات سوزاندن، قدرت استخراج بلوک با استفاده از سوزاندن بخشی از توکن‌های ماینر ایجاد می‌شود؛ درواقع ظرفیت ماینینگ تنها به ماینرهایی داده می‌شود که بخشی از دارایی‌های خود را در شبکه بسوزانند و به یک آدرس مشخص انتقال دهند.

هنگامی که ماینرها بخشی از دارایی‌های خود در شبکه را به آدرسی مشخص منتقل می‌کنند، دارایی منتقل شده در آن آدرس، که متعلق به هیچکس نیست، به نوعی از شبکه حذف می‌شوند. ماینر بعد از سوزاندن بخشی از توکن‌های خود، این اجازه را دارد که بلوک جدید ایجاد کند. در واقع ماینرها در الگوریتم اثبات سوزاندن (PoB) تنها در صورتی می‌توانند بلوک جدید ایجاد کنند که میزانی از توکن‌های خود را بسوزانند.

هرچه میزان توکن‌های سوزانده شده بیشتر باشد، شانس ساخت بلوک جدید بیشتر است. ماینرها بعد از سوزاندن توکن خود، امتیازهایی به نام “سکه‌های سوزانده شده موثر” (Effective Burnt Coins) دریافت می‌کنند که شانس ماینرها را برای یافتن بلوک مشخص می‌نماید. این الگوریتم در اصل برای حل مشکل مصرف انرژی در الگوریتم اثبات کار ایجاد شد و به نوعی مکمل الگوریتم اثبات کار محسوب می‌شود. شبکه کانترپارتی (counterparty) جزو شبکه‌هاییست که از الگوریتم اثبات سوزاندن استفاده می‌کنند.

مزایای الگوریتم اثبات سوزاندن

• به کمک این الگوریتم، میزان مصرف انرژی به شدت کاهش پیدا می‌کند؛ همچنین ماینرها نیاز کمتری به تجهیزات پردازشی قدرتمند دارند.
• به وسیله الگوریتم اثبات سوزاندن، میزان عرضه در گردش شبکه کاهش می‌یابد و قیمت رمز ارز رشد می‌کند. همین نکته باعث افزایش پایداری شبکه می‌شود.
• الگوریتم PoB باعث ایجاد انگیزه در ماینرها می‌شود و به غیر متمرکز شدن شبکه کمک می‌کند.

معایب الگوریتم اثبات سوزاندن

• این الگوریتم به دلیل استفاده از اثبات کار (proof of work) برای محیط زیست مناسب نمی‌باشد.
• این الگوریتم تنها در سیستم‌های کوچک استفاده شده و ممکن است در مقیاس‌های بزرگ‌تر کارایی لازم را نداشته باشد.
• میزان شفافیت در این الگوریتم پایین است. همچنین به دلیل فرآیند پیچیده آن، ممکن است کاربران کمتری تمایل به انجام ماین کردن داشته باشند.
• سرعت انجام تراکنش‌ها در این الگوریتم پایین است.

7. الگوریتم اجماع اثبات ظرفیت (proof of capacity)

الگوریتم گواه اثبات ظرفیت (proof of capacity) معروف به proof of space، روشی است که در آن ماینرها به جای استفاده از سخت افزارهای قدرتمند و گران‌قیمت، از فضای ذخیره سازی سیستم خود برای توسعه و پردازش شبکه استفاده می‌کنند. در واقع نودها به شبکه رمز ارز اجازه می‌دهند تا با استفاده از فضای خالی موجود در سیستم خود، تراکنش‌ها را پردازش کند.

شبکه‌های بلاکچینی که از الگوریتم اثبات ظرفیت (PoC) استفاده می‌کنند، به جای آن‌که همانند اثبات کار، اعداد هدر بلاک (header block) را تغییر دهند و فرآیند هشینگ را تکرار کنند، فهرستی از راه حل‌های موجود را بر روی فضای ذخیره سازی نودها قرار می‌دهند. هرچه میزان فضای ذخیره سازی بیشتر باشد، شبکه می‌تواند راه حل‌های بیشتری را در آن ذخیره کند و در نتیجه میزان پاداش نیز بیشتر می‌شود. شبکه‌های بلاک چینی استورج (storj) و چیا (chia) از الگوریتم اثبات ظرفیت (PoC) استفاده می‌کنند.

مزایای الگوریتم اثبات ظرفیت

• به کمک اثبات ظرفیت، دیگر کاربران نیازی به سخت افزارهای ویژه ندارند و حتی می‌توانند از سخت افزارهای معمولی نیز استفاده کنند.
• اطلاعات استخراج شده در فضای ذخیره سازی، به راحتی قابل پاک شدن است و شبکه می‌تواند این اطلاعات را در فضای دیگر ذخیره کند.

معایب الگوریتم اثبات ظرفیت

• بدافزارهای موجود در سیستم نودها می‌توانند بر اطلاعات شبکه بلاک چین تاثیر بگذارند و فضای ذخیره سازی را دستکاری کنند.
• در حال حاضر توسعه دهندگان محدودی از این روش استقبال کردند و هنوز مورد توجه شبکه‌های بزرگ قرار نگرفته است.

8. الگوریتم اجماع اثبات زمان (proof of time)

الگوریتم اثبات زمان (proof of time) بر روی مدت زمان حضور اعتبارسنج در شبکه، فعالیت و شهرت آن تمرکز دارد. اثبات زمان را می‌توان نسخه ارتقاء یافته الگوریتم اثبات سهام دانست که به کمک سیستم رای گیری برای اعتبارسنج‌ها، امنیت شبکه را افزایش می‌دهد. در اثبات زمان چندین مرحله رای گیری انجام می‌شود.

در مرحله اول، اعتبارسنج‌ها که به عنوان انتخاب کنندگان زمان معرفی می‌شوند، بلوکی را در شبکه ارسال می‌کنند. این بلوک باید دارای تراکنش‌های قابل پردازش باشد. اگر بلوک ارسال شده در شبکه تایید شود، اعتبارسنج از مرحله اول رای گیری عبور می‌کند. در مرحله دوم، بلوک ارسال شده توسط اعتبارسنج در مرحله اول به 1000 اعتبارسنج دیگر ارسال می‌شود تا مورد بررسی قرار گیرد. اگر اعتبارسنج‌ها تراکنش‌های بلوک را تایید کنند، اعتبارسنج از مرحله دوم نیز عبور می‌کند و از شبکه پاداش دریافت می‌کند.

معمولا اعتبارسنج‌های شبکه از طریق فرآیندی مشخص انتخاب و بررسی می‌شوند. امتیاز هر اعتبارسنج میزان دارایی استیک شده و میزان فعالیت آن است و اعتبارسنج با امتیاز بالاتر می‌تواند پاداش بیشتری از شبکه دریافت کند.

مزایای الگوریتم اثبات زمان

• به کمک الگوریتم اثبات زمان، دیگر نودها نیازی به سخت افزارهای قوی ندارند و انگیزه آن‌ها برای فعالیت و پردازش بیشتر است.
• فعالیت بیشتر اعتبارسنج‌ها باعث افزایش امنیت شبکه می‌شود.
• به کمک این الگوریتم، تمامی اعتبارسنج‌ها به صورت عادلانه می‌توانند با یکدیگر رقابت کنند. همچنین اعتبارسنج‌ها موظف هستند مدت زمان کافی در شبکه فعالیت کنند تا بتوانند پاداش دریافت کنند و تنها با افزایش میزان دارایی استیک شده، نمی‌توانند پاداش بیشتری بگیرند.

معایب الگوریتم اثبات زمان

• اعتبارسنج‌ها برای دریافت امتیاز و اعتبار از شبکه، نیاز به زمان زیادی دارند.
• این الگوریتم هنوز در شبکه‌های بزرگ اجرا نشده است.

9. الگوریتم اجماع اثبات تاریخ (proof of history)

الگوریتم اثبات تاریخ یا PoH یک روش رمزنگاری شده است که در آن زمان اتفاقات و وقایع نودهای شبکه در بلاک‌ها ثبت می‌شود. الگوریتم اثبات تاریخچه را نمی‌توان به تنهایی یک الگوریتم اجماع دانست؛ بلکه این الگوریتم به نوعی مکمل الگوریتم اجماع در بلاک چین است و در کنار اثبات سهام یا اثبات کار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اثبات تاریخ با استفاده از ایجاد تابع SHA-256 در شبکه، زمان ورودی و خروجی رویدادهای نودها را ثبت می‌کند و باعث ثبت سوابق تراکنش‌ها می‌شود. به کمک این الگوریتم، نودها می‌توانند با سرعت بالاتری به پردازش شبکه بپردازند و مقیاس پذیری افزایش می‌یابد. شبکه‌ سولانا (sol) با ترکیب الگوریتم‌های اثبات سهام و اثبات تاریخ توانسته مقیاس پذیری بالایی در بلاک چین خود ایجاد کند.

مزایای الگوریتم اثبات تاریخ

• سرعت تراکنش‌های شبکه بسیار زیاد می‌شود و شبکه مقیاس پذیری خوبی پیدا می‌کند.
• به کمک الگوریتم PoH، کارمزدهای شبکه بسیار کم می‌شود.

معایب الگوریتم اثبات تاریخ

• نودها برای پردازش بلوک باید دستگاه‌های پردازش تهیه کنند؛ زیرا اثبات تاریخچه یک دیتای اضافی به بلوک اضافه می‌کند.
• با افزایش سرعت تراکنش‌ها، احتمال افزایش شدید حجم شبکه وجود دارد؛ بنابراین شبکه ناچار است فضای ذخیره سازی بسیار بزرگی را فراهم کند.