آليات الإجماع لتشغيل البلوك تشين، ماهي؟ و ماذا تعني؟

آليات الإجماع العملة المشفرة هي ما يسمح للشبكة بالاتفاق على نسخة واحدة من سجل المعاملات أو دفتر الأستاذ. في سياق العملات المشفرة، يشمل ذلك الأمان والتاريخ والترتيب الذي حدثت به المعاملات على الشبكة.

عندما يبدأ أحد المشاركين في إحدى الشبكات معاملة، يتم بث المعاملة عبر الشبكة. كل عقدة تسجل المعاملة وتخزنها على البلوك تشين. يبدو أن الإصدارات التي تحتفظ بها العقد المختلفة مختلفة قليلاً. لذلك يجب على جميع المشاركين في البلوك تشين الاتفاق على ترتيب معين، والذي تحققه آلية الإجماع في البلوك تشين.

آليات الإجماع هذه مهمة للتشغيل السليم لأي بلو تشين. بدون آلية إجماع مناسبة، تتعرض البلوك تشين لمجموعة متنوعة من الهجمات. في هذا الدليل نتطرق لكل التفاصيل التي تحتاج أن تعرفها عن آليات الإجماع.

1- أساسيات آليات التوافق

أول آلية إجماع ظهرت في مجال التشفير هي إثبات العمل، أو بإختصار PoW (مأخوذة من proof of work). إنه النظام الذي يستخدمه جزء كبير من العملات المشفرة (بما في ذلك بيتكوين و ايثريوم) للوصول إلى إجماع عالمي لجميع المعاملات. على الرغم من فائدتها، تتطلب PoW قدرًا كبيرًا من الطاقة، وهذا هو سبب إنشاء بدائل أخرى، مثل إثبات الحصة أو proof of stake (staking أيضًا أو باختصار PoS.

لا يزال إثبات العمل وإثبات الحصة من أكثر آليات الإجماع استخدامًا في الصناعة، ولكن لا يزال هناك العديد من آليات الإجماع. يخدم كل منهم غرضه الخاص، بل ويحاول حل أوجه القصور في الآليات الأخرى.

الهدف من تنويع هذه الآليات هو تقديم خدمة أسرع وأرخص وأكثر ربحية وأقل تلويثًا أو أكثر تكيفًا مع فائدة كل عملة مشفرة.

المفتاح وراء كل من هذه الآليات هو التشفير. أحد مبادئ هذا المجال هو أن كل نظام مركزي يتطلب طرفًا ثالثًا يمكن أيضًا تقليده بواسطة نظام لامركزي، وبالتالي جلب مبدأ جميع سلاسل الكتل.

هذا أيضًا هو المكان الذي يأتي منه جزء من أصل كلمة "cryptocurrency"، يشير crypto إلى التشفير، وأكثر من ذلك بقليل، "crypto" في اليونانية التي تعني "سر".

يستخدم التشفير لمجموعة متنوعة من الأغراض، بما في ذلك حماية المعاملات في الشبكة، وإدارة تكوين وحدات نقدية جديدة، والتحقق من نقل الأصول الرقمية والرموز المميزة.

كثيرًا ما يستخدم التشفير لمنع اختراق البيانات الحساسة وسرقتها من قبل أطراف لا يُفترض أن يكون لهم حق الوصول إليها. قد تكون هذه المعلومات ذات طبيعة عسكرية أو مالية أو علمية أو رياضية أو طبية أو شخصية.

2- آليات التوافق

سنقوم الآن بإدراج 21 آلية إجماع، وسنقدم بسرعة كل من هذه الآليات المعنية، بالإضافة إلى بعض المشاريع التي تستخدمها. لكن قبل ذلك، سنقدم لك أولاً بعض المصطلحات التي ستتكرر في دليلنا هذا كثيرًا، و اِن لم تكن على دراية بمعانيها من قبل، فإنك ستحتاج إلى ذلك لفهم هذا الدليل:

العقد: العقدة هي كمبيوتر يتصل بشبكة البلوك تشين. قبل إرفاق كتلة معاملة جديدة بالسلسلة، تقوم العقدة الكاملة بتنزيلها والتحقق منها. هناك عدة أنواع من العقد سنناقشها في مقال مستقبلي.

الكتل: الكتلة هي مجموعة أو مجموعة من المعاملات أو المعلومات المسجلة بشكل دائم. غالبًا ما تتكون الكتلة من بعض أو كل المعاملات الرقمية الحديثة التي لم يتم ربطها بعد بالكتل السابقة.

التجزئة: هي عملية إنشاء قيمة أو قيم من سلسلة نصية باستخدام دالة رياضية. عندما تكون الرسالة موجهة إلى مستلم معين، فإن إحدى الطرق لضمان الأمان أثناء عملية الإرسال هي استخدام التجزئة. وبالتالي يتم إنشاء التجزئة باستخدام صيغة تعمل على حماية أمان الإرسال ضد التلاعب.

المدققون: المدقق هو مستخدم البلوك تشين المسؤول عن تأكيد المعاملات. عندما يحدد المدقق صحة المعاملة، فإنه يضيفها إلى دفتر الأستاذ. نتيجة لذلك، يتم الحفاظ على صلاحية البلوك تشين، وبالتالي على عملها شفافًا أيضًا.

إذا، آليات الإجماع هي :

- إثبات العمل Proof of Work (PoW)

إثبات العمل (PoW) هو الأكثر شهرة والأكثر إثارة للجدل من بين آليا الإجماع على البلوك تشين. وكذلك هو أول آلية إجماع تظهر في الصناعة، وتستخدمها بيتكوين. كما اتبعت العديد من العملات المشفرة الأخرى فعل بيتكوين واعتمدت آلية الإجماع هذه.

عملية إثبات العمل هي أيضًا التعدين، أو التعدين المشفر، و العقد هي عمال المناجم. يحل عمال المناجم الألغاز الرياضية المعقدة التي تتطلب قدرًا كبيرًا من قوة الحوسبة.

على البلوك تشين لإثبات العمل ، تعد قوة الحوسبة موردًا محدودًا. لتعدين عملة مشفرة، هناك حاجة إلى موارد حقيقية، عادةً كمبيوتر وكهرباء. في هذه البيئة التنافسية، يعمل كل عامل منجم على زيادة قوة الحوسبة لجهازه من أجل تحقيق نتائج أفضل.

يحتاج عمال المناجم إلى المزيد والمزيد من القوة الحاسوبية لأن المشكلة التي يحاولون حلها لا يمكن حلها إلا عن طريق الألغاز العشوائية. تعمل PoW فقط لأن هذا اللغز يخلو من التحسين والتقريب. لا يوجد طريق مختصر لتجربة الكثير من الحلول المختلفة حتى تجد الحل المناسب. من غير الممكن حساب الحل، يجب اكتشافه من خلال التجربة والخطأ. لا يمكن الحصول على جزء من الحل إذا كان بدون تقريب.

هذا العمل على وجه الخصوص هو الذي يتطلب الكثير من موارد الطاقة موضحًا الخلافات المختلفة المحيطة بهذه الآلية. هذا هو السبب أيضًا في قيام المزيد والمزيد من سلاسل الكتل بتغيير آلية الإجماع الخاصة بهم واستخدام PoW أقل كآلية إجماع، مثل ايثريوم التي تحولت من PoW إلى PoS (إثبات الحصة).

- إثبات الحصة Proof of Stake (PoS)

PoS (اختصار لـ Proof of Stake) هي ثاني أكثر آليات الإجماع شيوعًا، والأكثر تقديرًا لقابلية التوسع المذهلة، وتكاليف المعاملات المنخفضة واستهلاك الطاقة المنخفض مقارنة بـ PoW. عندما يكون عمال المناجم في نظام إثبات العمل هم من يؤكدون المعاملات، في آلية إثبات الحصة، البلوك تشين نفسه الذي يؤكد المعاملات عبر عملية شبه عشوائية.

يعطي هذا النظام الأولوية للمستخدمين الذين لديهم أعلى مشاركة في الشبكة ويأخذ في الاعتبار وقت مشاركتهم. هذا هو السبب أيضًا في حساب معدل عائد مزرعة التحصيص سنويًا (APY، وهو اختصار لـ النسبة المئوية للإنتاجية السنوية Annual Percentage Yield، مما يعني النسبة المئوية السنوية للعائد). في هذا النظام، المشاركين في هذه الآلية هم المدققين.

في هذا النوع من الآليات، يجب على المشاركين إرسال الأموال في نوع معين من المعاملات ليصبحوا مدققين. يتم الاحتفاظ بهذه الأموال في وديعة لها اسم "مجموعة أو pool" المدققين ولا يتم تحريرها إلا إذا اتبع المدقق معايير البروتوكول (مثل الاحتفاظ بهذه الرموز لفترة معينة من الوقت).

هناك العديد من آليات الإجماع القائمة على هذه الطريقة، والتي سنناقشها بالتفصيل أدناه.

على البلوك تشين و باستخدام PoS، كلما زادت الأموال التي تراهن عليها، كانت فرصك في التحقق من صحة كتلة جديدة أفضل. يمكننا ملاحظة بعض المشاريع باستخدام هذه الآلية، مثل:

• أكسي إنفينيتي Axie Infinity
• سولانا Solana
• ايثريوم Ethereum 

9. Blockchains of the future with proof of stake and sharding will be thousands of times more efficient, and so the efficiency sacrifices of putting things on a chain will become more and more acceptable.

— vitalik.eth (@VitalikButerin) December 10, 2018

- تفويض إثبات الحصة Delegated Proof of Staking (DPoS)

إثبات التفويض للتحصيص أو للتخزين (DPoS ، وهو اختصار لـ "Delegated Proof of Staking") هو آلية إجماع سريعة نسبيًا، تتم الإشارة إليها أيضًا باسم الديمقراطية الرقمية نظرًا لنظام التصويت المرجح.

يمكن لمستخدمي هذا النظام مشاركة الرموز المميزة الخاصة بهم لأغراض الحوكمة لعدد محدد من المفوضين. يتم تحديد وزن تصويتهم من خلال المبلغ الذي يراهنون عليه. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك، إذا حصل دانيال على 10 توكنات لمندوب، وفاز فرانك برمز واحد لمندوب، فإن تصويت دانيال أثقل بعشر مرات من صوت فرانك.

تعمل آلية الإجماع هذه بشكل مشابه لإثبات الحصة. حيث يتطلب كلاهما من المستخدمين تحصيص الرموز من أجل المشاركة في الحوكمة. الفرق بين الاثنين هو أنه في شبكة PoS، يشارك جميع حاملي الرمز المميز بشكل مباشر في التحقق من الحصة واتخاذ القرار من خلال Staking. بينما في شبكة DPoS، يشارك المندوبون المنتخبون فقط في التحقق من الحصة، بينما تشارك العقد المتبقية بشكل غير مباشر عن طريق التصويت للمفوض (المفوضين) من اختيارهم.

أحد عيوب DPoS هو أنه يسمح للشبكة بأن تصبح مركزية من قبل عدد صغير من المستخدمين الذين يمكنهم العمل كشهود. تتمثل مزايا هذا الإجماع في أنه أسرع من PoS، وأقل استخدامًا للطاقة، علاوة على أنه شبكة أكثر أمانًا من PoS. تستخدم العديد من العملات المشفرة أيضًا هذا النوع من الآليات ، مثل:

• كوزموس Cosmos
• ترون Tron
• EOS

- إثبات الحصة المؤجرة Leased Proof of Stake (LPoS)

LPoS (اختصار لـ Leased Proof of Stake) و ظهر في عام 2017 وتم إنشاؤه بواسطة مشروع Wave، بطريقة مشابهة لـ PoS. الفرق هو أن حاملي الرمز المميز يمكنهم تأجير الرموز المميزة الخاصة بهم إلى عقد أخرى، وبالتالي زيادة حصتهم. وبالتالي زيادة فرصهم في أن يصبحوا المدققين التاليين للكتلة الجديدة.

كلما زادت كمية الرمز المؤجر، زادت احتمالية اختيار العقدة الكاملة لإنتاج الكتلة التالية. إذا تم اختيار العقدة، فسيحصل المستخدم على حصة من رسوم المعاملة التي تجمعها العقدة.

كل عقدة على منصة إثبات الحصة التقليدية لديها القدرة على إضافة كتلة جديدة إلى البلوك تشين. يتمتع مستخدمو بيئة إثبات الحصة المؤجرة بخيار تشغيل عقدة أو تأجير حصتهم في عقدة مقابل حوافز. يسمح هذا النهج للجميع بالمساهمة في صيانة شبكة Waves.

تتمثل مزايا LPoS في أن هذه الآلية مقاومة ضد هجمات 51٪ ( وهي نوع من هجوم الكمبيوتر على PoW حيث يمكن لمالك (مالكي) غالبية قوة الحوسبة لعملة مشفرة التحكم في شبكتها) من خلال تركيز السيولة حول التزوير الرئيسي العقد.

بالإضافة إلى ذلك، لا يتعين على المستخدمين الذين يستأجرون محافظ أصولهم الاتصال دائمًا بالشبكة، مما يزيد من مستوى أمانهم بشكل كبير.

المشاريع التي تستخدم هذا الإجماع هي:

• Wave
• Nix

إثبات خالص على الحصة Pure Proof of Stake (PPoS)

إثبات خالص للحصة (PPoS، اختصار لـ Pure Proof of Stake) هي آلية إجماع عامة فريدة من نوعها على بلوك تشين Algorand. والتي تتيح المشاركة الكاملة في شبكة لامركزية حقًا، بالإضافة إلى حماية البلوك تشين ومعدلات الإرسال السريعة.

يختلف هذا النظام عن إثبات الحصة في أنه يتم اختيار المدققين ليس فقط بناءً على تناسق حصتهم، أي مبلغ ALGO الذي يمتلكونه، ولكن أيضًا عن طريق الاختيار العشوائي، بغض النظر عن عدد العملات التي لديهم.

في طريقة الإجماع هذه، يكون تأثير كل مستخدم في اختيار كتلة جديدة متناسبًا مع حصته (وهو عدد الرموز ALGO التي يمتلكونها) في النظام. يتم اختيار المستخدمين بشكل عشوائي وسري لتقديم الكتل والتصويت على مقترحات الكتلة. جميع المشاركين لديهم الفرصة ليتم اختيارهم للترشيح والتصويت. يتناسب احتمال أن يتم اختيار المستخدم، وكذلك وزن اقتراحاتهم وأصواتهم، بشكل مباشر مع رهانهم (حصصهم).

تربط استراتيجية PPoS الخاصة بـ Algorand بين أمن الاقتصاد العالمي وصدق غالبية الاقتصاد، بدلاً من جزء صغير من الاقتصاد. عندما تكون غالبية الأموال في أيد أمينة، فهذا يعني أن النظام آمن.

- إثبات الحصة الآمن Secure Proof of Stake (SPoS)

تم إنشاؤها بواسطة مشروع Elrond. وSPoS (وهي اختصار لـ Secure Proof of Stake) هي طريقة إجماع فريدة تقضي على طاقة حوسبة PoW المهدرة وتجمع بين الأهلية من خلال التحصيص (Staking) والتسجيل مع مجموعة عشوائية من المدققين والحجم الأمثل لمجموعة الإجماع.

في آلية الإجماع هذه، يتم اختيار المدققين للإجماع في بداية كل جولة باستخدام مصدر عشوائي لا يمكن توقعه أو التحكم فيه، ويتطلب ببساطة أن يتم اشتقاقه من الكتلة السابقة وتوقيعه من قبل زعيم إجماع الكتلة الحالية. سيكون التوقيع الناتج هو مصدر الجولة التالية، ولا يمكن معرفة أكثر من جولة واحدة مسبقًا نظرًا لاعتمادها على الكتلة السابقة مباشرة.

ثم يتم اختيار مجموعة توافق جديدة لاقتراح كتلة في كل جولة. ومع ذلك، سيكون واحد فقط من المدققين في المجموعة هو مقدم الكتلة. هذا هو المدقق الجماعي مع أقصر تجزئة رقمية للمفتاح العام والمصدر العشوائي. سيُنشئ، مقدم الكتلة، كتلة الجولة، والتي ستقوم بقية مجموعة الإجماع بفحصها والتوقيع عليها.

يختار SPoS، مثل تقنيات إثبات الحصة الأخرى، عقد التحقق من الحصة بناءً على عدد الرموز المميزة التي وضعها مشغلوها للحصول على توافق في الآراء. بالإضافة إلى ذلك، كل مدقق لديه درجة تسجيل فريدة تؤخذ في الاعتبار، يمكن أن تؤثر الحصة وحدها، ولكن لا تحدد تمامًا خيار الإجماع.

يمثل الترميز السلوك التاريخي للمدقق المحدد، ويستخدم أثناء اختيار الإجماع. وبالتالي، من المرجح أن يتم اختيار المدققين ذوي التصنيفات الأعلى. تتم مراجعة تصنيف المدقق في نهاية كل حقبة، مع بعض الحالات التي يتم فيها تغيير التصنيف على الفور. وبالتالي فإن SPoS تشجع الجدارة بين المدققين بهذه الطريقة، وتشجع مشغليهم على مواصلة العمل.

- إثبات التغطية Proof of Coverage (Poc)

يستخدم إثبات التغطية (أو Poc ، وهو اختصار لـ Proof of Coverage)، الذي يستخدمه مشروع الهيليوم (HNT)، موجات الراديو للتحقق مما إذا كانت النقاط الساخنة توفر بالفعل تغطية لاسلكية. تتضمن عملية التحقق من الصحة إضافة كتل جديدة وأداء مهام جديدة ومنح حوافز لعمال المناجم.

يستخدم إثبات التغطية قدرات التردد اللاسلكي لتقديم أدلة مفيدة لشبكة الهليوم وأعضائها.

يخلق المشاركون نقاط وصول (Hotspots) للمساهمة في الشبكة وتلقي المكافآت عبر نموذج تحفيزي بواسطة بلوك تشين لشركة Helium. يتم ذلك باستخدام تقنية الموجات الراديوية بدلاً من معدات التعدين النموذجية مثل وحدات معالجة الرسومات أو ASIC، مما يجعل النقاط الساخنة أقل جوعًا للطاقة من نظيراتها التقليدية.

تخضع النقاط الساخنة بشكل دوري لاختبارات التشفير للتأكد من أنها توفر بالفعل تغطية لاسلكية في مكان ووقت محددين. يتم إعطاء هذه الاختبارات لمشغلي Hotspot بشكل عشوائي وتلقائي، واجتيازها يكسبهم رموز HNT.

- إثبات السعة Proof of Capacity (PoC)

إثبات السعة أو القدرة (PoC ، اختصار لـ Proof of Capacity) هو آلية إجماع تسمح لهؤلاء المشاركين باتخاذ قرار بشأن حقوق التعدين والتحقق من صحة المعاملات في بلوك تشين عبر المساحة المتاحة على محرك الأقراص الثابتة بجهاز الكمبيوتر الخاص بهم. يتناقض إنشاء هذا النظام مع استخدام قوة المعالجة الحاسوبية للمعدات اللازمة للتعدين بالإضافة إلى مشاركة المدقق في العملات المشفرة.

يتم استخدام إثبات السعة في سلاسل الكتل لإدارة التحقق من صحة الكتل الجديدة. يوفر المشاركون في هذا الإجماع مؤقتًا مساحة تخزين محركات الأقراص الثابتة الخاصة بهم كحصة. تعتبر الآلية فعالة للغاية في استخدام الطاقة والموارد، مما يجعلها في متناول جمهور أوسع.

المشاركون الذين يرغبون في بناء كتل جديدة والتحقق من صحة المعاملات يتخلون عن جزء من مساحة التخزين الخاصة بهم للشبكة. ثم يتم استخدام هذه الذاكرة من قبل الشبكة للسماح للمشاركين برسم الرسوم البيانية من التجزئة. وكلما زادت سعة الذاكرة التي يخصصها المشارك لتتبع العملية، زاد احتمال إنشاء الكتلة التالية، وبالتالي زادت مكافأتها.

بدلاً من التغيير المستمر للأرقام في رأس الكتلة وتجزئة قيمة الحل، يعمل PoC من خلال الاحتفاظ بقائمة من الحلول الممكنة على القرص الصلب لجهاز التعدين (وبالتالي المشارك) قبل بدء التشغيل.

كلما زادت سعة القرص الصلب، يمكن تخزين المزيد من قيم الحل عليه، وبالتالي، زادت احتمالات مطابقة عامل التعدين لقيمة التجزئة الضرورية لقائمتهم، وهذه هي الطريقة التي ستتاح بها هذه الفرصة- لتلقي تعويض أكبر.

تتمثل إحدى مزايا هذه الطريقة في إمكانية الوصول إليها بشكل أكبر لجميع أنواع المعدنين، نظرًا لأن قوة الحساب على أجهزتهم هي التي ستحدث الفرق، ولكن ببساطة الذاكرة المخصصة بالإضافة إلى حجم محرك الأقراص الثابتة الخاص بهم. كما يتطلب طاقة أقل بمقدار 30 مرة مقارنة بتعدين البيتكوين. من بين تقنيات البلوك تشين التي تستخدم هذه الطريقة ما يلي:

• Storj
• Spacemint
• Chia
• Burst

- إثبات النشاط Proof of Activity (PoA)

PoA (اختصار لإثبات النشاط أو Proof of Activity) عبارة عن مزيج من PoW و PoS. قبل توفر كتلة جديدة على البلوك تشين، تمر العملية أولاً بخطوتين. تستخدم المرحلة الأولى إثبات العمل (PoW)، حيث يستخدم المعدنون قوة المعالجة الخاصة بهم ليكونوا أول من يمكّن أجهزتهم من حل لغز معقد من أجل إنتاج كتلة جديدة للبلوك تشين.

ثم، بمجرد تشكيل هذه الكتلة، ينتقل النظام إلى المرحلة الثانية، والتي يتم خلالها اختيار المشاركين عشوائيًا من الشبكة. على غرار إثبات الحصة (PoS)، تزداد فرص الانتقاء مع زيادة عدد الرموز المميزة التي يحملها العضو في تلك الشبكة. ثم يكون الشخص المختار مسؤولاً عن التحقق من صحة الكتلة التي تم إنشاؤها.

هذه هي الطريقة التي تجمع بها PoA بين نهج PoW و PoS. يحتوي هذا النظام أيضًا على بعض الصفات البارزة مثل الوقاية من هجمات 51٪، ولكنه يحتوي أيضًا على عيب PoW، وهو استهلاكه العالي للطاقة.

تتضمن بعض المشاريع التي تستخدم هذه الطريقة ما يلي:

• Decred
• Espers
• Coinbureau

- إثبات السلطة Proof of Authority (PoA)

آلية إثبات السلطة (PoA، اختصار لـ Proof of Authority) هي طريقة للاتفاق الاختياري، والتي تعتمد على المدققين المعروفين والشرعيين لإنشاء الرموز، وبالتالي، منح تحكم الكمبيوتر في الترتيب.

تسمح هذه الآلية بمعاملات أسرع بشكل عام، مع وجود هوية هؤلاء المشاركين على المحك. لا يزال بإمكان المشاركين في الشبكة إرسال تكرار تشغيل عقد مختلفة بنفس الهوية.

يتطلب هذا النوع من طرق الإجماع من المدققين الحفاظ على سلامة العقد الخاصة بهم، ولكنها ليست ثقيلة الموارد. يمكن أن يتم النظر إليه على أنه نظام يشجع الناس على التصرف بأمانة واحترام الأداء السليم للشبكة، لأن هوية المستخدم وسمعته معرضة للخطر.

يتمثل مفهوم هذه الخوارزمية في أنه بدلاً من مجرد استخدام الرموز المميزة ، يضع المشاركون في الشبكة هويتهم على المحك. وهذا يعني بعد ذلك أنه على عكس بروتوكولات بلوك تشين الأخرى، والتي يمكن لأي شخص الانضمام إليها دون الكشف عن هويته، فإن مدققي أنظمة PoA عادة ما يكونون جيدًا -المؤسسات المعروفة التي تخاطر بسمعتها من أجل القدرة على التحقق من صحة الكتل.

لذلك، فإن خطة العمل محسّنة بشكل أفضل للمؤسسات أو الشركات، لأنها لا تتطلب سوى عدد قليل من المدققين. النظير هو أن هذا النوع من الآليات أكثر مركزية بشكل عام مقارنةً بـ PoW أو PoS أو جميع آليات الإجماع التي تعمل على نطاق واسع.

• بعض مشاريع التشفير التي تستخدم هذه الآلية هي:
• شبكة اختبار Ethereum Kovan
• فيشين Vechain
• شبكة POA

- آلية التسامح مع الخطأ البيزنطي Byzantines Fault Tolerance (BFT)

BFT (اختصار للتسامح مع الخطأ البيزنطي) أطول في الشرح. قدمت النظرية في عام 1982 من طرف ليزلي لامبورت، مارشال بيز وروبرت شوستاك. يمكن أن تساعد بعض الميزات للمشكلة العامة البيزنطية في فهم كيفية عمل الآلية.

في حالة تجمع العديد من الجنرالات البيزنطيين حول مدينة معادية قبل غزوها، فإن فكرة BFT لها صلة محتملة بالتكتيكات العسكرية. حيث:

يقود العديد من الجنرالات البيزنطيين جيوشهم المنفصلة من مواقع مختلفة خارج المدينة التي توشك على الهجوم. حيث يمكن للجنرالات التحدث من خلال الرسل، الذين يمكنهم فقط توصيل رسالة واحدة في كل مرة.

للهجوم أو التراجع بشكل فعال، يجب على الجنرالات البيزنطيين التنسيق والاتفاق على مسار عمل محدد. حيث لا توجد مشكلة إذا اضرب كل الجنرالات معًا أو انسحبوا معًا.

لكن، إذا تراجع جنرال بينما هاجم الآخرون أو هاجموا بينما تراجع الآخرون، فإن النتيجة ستكون كارثية على كل الجنرالات وجيوشهم. إضافة أنه يجب مراعاة أن بعضهم ليسوا مخلصين. قد يحاول هؤلاء إرباك الآخرين من خلال تزويدهم بمعلومات مغلوطة.

حسب BFT :

سيعمل الجنرالات المخلصين في انسجام ويوافقون على استراتيجية. بغض النظر عن الخونة، لن يتبع الجنرالات الموالون للجيش البيزنطي استراتيجية شائنة. كما سيلتزم المخلصون بجميع اللوائح الموصوفة في المخطط.

في حالة وجود شبكة نظير إلى نظير، يمكن أن يساعد الإجماع بين العقد المؤمنة وغير المعيبة في الوصول إلى توافق الآراء.

إذا كررت العقدة الرسالة الواردة، فهذا يعني أنها لا تعاني من مشاكل. و يمكن وقتها للشبكة بسهولة استبعاد إمكانية العقد البيزنطية، هنا نصل إلى مصطلح العقدة البيزنطية.

تشير "العقدة البيزنطية" إلى العقدة الكاذبة التي تضلل عمدًا الشبكة. يمكن أن تخدع العقدة البيزنطية العقد المنخرطة في آلية الإجماع. سيضمن نظام البلوكتشين الذي يعمل بشكل صحيح أن التسامح مع الخطأ البيزنطي للبلوكتشين يساعده في التغلب على هذه المشكلات. يمكن أن تسبب العقد البيزنطية، الفشل البيزنطي.

باختصار، يشير BFT إلى قدرة الشبكة الموزعة على الأداء وتحقيق إجماع كافٍ على الرغم من حقيقة أن مكونات النظام الضار قد تتعطل أو تنشر معلومات مضللة عمدًا لبقية أعضاء الشبكة.

الغرض من طريقة الإجماع هذه هو الدفاع ضد إخفاقات النظام بتقليل تأثير العقد الخبيثة على سلامة الشبكة والإجماع الدقيق الذي يفترض أن يشارك فيه المشاركون الصادقون في النظام.

- الاتفاقية البيزنطية الموحدة Federated Byzantine Agreement (FBA)

الاتفاقية البيزنطية الموحدة (FBA، وهي اختصار لـ Federated Byzantine Agreement) هي نوع من التسامح البيزنطي مع الخطأ حيث يكون كل جنرال بيزنطي مسؤولاً عن بلوك تشين خاص به. تم نشر الاتفاقية البيزنطية الموحدة (FBA) نظرًا للإنتاجية العالية وقابلية التوسع في الشبكة وانخفاض تكاليف المعاملات.

يجب تضمين قائمة المدققين المعتمدين، التي تحددها سلطة مركزية، غالبًا الشركة أو الفريق الذي يقف وراء البروتوكول، في نظام BFT نموذجي. على الرغم من أنه يمكن لأي شخص إنشاء مدقق، يمكن فقط للأشخاص الذين تمت إضافتهم إلى القائمة من قبل السلطة المشاركة في الإجماع. نتيجة لذلك، يتمتع هذا النظام بعضوية مركزية ومغلقة نسبيًا.

لا توجد مثل هذه القائمة في نظام يستخدم FBA يتم اختياره من قبل سلطة مركزية. بدلاً من ذلك ، تحدد العقد (التي هي بالتالي جهات التحقق) المدققين الآخرين الذين يثقون بهم ، وتسمى قائمة العقد الموثوقة الخاصة بهم شريحة النصاب.

في هذا النوع من النظام، تتداخل العديد من شرائح النصاب القانوني لإنشاء نصاب عام، وهو عدد العقد اللازمة للتوصل إلى اتفاق داخل النظام. عند تداخل شرائح النصاب في توصيل المعاملات، يتم تحقيق اتفاق على مستوى النظام.

تتطلب الاتفاقيات البيزنطية الموحدة أن تكون العقد معروفة ويتم التحقق من صحتها مسبقًا قبل أن يستهدف المستخدمون أي نوع من الإجراءات من هذا الإجماع. تختار العقد أيضًا من تثق به، ويتم تشكيل نصاب العقد نتيجة للأحكام الصادرة عن العقد الفردية التي تشكل شبكة FBA.

للتذكير، النصاب القانوني هو عدد العقد المطلوبة للتوصل إلى اتفاق داخل النظام. يستخدم FBA أيضًا حصص النصاب. حصة النصاب القانوني هي مجموعة فرعية من النصاب، والتي يمكن أن تقنع عقدة محددة أخرى بالموافقة.

Stellar و Ripple هما عملتان مشفرتان مشهورتان تستخدمان الاتفاقية البيزنطية الفيدرالية (FBA). للخوض في التفاصيل، كان Ripple أول من أدخل هذه الآلية، بينما قام Stellar بتنقيح المفهوم لجعله أكثر أمانًا.

- التسامح البيزنطي المفوض delegated Byzantine Fault Tolerance (dBFT)

قدمه Neo، التسامح البيزنطي المفوض (dBFT ، وهو اختصار لمصطلح delegated Byzantine Fault Tolerance) هو آلية إجماع تتيح مشاركة إجماع واسعة النطاق من خلال التصويت بالوكالة.

هذا يعني أن مالك الرمز المميز لهذه الخوارزمية يمكنه التصويت لصالح "مفوض" معين. ثم تستخدم مجموعة المندوبين طريقة التسامح البيزنطي مع الخطأ لتأسيس اتفاقية وإنشاء كتل جديدة.

نظرًا لأنه يمكن لجميع المفوضين الاطلاع على اقتراح الحظر والتحقق منه، يصبح من الواضح ما إذا كانت البيانات المقدمة من المتحدث أصلية أم غير صالحة. لذلك ، إذا كان المتحدث غير أمين وأرسل مقترحات غير صالحة لثلثي المندوبين، فلن تتطابق الكتل ولن يوافق عليها أصحاب العقدة. في ثلثي الأصوات المدلى بها، يتم الحصول على الموافقة ويتم تعيين رئيس جديد.

في حالة تلف إحدى العقد، يمكن للمندوبين الآخرين إثبات شرعية الاقتراح من خلال مقارنة نسخهم الخاصة من الاقتراح. لا يزال الإجماع ممكنًا نظرًا لأن ثلثي المندوبين فقط يجب أن يوافقوا على التحقق من الحظر واستبدال المندوب المخادع.

يمكن لأي شخص، بشرط استيفاء الشروط، أن يصبح مندوبًا. يتضمن ذلك وجود اتصال إنترنت مستقر، ومعدات مناسبة، ومعرف تم التحقق منه، و 1000 GAS. GAS هو الحافز الذي يتلقاه المستخدمون لأنشطة الشبكة الخاصة بهم. يتم اختيار المتحدث أيضًا بشكل عشوائي من بين المندوبين.

يقوم المتحدث ببناء كتلة جديدة من المعاملات التي تنتظر التحقق من صحتها. ثم يتم إرسال الاقتراح إلى المندوبين الذين يختارهم المتحدث. هم مسؤولون عن تتبع جميع المعاملات وتسجيلها على الشبكة.

- التسامح البيزنطي العملي للخطأ practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT)

بافتراض حالات الفشل المستقلة عن العقدة التي تم التلاعب بها، فإن pBFT (اختصار للتسامح البيزنطي للخطأ العملي) يهدف إلى الحماية من فشل النظام عن طريق الحد من تأثير هذه العقد الخبيثة.

تم تصميم الخوارزمية، التي تم تطويرها في التسعينيات من قبل ميغيل كاسترو وباربرا ليسكوف، للعمل في بيئات غير متزامنة (في إشارة إلى بيئة يتلقى فيها كل طرف الرسائل ويعالجها عمليًا قدر الإمكان، على عكس المزامنة) مثل الإنترنت، ويتضمن العديد من التحسينات المهمة التي تعمل على تحسين وقت استجابة الخوارزميات السابقة.

PBTF عبارة عن خوارزمية متينة وعالية الأداء مع زيادة بنسبة 3 ٪ فقط في وقت التأخير مقارنة بطرازات BFT العادية.

على عكس تقنيات PoW و PoS (إثبات الحصة)، لا تتطلب PBFT أي قوة تجزئة لإضافة كتل جديدة إلى الشبكة الأساسية. هذا يجعل الخوارزمية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ويسمح لها على المدى الطويل بتجنب صعوبات المركزية التي يعاني منها PoWs (مجمعات التعدين) و PoS (اللاعبون الكبار الذين يعقدون صفقات من وراء الكواليس).

يتم ترتيب العقد في نظام pBFT في تسلسل تسلسلي، مع وجود عقدة واحدة تعمل كقائد والبقية تعمل كعقد احتياطية. تتفاعل جميع العقد في النظام مع بعضها البعض، بهدف أن تستخدم جميع العقد الصادقة قاعدة الأغلبية للاتفاق على حالة النظام.

الاتصال بين العقد له غرضان: يجب إثبات أن الرسائل تأتي من زوج معين من العقد. كما يجب ضمان عدم تغيير الرسالة أثناء الإرسال.

للتلخيص، فإن التسامح البيزنطي العملي للخطأ هو أسلوب تحسين التسامح البيزنطي مع الخطأ الذي يتم تطبيقه في عدد من أنظمة الحساب الموزعة الحالية. بما في ذلك منصات البلوك تشين المختلفة.

تستخدم هذه المشاريع عمومًا pBFT المرتبط بطريقة إجماع أخرى، مثل Hyperledger الذي يستخدم أيضًا PoET (والذي سنناقشه أدناه). كما تستخدم طريقة الإجماع هذه بشكل خاص من قبل Zilliqa.

- إثبات التاريخ Proof of History (PoH)

إثبات التاريخ (PoH، اختصار لـ Proof of History) هو وظيفة تأخير يمكن التحقق منها بتردد عالٍ. تتطلب وظيفة التأخير التي يمكن التحقق منها تقييم عدد من الخطوات المتتالية، ولكنها تؤدي إلى نتيجة واحدة يمكن التحقق من صحتها بسهولة وبشكل علني.

إن إثبات التاريخ عبارة عن سلسلة من العمليات الحسابية التي يمكن استخدامها للتحقق من صحة مرور الوقت بين حالتين مشفرة. تستخدم هذه الآلية وظيفة آمنة مشفرة يتم إنشاؤها بطريقة لا يمكن استباق المخرجات من الإدخال ويجب تنفيذها بالكامل لإنتاج المخرجات. تعمل الوظيفة في حلقة على نواة واحدة، مع عمل الإخراج السابق كمدخل حالي، ويتم تسجيل الإخراج بانتظام، إلى جانب عدد المرات التي تم استدعاؤها.

بمعنى آخر، يمكن استخدام الأدلة التاريخية لإنشاء سجل تاريخي يوضح حدثًا وقع في وقت معين. تستخدم بلوك تشين Solana أيضًا هذا النموذج، ويشرح أيضًا بالتفصيل كيفية عمله.

"نظرًا لأن إثبات السجل (PoH) يوفر فكرة عن وقت وترتيب الرسائل غير الموثوق بها، يمكن للعقد في الشبكة الوثوق في الأوقات النسبية للرسائل التي تتلقاها في بث PoH دون الحاجة إلى الاتصال بجميع العقد الأخرى في الشبكة . بالنسبة للعديد من الشبكات الموزعة، فإن الوقت حتى النهاية (ضمان أن المعاملات على دفتر الأستاذ الرقمي مشروعة ولن تتغير) يساوي المربع أو حتى مكعب عدد العقد في النظام بسبب الحاجة إلى التحدث إلى الآخرين المشاركون في الشبكة حول ترتيب الرسائل".

مدونة شبكة سولانا

- إثبات التدمير أو الحرق Proof of Burn (PoB)

إثبات التدمير، أو إثبات الحرق (PoB، اختصار لـ Proof of Burn) هي طريقة إجماع تحاول التخفيف من استهلاك الطاقة المفرط لنظام PoW.

تعمل آلية الإجماع هذه على أساس السماح لعمال المناجم "بحرق أو تدمير" الرموز المميزة. لديهم بعد ذلك خيار كتابة الكتل بما يتناسب مع كمية الرموز التي تم حرقها. هناك عدة إصدارات من PoB، ولكن باختصار، هذا الإصدار يعمل عندما يجب على المشاركين إثبات أنهم دمروا (أو أحرقوا) عددًا معينًا من الرموز. مصطلح "Coin Burn" هو اسم عملية تدمير الرموز أو العملات المشفرة المعنية.

لم يتم تدمير الرموز المميزة حقًا إلى الأبد، ولكن يتم نقلها إلى حساب معين. هذا الحساب متاح للجميع وبالتالي فهو شفاف لجميع المشاركين في الشبكة. الرموز المميزة التي يتم الاحتفاظ بها هناك غير مجدية بشكل أساسي ولا تخص أي شخص.

تعمل هذه العملية بدورها على تقليل كمية الرموز المميزة في إجمالي المعروض من العملة المشفرة المعنية، وبالتالي زيادة قيمة العملة المشفرة بسبب الندرة المصطنعة.

يستثمر عامل منجم جزءًا من أصوله لإظهار موثوقيته من خلال حرق العملات المشفرة. بمرور الوقت، كلما زاد عدد العملات التي يدمرها في هذه العملية، زادت احتمالية اختياره للتحقق من الكتلة التالية. ونتيجة لذلك، فإن رغبة الشخص في المخاطرة في ريادة الأعمال تكافأ قبل كل شيء.

مثال على العملة المشفرة التي تستخدم هذه الطريقة هو Slimcoin، وهي عملة مشفرة تسمح لهؤلاء المعدنين بحرق الرموز، وبالتالي منحهم الفرصة لتلقي الكتل لفترة أطول لا تقل عن عام واحد.

- إثبات الوقت المنقضي Proof of Elapsed Time (PoET)

إثبات الوقت المنقضي (PoET، اختصار لـ Proof of Elapsed Time) هو آلية إجماع مصممة لشبكات بلوك تشين العامة. عندما تحاول العقدة الانضمام إلى الشبكة، يجب أن تقوم بإجراء فحص خاص، والذي يتم إنجازه من خلال استخدام تقنية Intel Software Guard Extension (SGX). حيث تقوم بإنشاء شهادة لجزء من التعليمات البرمجية ويحميها من الوصول غير المصرح به.

تعتبر طريقة الإجماع هذه نسخة أسرع من إثبات العمل (PoW)، لتحل محل التعدين الثقيل بآلية مزامنة عشوائية لأعضاء الشبكة. بشكل أساسي، يتم تعيين مؤقت عشوائي لكل عضو في الشبكة، ويوقظ الموقت الأول الذي تنتهي صلاحيته بطريقة ما هذا الشخص، الذي يصبح بعد ذلك قائد الكتلة ويولد الكتلة التالية.

يجب على كل عقدة في الشبكة الانتظار لفترة زمنية محددة عشوائيًا، وتحصل العقدة الأولى التي تكمل وقت الانتظار على الكتلة الجديدة. كل عقدة في شبكة بلوك تشين تنتج وقت انتظار عشوائي ثم تنام لتلك الفترة الزمنية.

أولاً، أول من يستيقظ، والذي عادةً ما يكون أقل وقت انتظار، ويلتزم بعقدة جديد في بلوك تشين، ويرسل المعلومات الأساسية إلى الشبكة بأكملها. ثم يتم تكرار هذا الإجراء للبحث عن الكتلة التالية.

يجب ضمان جانبين حاسمين من خلال طريقة الإجماع PoET. أولاً، تضمن الطريقة أن العقد المشاركة تختار فترة عشوائية حقًا، ثم تتحقق عمليتها من أن الفائز قد أكمل حقًا فترة الانتظار.

تم إنشاء آلية الإجماع هذه من قبل الشركة المصنعة للعمليات الشهيرة، شركة Intel Corporation في عام 2016. وتتمثل الصفات الرئيسية لهذه الطريقة في حقيقة أنها تحل مشكلة اختيار القائد للمشكلة العامة البيزنطية، وهي مثالية للشبكات التي لديها أذونات، أي تلك التي تطلب لتعريف المستخدمين عن أنفسهم قبل الانضمام إلى الشبكة. تستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي بواسطة Hyperledger و IBM و Linux Project.

- إثبات المصداقية Proof of Believability (PoB)

إثبات المصداقية (أو PoB، اختصارًا لـ Proof of Believability) هي طريقة إجماع طورتها IOST تتيح سرعات إنتاجية عالية للمعاملات مع ضمان أن تظل العقد متوافقة باستخدام معلمات مثل رصيد IOST الرمزي، وتوازن الرمز استنادًا إلى السمعة ومساهمات الشبكة والمستخدم السلوكيات. هذا يلغي الحاجة إلى نظام إثبات العمل، والذي يعتبر عائق أمام اعتماد البلوك تشين.

تقدم عملية الإجماع في PoB رمزًا فرعيًا له إسم "الخدمة المقدمة"، والتي يتم منحها للاعبين الجيدين ولكن لا يمكن بيعه. والغرض منه هو إنشاء "درجة مصداقية" لعقدة معينة والتحقق من صحتها. تشمل العناصر الأخرى التي تؤثر على هذه العملية توازن IOST للعقدة، وتكرار التقييمات الجيدة، والسلوكيات السابقة.

بالإضافة إلى ذلك، يتم اختيار المدققين بشكل عشوائي وخوارزمي، مما يسمح للمدققين الذين أثبتوا نجاحهم بالمشاركة جنبًا إلى جنب مع المصدقين الجدد.

من أجل تأمين المعاملات بشكل موثوق وسريع، يستخدم نظام إثبات الموثوقية أو المصداقية آلية عالية المستوى للتسامح مع الأخطاء البيزنطية، وكتل الدول الصغيرة، وبروتوكول الالتزام الذري، وبروتوكول التقسيم الديناميكي. مقارنة ببروتوكول PoW، يمكن لـ PoB تقليل متطلبات الذاكرة وتقليل نفقات الحساب والتكوين.

الهدف من آلية الإجماع هذه هو تحقيق اعتماد البلوك تشين على نطاق واسع أثناء استخدام تقنية اللامركزية للبلوك تشين للقضاء على الأطراف الثالثة وزيادة قيمة الشبكة لجميع المشاركين.

- إثبات الأهمية Proof of Importance (PoI)

كان NEM أول من ابتكر إثبات الأهمية (أو PoI ، وهو اختصار لـ Proof of Importance)، وهي طريقة إجماع تستخدم لتحديد أعضاء الشبكة المؤهلين لإضافة كتلة إلى البلوك تشين، وهي عملية سماها NEM بـ Harvest.

يُسمح للعقد بتلقي رسوم المعاملات في كتلة مقابل "حصادها". تتمتع الحسابات ذات الدرجة الأعلى من الأهمية بفرصة أفضل للاختيار من بينها للحصاد بالجملة.

تعطي طريقة إثبات الأهمية الأولوية للمعدنين بناءً على عدد وحجم المعاملات التي تتم من محافظهم، من أجل مكافأة المستخدمين على تداول العملات المشفرة بنشاط. يمكن أن يؤخذ هذا النظام المعني في الاعتبار المعلمات الإضافية، مثل المحافظ التي يتم إجراء المعاملات منها وإليها.

من الممكن أيضًا استخدام مزيج من إثبات الأهمية وإثبات الحصة وإثبات العمل. عند تحديد أولويات التعدين، يمكن للخوارزمية أن تأخذ في الاعتبار معاملات المحفظة ومقدار عملات البيتكوين المملوكة.

يهدف إثبات الأهمية إلى معالجة العيوب التي تؤثر على مفهوم إثبات الحصة من خلال تحديد دعم الشبكة الكامل للحساب. يتم تحقيق ذلك من خلال مراعاة ثلاثة عوامل: الاستحواذ، وشركاء المعاملة، وكمية ومقدار المعاملات على مدار الثلاثين يومًا السابقة.

- إثبات الولاء Proof of Devotion (PoD)

PoD (اختصار لـ Proof of Devotion) هي آلية إجماع مماثلة لإثبات الأهمية (PoI)، حيث يستخدم كلاهما نظام تصنيف لتحديد المؤهل للتحقق من صحة الكتل واقتراحها بناءً على مجموعة من المعايير. في نقاط البيع، يتم تحديد أهلية الحساب من خلال مستوى التأثير الخاص به، والذي يعتمد على السيولة وفروق الأسعار.

تستخدم هذه الخوارزمية NR (اختصار لـ Nebulas Rank، وهو نظام قياس القيمة للتطبيقات على البلوك تشين) كمقياس للقيمة لتحديد الحسابات ذات الالتزام القوي بالبيئة ومنحها فرصة متساوية للمساءلة.

كما أنه يدمج العقوبات الاقتصادية لـ PoS (إثبات الحصة) لتجنب أي ضرر متعمد لشبكات البلوك تشين العامة، مما يسمح بمرونة النظام البيئي. تتمثل الاختلافات الرئيسية بين PoS و PoI في سرعة إجماع أسرع وقدرة أكبر على مكافحة الغش.

تختار طريقة PoD الحسابات ذات التأثير البيئي القوي، على غرار عملية إجماع PoI التي تختار حسابات مهمة جدًا. يتمثل التمييز في أن PoD يسمح للحسابات المختارة بالحصول على الحق المحاسبي مع فرصة متساوية للمشاركة في إنشاء كتل جديدة، وتجنب الاحتمال المنحرف الذي يمكن أن يؤدي إلى الاحتكار.

"باختصار، نظرًا للفجوة بين خوارزميات الإجماع الشائعة الاستخدام وأهدافنا، اقترحنا خوارزمية PoD (إثبات الولاء) لدمج PoI (إثبات الأهمية)، الذي يقيم التأثير العام للحساب، مع PoS، والذي يتضمن عقوبات اقتصادية صارمة. تعزز PoS عدم رجوع PoI، بينما تحتوي PoI على العكس من احتكار PoS، مما يسهل التطور الحر والسريع للبيئة. "

الوثيقة التقنية لـ Nebulas.

- إثبات التخزين Proof of Storage (PoS)

إثبات التخزين (أو PoS، اختصارًا لـ Proof of Storage) هو طريقة إجماع تتحقق من سلامة الملف البعيد. يتم تحقيق ذلك عن طريق إرسال نسخة مشفرة من البيانات إلى خادم ثم استخدام بروتوكول استجابة التحدي للتحقق من سلامة البيانات. عند تقييم كفاءة خادم التخزين السحابي، يتم استخدام هذه المنهجية عادةً.

يتم استخدام هذا النوع من آلية الإجماع بشكل خاص بواسطة Filecoin.