آلية الإجماع هي البروتوكول الذي من خلاله تتوصل شبكة موزعة من أجهزة الكمبيوتر (العُقد) إلى اتفاق بشأن الحالة الراهنة لسجل مشترك دون الاعتماد على سلطة مركزية. في أنظمة سلسلة الكتل (البلوك تشين)، تحل آليات الإجماع التحدي الأساسي للحوسبة الموزعة: كيف يمكن لآلاف العُقد المستقلة، والتي قد تكون متنافسة، أن تتفق على صحة المعاملات، وترتيب حدوثها، والحالة الراهنة للنظام - كل ذلك دون وجود منسق موثوق به؟
يجب أن توازن آليات الإجماع بين ثلاث خصائص أساسية. يضمن الأمان اتفاق جميع العقد النزيهة على الحالة نفسها، وعدم قبول المعاملات غير الصالحة (مثل الإنفاق المزدوج). أما الحيوية فتضمن استمرار النظام في معالجة المعاملات الجديدة وإحراز التقدم حتى في حال تعطل بعض العقد أو سلوكها الضار. وتحدد قدرة تحمل الأعطال عدد العقد المسموح لها بالتعطل أو السلوك الضار مع استمرار عمل النظام بشكل صحيح. وتُجري آليات الإجماع المختلفة مفاضلات متباينة بين هذه الخصائص، إلى جانب اعتبارات عملية مثل كفاءة الطاقة، والإنتاجية، وسرعة الحسم، واللامركزية.
تُعدّ آليتا إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS) الآليتين الرئيسيتين لآليات الإجماع في العملات الرقمية. تتطلب آلية إثبات العمل، المستخدمة في بيتكوين ولايتكوين، من المعدنين استهلاك طاقة حاسوبية لحلّ ألغاز التشفير، مما يجعل الهجمات عليها مكلفة للغاية. أما آلية إثبات الحصة، المستخدمة في إيثيريوم وكاردانو وسولانا، فتتطلب من المدققين تجميد العملات الرقمية كضمان، حيث يختار البروتوكول منتجي الكتل بما يتناسب مع حصصهم. وتحقق آلية إثبات الحصة مستوى أمان مماثلاً مع استهلاك طاقة أقل بنسبة تزيد عن 99% مقارنةً بآلية إثبات العمل.
تصميم المستقبل أسرى الحرب و نقاط البيع، يشمل السوق المتفق عليه دليل التفويض الممنوح (دبوس)بروتوكولات تحمل الأخطاء البيزنطية (BFT)، إثبات التاريخ (PoH)، إثبات السلطة (PoA)، وتوافق الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG)، وآليات هجينة تجمع عناصر من مناهج متعددة. كل منها مُحسَّن لحالات استخدام محددة: بروتوكولات BFT من أجل سرعة الوصول إلى البيانات النهائية في الشبكات المُرخَّصة، وPoW من أجل أقصى مقاومة للرقابة، ومتغيرات PoS لتحقيق التوازن بين اللامركزية والأداء.
الأصل والتاريخ
1982: نشر كلٌّ من ليزلي لامبورت وروبرت شوستاك ومارشال بيس بحثًا بعنوان "مشكلة الجنرالات البيزنطيين"، تناولوا فيه تحدي التوصل إلى توافق في الآراء في ظل وجود جهات خبيثة. وقد أرست هذه الورقة البحثية الإطار النظري لجميع آليات التوافق في تقنية البلوك تشين.
1985: أثبت فيشر ولينش وباترسون نتيجة استحالة التوافق الحتمي: إذ يستحيل ضمان التوافق الحتمي في الشبكات غير المتزامنة تمامًا حتى مع وجود عملية واحدة معيبة. وتُشكّل هذه النتيجة الأساسية أساس تصميم جميع بروتوكولات التوافق.
1999: نشر ميغيل كاسترو وباربرا ليسكوف بحثًا بعنوان "التسامح العملي مع الأخطاء البيزنطية" (PBFT)، موضحين أن توافق BFT يمكن أن يعمل بكفاءة في الممارسة العملية مع 3f+1 عقدة تتحمل f من الأخطاء البيزنطية.
2008: قدّم ساتوشي ناكاموتو آلية إثبات العمل (Proof of Work) لشبكة بيتكوين، جامعًا بين ألغاز حسابية شبيهة بخوارزمية هاشكاش وبنية بيانات سلسلة الكتل والحوافز الاقتصادية. وكانت هذه أول آلية إجماع تثبت فعاليتها على نطاق عالمي دون الحاجة إلى أطراف موثوقة.
2012: قدمت منصة بيركوين إحدى أولى آليات إثبات الحصة، حيث تم اختيار منتجي الكتل جزئيًا بناءً على "عمر العملة" (المبلغ المودع مضروبًا في مدة الاحتفاظ). ورغم بدائيتها وفقًا للمعايير اللاحقة، إلا أنها أثبتت مفهوم إثبات الحصة.
2014: قدّم دانيال لاريمر آلية إثبات الحصة المفوضة (DPoS) في منصة BitShares، حيث يصوّت حاملو الرموز لمجموعة صغيرة من المندوبين الذين ينتجون الكتل. وقد مثّل هذا تنازلاً عن اللامركزية مقابل زيادة الإنتاجية.
2017: أصبح بروتوكول أوروبروس (كاردانو) أحد أوائل آليات إثبات الحصة (PoS) التي حظيت ببراهين أمنية رسمية خاضعة لمراجعة النظراء، ونُشرت في مؤتمر CRYPTO. وبدأ إيثيريوم جهوده البحثية متعددة السنوات (كاسبر) نحو الانتقال من إثبات العمل (PoW) إلى إثبات الحصة (PoS).
2020: تم إطلاق Solana مع Proof of History، وهي آلية جديدة تقوم بإنشاء ترتيب زمني تشفيري قابل للتحقق قبل الإجماع، بهدف تمكين الإنتاجية العالية مع تقليل تكاليف الاتصال مقارنة بـ BFT التقليدي.
2022 (سبتمبر): أكملت إيثيريوم عملية "الدمج"، حيث انتقلت من آلية إثبات العمل إلى آلية إثبات الحصة. وكان هذا من بين أكبر تغييرات آليات الإجماع في تاريخ البلوك تشين من حيث قيمة الشبكة المتأثرة، كما أنه خفض استهلاك إيثيريوم للطاقة بأكثر من 99.9%.
2023-2026: تنوّعت أبحاث الإجماع لتشمل بروتوكولات قائمة على الرسوم البيانية الموجهة غير الدورية (مثل Narwhal-Tusk وBullshark)، وإعادة التخزين (EigenLayer التي تسمح بإعادة استخدام إيثيريوم المخزن لأنظمة إجماع متعددة)، والإجماع المعياري (فصل الترتيب عن التنفيذ). وقد أحرز باحثو إيثيريوم تقدماً في العمل على الإجماع المتعلق بـ Danksharding لتوسيع نطاق توفر البيانات. نما إجمالي إيثيريوم المخزن بشكل كبير خلال هذه الفترة، متجاوزاً ما يقارب 39-40 مليون إيثيريوم (حوالي 32% من المعروض المتداول) بحلول منتصف عام 2026، مدفوعاً جزئياً بصناديق المؤشرات المتداولة لإيثيريوم الفورية التي تدعم التخزين، واعتمادها من قبل خزائن الشركات.
بعبارات بسيطة
آلية الإجماع أشبه بطريقة تُمكّن ألف شخص غريب من الاتفاق على نتيجة مباراة ما في غياب مُسجّل نتائج رسمي. يشاهد الجميع المباراة بشكل مستقل، وتضمن آلية الإجماع حصولهم جميعًا على النتيجة نفسها، حتى وإن كذب بعض المشاهدين بشأن ما شاهدوه.
تخيّل نظام إثبات العمل كمنافسة يتنافس فيها المشاركون لحلّ ألغاز صعبة. أول من يحلّ اللغز يُعلن الصفحة التالية في سجلّ النتائج، ويتحقق باقي المشاركين من صحة الحل. إنه نظام آمن لأن الغشّ أكثر تكلفة من اللعب النظيف.
آلية إثبات الحصة أشبه باليانصيب، حيث تتناسب فرصك في الفوز طرديًا مع عدد التذاكر (العملات المُودعة) التي تمتلكها. ويحصل الفائزون على تسجيل المجموعة التالية من المعاملات. أما في حالة الغش، فتُتلف تذاكرهم. وتنجح هذه الآلية لأن للمُدقّقين مصلحة مباشرة في نجاح العملية.
آليات الإجماع المختلفة تشبه أنظمة الانتخابات المختلفة: بعضها يشبه الديمقراطية المباشرة (يصوت الجميع على كل قرار، بطيء ولكنه شامل)، وبعضها يشبه الديمقراطية التمثيلية (يصوت المندوبون نيابة عن المجموعات، أسرع ولكنه أكثر مركزية)، وبعضها يشبه أنظمة اليانصيب (اختيار عشوائي، فعال ولكنه يعتمد على عدالة القواعد).
هام: لا توجد آلية إجماع "أفضل" على الإطلاق. فلكل آلية توازنها الخاص بين الأمان والسرعة وكفاءة الطاقة واللامركزية والنهائية. ويُعدّ فهم هذه التوازنات أساسيًا لتقييم مشاريع البلوك تشين وأمان أصولك على مختلف الشبكات.
الميزات التقنية الرئيسية
دليل العمل (بو)
- يتنافس عمال المناجم للعثور على قيمة عشوائية (nonce) تنتج قيمة تجزئة أقل من القيمة المستهدفة (حل اللغز).
- يتم ضبط مستوى الصعوبة تلقائيًا للحفاظ على أوقات إنشاء الكتل متسقة (بيتكوين: 10 دقائق، لايتكوين: 2.5 دقيقة)
- تتناسب درجة الأمان طرديًا مع معدل التجزئة الإجمالي - فكلما زادت الطاقة المستهلكة، زادت صعوبة الهجوم.
- يتطلب هجوم بنسبة 51% السيطرة على غالبية قوة التعدين (التكلفة التقديرية: مليارات الدولارات لبيتكوين، بالنظر إلى تكاليف الأجهزة والطاقة الحالية).
- قاعدة أطول سلسلة: تُعتبر السلسلة التي تحتوي على أكبر قدر من العمل المتراكم هي السلسلة الصحيحة.
- تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، لكنها تتمتع بواحدة من أطول سجلات الأداء الأمني المثبتة على نطاق واسع
إثبات الحصة (بوس)
- يقوم المدققون بتجميد (تخزين) العملات المشفرة كضمان للمشاركة في إنتاج الكتل.
- يتم اختيار مُقترحي الكتل بشكل شبه عشوائي، مع مراعاة وزن كل اقتراح بناءً على قيمة الحصة.
- يتم معاقبة المدققين الذين يوقعون على كتل غير صالحة أو يوقعون بشكل مزدوج (يخسرون جزءًا من حصتهم).
- أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة بنسبة تزيد عن 99% من تقنية إثبات العمل، مع السعي لتحقيق مستوى أمان مماثل.
- الأنواع المختلفة: إثبات الحصة النقي (إيثيريوم)، إثبات الحصة المُعيّن (بولكادوت)، إثبات الحصة السائل (تيزوس)
كيف يعمل إجماع إثبات الحصة في إيثيريوم؟
- يقوم المدققون بإيداع ETH لتفعيل المدقق (32 ETH لكل مدقق تاريخيًا، على الرغم من أن ترقية Pectra رفعت الحد الأقصى للرصيد الفعال لكل مدقق إلى 2,048 ETH، مما يتيح التوحيد).
- يتم تقسيم الوقت إلى فترات زمنية (12 ثانية) وفترات زمنية (32 فترة زمنية = 6.4 دقيقة).
- لكل خانة، يتم اختيار مدقق واحد عشوائيًا كمقترح للكتلة
- يقوم المُقترح بإنشاء كتلة تحتوي على معاملات ويقترحها على الشبكة
- يتم تعيين لجنة من المدققين للتصديق (التصويت) على صحة الكتلة المقترحة.
- إذا شهد عدد كافٍ من أعضاء اللجنة، تتم إضافة الكتلة إلى السلسلة
- بعد حوالي دورتين، تصبح الكتلة "نهائية" - غير قابلة للعكس في ظل ظروف الشبكة العادية
- يحصل المدققون على مكافآت مقابل اقتراحهم وتصديقهم، ويواجهون عقوبات صارمة بسبب السلوكيات الخبيثة.
- يصوّت حاملو الرموز لمجموعة محدودة من المندوبين/الشهود (عادةً ما يتراوح عددهم بين 20 و30، على الرغم من أن هذا يختلف باختلاف السلسلة) الذين ينتجون الكتل
- يوفر إنتاجية عالية جدًا نظرًا لصغر مجموعة المدققين
- أقل لامركزية من إثبات العمل أو إثبات الحصة البحت – غالباً ما تتركز الحوكمة بين كبار حاملي الرموز المميزة.
- تستخدمها كل من EOS وTRON وBNB Chain (بشكل هجين يعتمد على آلية إثبات السلطة).
التسامح مع الخطأ البيزنطي (BFT)
- تتطلب بروتوكولات BFT الكلاسيكية ما يقرب من ثلثي المدققين النزيهين للوصول إلى توافق في الآراء
- توفير نهائية سريعة، وغالبًا ما تكون حتمية – بمجرد تثبيت كتلة في ظل الظروف العادية، لا يُتوقع التراجع عنها.
- يتناسب تعقيد الاتصال تقريبًا بشكل تربيعي مع عدد المدققين (O(n²)) في التصميمات الكلاسيكية، الأمر الذي حدّ تاريخيًا من أحجام مجموعات المدققين العملية، على الرغم من أن البروتوكولات الأحدث عملت على تخفيف هذا القيد.
- يستخدمها CometBFT (Cosmos)، وبصيغ معدلة من قبل شبكات مثل Sui، والعديد من سلاسل الكتل المُرخصة.
إثبات التاريخ (PoH)
- ساعة تشفيرية تُنشئ تسلسلًا قابلًا للتحقق من الأحداث قبل التوصل إلى توافق في الآراء
- يستخدم خوارزمية التجزئة SHA-256 المتكررة لإثبات انقضاء فترة زمنية محددة بين الأحداث
- يهدف إلى تقليل تكاليف الاتصال المتعلقة بالإجماع عن طريق ترتيب المعاملات مسبقًا باستخدام الجدول الزمني لـ PoH
- تستخدمها سولانا بالاشتراك مع آلية تصويت على غرار BFT (برج BFT) لتحقيق توافق عالي الإنتاجية
إيجابيات - سلبيات
| المزايا | عيوب |
|---|---|
| أمان إثبات العمل: سجل حافل بالأمان المثبت على نطاق واسع (لم تتعرض عملة البيتكوين قط لهجوم ناجح على مستوى الإجماع)؛ مقاومة عالية للرقابة | طاقة إثبات العمل: تستهلك شبكة بيتكوين ما يقارب 150-175 تيراواط/ساعة سنويًا وفقًا لتقديرات حديثة، وهو ما يعادل استهلاك دولة متوسطة الحجم؛ ولا تزال المخاوف البيئية قائمة. |
| كفاءة إثبات الحصة: تستهلك طاقة أقل بنسبة تزيد عن 99% مقارنةً بإثبات العمل؛ ويمكن تشغيل أجهزة التحقق على أجهزة استهلاكية في كثير من الحالات. | مركزية إثبات الحصة: قد يؤدي تركيز الثروة إلى مركزية الحصة؛ حيث تركز بروتوكولات التخزين السائل حصة كبيرة من الحصة في عدد قليل من المزودين. |
| نهائية BFT: نهائية سريعة، وغالبًا ما تكون حتمية - المعاملات غير قابلة للعكس بشكل عام بعد وقت قصير من التوصل إلى الإجماع | قابلية التوسع في BFT: تتناسب تكلفة الاتصال في التصاميم التقليدية تقريبًا مع مربع المسافة، مما يحد تاريخيًا من مجموعات المدققين إلى أعداد أصغر. |
| سرعة إثبات الحصة المفوضة: تتيح مجموعات المدققين الصغيرة إنتاجية عالية جدًا مع أوقات إنشاء كتل سريعة. | مركزية إثبات الحصة المفوضة: مجموعة صغيرة من المندوبين أقل لامركزية بشكل ملحوظ من آلاف المعدنين الذين يستخدمون إثبات العمل أو مدققي إثبات الحصة. |
| التنوع: تتيح مناهج الإجماع المتعددة إمكانية تحسين سلاسل الكتل لتناسب حالات استخدام مختلفة | التعقيد: يتطلب تقييم أمن الإجماع فهمًا تقنيًا عميقًا؛ وغالبًا ما تحجب الادعاءات التسويقية المقايضات الحقيقية. |
| الابتكار: يستمر البحث المستمر (الرسم البياني الموجه غير الدوري، وإعادة التقييم، والتوافق المعياري) في دفع الحدود | أساليب الهجوم الاقتصادي: تواجه أنظمة نقاط البيع مخاطر فريدة مثل الهجمات بعيدة المدى، واحتكارات المدققين، وطحن الحصص. |
خدمات إدارة المخاطر
تقييم أمن الإجماع
- تحقق من إجمالي الأمن الاقتصادي: بالنسبة لآلية إثبات العمل (PoW)، معدل التجزئة الإجمالي وتكلفة الهجوم المقدرة؛ بالنسبة لآلية إثبات الحصة (PoS)، القيمة الإجمالية للرهان.
- تحقق من عدد المدققين/المعدنين المستقلين - فزيادة العدد تعني عمومًا أمانًا أكبر، على الرغم من أن التركيز بين عدد قليل من المشغلين الكبار أهم من العدد الإجمالي.
- فهم نموذج الحسم: الاحتمالي (إثبات العمل، انتظار التأكيدات) مقابل الحتمي أو شبه الحتمي (BFT، إثبات الحصة مع أدوات الحسم)
- تقييم توزيع المدققين: التركيز الجغرافي، وتركيز الكيانات، وتركيز الحصص
مخاطر رهن الأصول في نظام إثبات الحصة
- تقليل المخاطر: قد يفقد المدققون الذين يسيئون التصرف الأصول المودعة، وتعتمد شدة الخسارة على نوع المخالفة.
- يقلل التخزين السائل من مخاطر التخفيضات بالنسبة للمُخزّنين الأفراد، ولكنه يُدخل مخاطر العقود الذكية.
- تُعد إدارة مفاتيح التحقق أمرًا بالغ الأهمية، إذ يمكن أن تؤدي المفاتيح المخترقة إلى عمليات قطع أو سرقة.
- استخدم مزودي خدمات التخزين الموثوق بهم أو مدققي الأجهزة ذوي السجلات الحافلة بالنجاح.
51٪ Attack الاجتماعي
- إثبات العمل: يُعدّ الحصول على 51% من قوة التجزئة مكلفًا للغاية بالنسبة للسلاسل الرئيسية، ولكنه أثبت جدواه بالنسبة للسلاسل الأصغر.
- إثبات الحصة: قد يُهدد الحصول على ما يقارب ثلث الحصة استمرارية بعض التصاميم؛ إذ ستكون هناك حاجة إلى حصة أكبر بكثير لإنشاء الكتل بشكل مباشر، وتختلف العتبات الدقيقة باختلاف البروتوكول.
- لا تعتمد أبدًا على أمان سلاسل العملات ذات رأس المال الصغير لإجراء معاملات عالية القيمة
- انتظر المزيد من التأكيدات بشأن سلاسل الكتل ذات الأمن الاقتصادي المنخفض
الصلة الثقافية
تُعدّ آليات الإجماع موضوعًا لأحد أكثر النقاشات حدةً في عالم العملات الرقمية: إثبات العمل مقابل إثبات الحصة. يدافع أنصار بيتكوين عن إثبات العمل باعتباره آلية الإجماع الوحيدة الآمنة واللامركزية، بحجة أن استهلاك الطاقة يوفر ضمانًا أمنيًا قائمًا على التكلفة المادية. في المقابل، يرى أنصار إيثيريوم وإثبات الحصة أنه يمكن تحقيق مستوى أمان مماثل بشكل أكثر استدامة من خلال الحصة الاقتصادية.
كان اندماج إيثيريوم في سبتمبر 2022 لحظة ثقافية فارقة، إذ أثبت الانتقال الناجح لشبكة تزيد قيمتها عن 100 مليار دولار من آلية إثبات العمل (PoW) إلى آلية إثبات الحصة (PoS) إمكانية إجراء تغييرات جوهرية في آلية الإجماع دون تعطيل العمليات الجارية. وشهد الخطاب البيئي تحولاً كبيراً، حيث أصبح خفض استهلاك الطاقة الهائل في إيثيريوم نقطة محورية في النقاشات المؤسسية حول تبني هذه التقنية.
أصبح مصطلح "المشاركة الفعّالة" مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بآلية إثبات الحصة، إذ يُجسّد فكرة أن المُدقّقين الذين يُراهنون برأس مالهم الخاص لديهم حافز اقتصادي للتصرف بنزاهة. في المقابل، يُؤطّر بعض مُؤيدي آلية إثبات العمل فلسفتهم على أنها تُرسّخ الأمن في الفيزياء بدلًا من الاقتصاد فقط.
تُشير آلية الإجماع التي يختارها المشروع إلى قيمه وأولوياته للمجتمع. فآلية إثبات العمل (PoW) تُشير إلى التزامٍ بأقصى قدرٍ من اللامركزية وأمانٍ مُثبت. أما آلية إثبات الحصة (PoS) فتُشير إلى توازنٍ بين الأمان والاستدامة. بينما تُشير آلية إثبات الحصة المفوضة (DPoS) إلى تفضيل الأداء على اللامركزية.
أمثلة من العالم الحقيقي
إثبات العمل في البيتكوين
السيناريو: يحتاج البيتكوين إلى معالجة المعاملات العالمية بضمان أمني قوي ومُختبر جيدًا.
التنفيذ: تتنافس مئات الآلاف من أجهزة تعدين العملات الرقمية ASIC حول العالم لحل ألغاز تجزئة SHA-256. وقد تراوح معدل التجزئة الإجمالي بين 700 و1,000 إكساهاش/ثانية تقريبًا خلال العام الماضي، مما يجعل هجومًا بنسبة 51% يتطلب كمية هائلة ومتزايدة باستمرار من الأجهزة والكهرباء.
النتيجة: يعمل البيتكوين بشكل متواصل منذ عام 2009 دون أي هجوم ناجح على مستوى الإجماع. تمثل بنية التعدين الخاصة بالشبكة وقيمة المعاملات اليومية مبالغ ضخمة، مع العلم أن الأرقام الحالية الدقيقة تتغير تبعًا لسعر العملة ونشاط الشبكة - لذا يُنصح بالتحقق من مصادر مباشرة مثل Blockchain.com أو Glassnode للحصول على أحدث الأرقام بدلًا من الاعتماد على رقم ثابت.
إثبات الحصة في إيثيريوم (بعد الدمج)
السيناريو: كان على إيثيريوم توسيع نطاق أمانه مع تقليل بصمته البيئية بشكل كبير مقارنة باستهلاكه السابق للطاقة في نظام إثبات العمل (PoW).
التنفيذ: أدى دمج الشبكة (سبتمبر 2022) إلى استبدال المعدنين بمُدقِّقين يقومون بتخزين الإيثيريوم (32 إيثيريوم لكل مُدقِّق تاريخيًا، مع إمكانية التجميع حتى 2,048 إيثيريوم بعد عملية بيكترا). ويؤمِّن أكثر من مليون مُدقِّق الشبكة حاليًا. وتوفر آلية التحقق النهائي (كاسبر إف إف جي) التحقق النهائي بعد حوالي دورتين (حوالي 12-13 دقيقة).
النتيجة: انخفض استهلاك الطاقة في شبكة إيثيريوم بأكثر من 99% بعد عملية الدمج. وشهد إجمالي الإيثيريوم المُودع نموًا كبيرًا منذ ذلك الحين، ليصل إلى ما يقارب 39-40 مليون إيثيريوم (بقيمة تتراوح بين 80 و115 مليار دولار أمريكي، حسب سعر الإيثيريوم في أي وقت) بحلول منتصف عام 2026، مما يوفر أمانًا اقتصاديًا كبيرًا. وقد أثبت نجاح عملية الدمج أن التحولات الكبيرة من آلية إثبات العمل (PoW) إلى آلية إثبات الحصة (PoS) ممكنة للشبكات الكبيرة ذات القيمة العالية.
سولانا دليل على التاريخ + برج بي إف تي
السيناريو: كانت سولانا بحاجة إلى آلية توافق قادرة على تحقيق إنتاجية عالية جدًا للتطبيقات التي تعمل في الوقت الفعلي.
التنفيذ: تُنشئ خوارزمية إثبات التاريخ ترتيبًا زمنيًا مشفرًا قبل حدوث الإجماع، بهدف تقليل عبء الاتصال في خوارزمية BFT التقليدية. تستخدم خوارزمية Tower BFT التسلسل الزمني لإثبات التاريخ كمصدر للساعة، مما يُمكّن المدققين من التصويت على الكتل بكفاءة.
النتيجة: تختلف معدلات نقل البيانات وأوقات إتمام المعاملات في سولانا باختلاف ظروف الشبكة ومنهجية القياس؛ وتختلف الأرقام التي تُبلغ عنها جهات التتبع المختلفة اختلافًا كبيرًا، لذا يُنصح بمراجعة لوحة تحكم مباشرة (مثل مستكشف سولانا أو مصدر مثل سولانا كومباس) للاطلاع على الأرقام الحالية بدلًا من الاعتماد على رقم ثابت. ومن عيوب سولانا مقارنةً بإيثيريوم، ارتفاع متطلبات الأجهزة اللازمة لمُدقّقي سولانا.
كوزموس كوميت بي إف تي (نعناع رقيق)
السيناريو: كان نظام Cosmos البيئي بحاجة إلى محرك إجماع يمكنه توفير نتائج نهائية سريعة لسلاسل الكتل الخاصة بالتطبيقات.
التنفيذ: تستخدم خوارزمية CometBFT آلية إجماع BFT التي تتطلب موافقة ثلثي المدققين تقريبًا لضمان نهائية الكتل. وتدير كل سلسلة من سلاسل Cosmos (Cosmos Hub، وOsmosis، وInjective، وغيرها) مجموعة مدققين خاصة بها، ويبلغ عددها عادةً بضع مئات.
النتيجة: تتميز المعاملات على سلاسل CometBFT بسرعة إتمامها (عادةً ما تُسجل في غضون ثوانٍ معدودة) دون أي إعادة تنظيم متوقعة للسلسلة في الظروف العادية. ويتمثل المقابل في حجم مجموعة المدققين المحدود نسبيًا لكل سلسلة، وحاجة كل سلسلة إلى بناء أمنها الاقتصادي بشكل مستقل.
جدول المقارنة
| الميزات | إثبات العمل (بيتكوين) | إثبات الحصة (إيثيريوم) | DPoS (EOS/TRON) | بي إف تي (كوزموس) | PoH+BFT (سولانا) |
|---|---|---|---|---|---|
| استخدام الطاقة | مرتفع (حوالي 150-175 تيراواط ساعة/سنة وفقًا للتقديرات الحديثة) | منخفض جدا | منخفض جدا | منخفض جدا | منخفض |
| المدققون/المعدنون | عدد كبير ومتقلب للغاية من أجهزة التعدين | أكثر من مليون مثيل للتحقق | مجموعات المندوبين الصغيرة (عشرات) | مئات قليلة لكل سلسلة | آلاف قليلة |
| النهائية | احتمالي (عادةً ما يستغرق حوالي 60 دقيقة للحصول على درجة عالية من التأكيد) | شبه حتمي (حوالي 12-13 دقيقة للوصول إلى النتيجة النهائية الكاملة) | سريع (ثواني) | سريع (بثواني من رقم واحد) | سريع (من أقل من ثانية إلى بضع ثوانٍ، ويختلف حسب التقرير) |
| تكلفة الهجوم | مليارات الدولارات في المعدات والطاقة المستمرة | مبلغ كبير جداً ($) من الإيثيريوم المودع | سعر منخفض نسبياً بالدولار الأمريكي (بالعملات الرقمية). | سعر منخفض نسبياً بالدولار الأمريكي (بالعملات الرقمية). | كبيرة نسبياً (بالدولار الأمريكي)، وتختلف |
| لامركزية | عالي جدا | مرتفع | منخفض - معتدل | معتدل | معتدل |
الشروط ذات الصلة
- دليل العمل (بو) – آلية الإجماع التي يستخدمها البيتكوين والتي تتطلب من المعدنين حل الألغاز الحسابية.
- إثبات الحصة (بوس) – آلية توافق حيث يقوم المدققون بتجميد العملات المشفرة كضمان للمشاركة في إنتاج الكتل.
- تعدين – عملية المساهمة بقوة الحوسبة في شبكة إجماع إثبات العمل.
- المصادقة – عقدة تشارك في آلية إثبات الحصة أو آلية إجماع BFT عن طريق رهن الأصول وإنتاج/التحقق من صحة الكتل.
- التخفيض - آلية الجزاء في نظام إثبات الحصة التي تصادر الأصول المودعة من المدققين المخالفين.
- الحسم – النقطة التي تصبح عندها المعاملة غير قابلة للعكس، ويتم تحديدها بواسطة آلية الإجماع.
- التسامح البيزنطي – قدرة النظام على العمل بشكل صحيح حتى عندما يكون بعض المشاركين خبيثين.
- 51٪ Attack – هجوم يتم فيه استخدام أغلبية قوة الإجماع للتلاعب بسلسلة الكتل.
- منتج الكتلة - العقدة التي تم اختيارها بواسطة آلية الإجماع لإنشاء الكتلة التالية.
- التخزين – عملية تجميد العملات المشفرة للمشاركة في إجماع إثبات الحصة وكسب المكافآت.
الأسئلة الشائعة
س: ما الفرق بين إثبات العمل وإثبات الحصة؟ ج: تتطلب آلية إثبات العمل (PoW) من المعدنين حلّ ألغاز حسابية باستخدام الكهرباء وأجهزة متخصصة. بينما تتطلب آلية إثبات الحصة (PoS) من المدققين تجميد العملة المشفرة كضمان. تهدف كلتا الآليتين إلى ضمان النزاهة - إثبات العمل من خلال تكلفة الطاقة، وإثبات الحصة من خلال حصة مالية معرضة لخطر التخفيض. يستهلك إثبات الحصة طاقة أقل بكثير - بنسبة تزيد عن 99% وفقًا لمعظم التقديرات.
س: ما هي آلية الإجماع الأكثر أماناً؟ ج: يتمتع نظام إثبات العمل (PoW) الخاص ببيتكوين بأطول سجل أمان على نطاق واسع بين الشبكات الرئيسية. بينما يوفر نظام إثبات الحصة (PoS) الخاص بإيثيريوم أمانًا قويًا باستهلاك طاقة أقل بكثير. يعتمد مصطلح "الأكثر أمانًا" على المعيار المستخدم: فنظام إثبات العمل (PoW) يتطلب تكلفة هجوم باهظة للغاية من حيث الأجهزة والطاقة، بينما يوفر نظام إثبات الحصة (PoS) أمانًا اقتصاديًا قويًا من خلال كمية كبيرة جدًا من القيمة المودعة.
س: هل يمكن لتقنية البلوك تشين تغيير آلية الإجماع الخاصة بها؟ ج: نعم، كما يتضح من عملية دمج إيثيريوم (من إثبات العمل إلى إثبات الحصة في سبتمبر 2022). مع ذلك، يتطلب الأمر تنسيقًا هائلاً، واختبارات مكثفة، وتوافقًا مجتمعيًا. استغرقت عملية انتقال إيثيريوم سنوات من البحث والتطوير قبل تنفيذها.
س: ما هي النهاية ولماذا هي مهمة؟ أ: تُعرف الحسمية بأنها اللحظة التي تصبح فيها المعاملة غير قابلة للعكس. يوفر إثبات العمل حسمية احتمالية (عالية جدًا ولكنها ليست يقينًا مطلقًا بعد عدد من التأكيدات). بينما يوفر كل من BFT وPoS مع أدوات الحسمية حسمية شبه حتمية في ظل ظروف الشبكة العادية. وبشكل عام، تُتيح الحسمية الأسرع تجربة مستخدم أفضل، وهي ذات أهمية بالغة لتطبيقات التمويل اللامركزي.
س: لماذا لا يمكن أن تحتوي سلاسل الكتل على آلية إجماع واحدة فقط؟ ج: تختلف متطلبات التطبيقات المختلفة. تستفيد مخازن القيمة عالية الأمان (مثل البيتكوين) من أمان آلية إثبات العمل (PoW) المثبتة منذ زمن طويل. غالبًا ما تحتاج منصات التمويل اللامركزي (DeFi) ذات الإنتاجية العالية إلى إجماع أسرع. تحتاج شبكات المؤسسات الخاصة إلى نماذج ثقة مختلفة. لا توجد آلية إجماع واحدة مثالية لجميع حالات الاستخدام.
س: ما المقصود بالتخفيض في آلية إثبات الحصة؟ أ: يُعدّ التخفيض عقوبةً يخسر بموجبها المدققون جزءًا من أصولهم المُودعة نتيجةً لسوء السلوك (مثل توقيع كتل متناقضة، أو الانقطاع عن الشبكة لفترات طويلة، وما شابه ذلك من انتهاكات). وهو يُشكّل جزءًا من ضمانة الأمن الاقتصادي لآلية إثبات الحصة: إذ يُخاطر المدققون بفقدان حصصهم إذا تصرفوا بطريقة غير نزيهة.
مصادر
- ناكاموتو، س.، "بيتكوين: نظام نقدي إلكتروني من نظير إلى نظير"
- وثائق إثبات الحصة في إيثيريوم
- لامبورت، شوستاك، بيس، "مشكلة الجنرالات البيزنطيين"
- وثائق CometBFT
- وثائق سولانا
- دمج إيثيريوم – https://ethereum.org/en/roadmap/merge/
- مؤشر كامبريدج لاستهلاك الكهرباء باستخدام البيتكوين – https://ccaf.io/cbnsi/cbeci
- بيانات البلوك تشين: لوحات معلومات عن تخزين الإيثيريوم ومعدل تجزئة البيتكوين
