شرح الإجماع في Hybrid PoW/PoS

مشاركة
Copied to clipboard!
شرح الإجماع في Hybrid PoW/PoS
الإستماع الى هذه المقالة
00:00 / 00:00

Author: Richard Red, Decred contributor.

تعمل آلية الإجماع الخاصة بالبلوكشين على ضمان وجود اتفاق (إجماع في الرأي) بين المشاركين على الحالة الحالية للبلوكشين. تحدد آلية الإجماع من هو قادر على إضافة كتل (مجموعات) جديدة من المعاملات وأحد أهدافها الأساسية هو ضمان عدم إعادة كتابة السلسلة.


الإجماع في إثبات العمل (PoW)

لا يمكن إضافة كتل جديدة في أي بلوكشين يعمل بخوارزمية إجماع إثبات العمل (مثل البيتكوين) إلا عن طريق المعدنين الذين يقومون بإستخدام الأجهزة القوية لتخمين إجابة بعض المسائل الرياضية. في كل مرة يقوم فيها عامل تعدين بإجراء تخمين صحيح يتمكن من إنشاء كتلة تقبلها الشبكة. على الرغم من أن عمال التعدين يمكنهم إختيار تعدين أي سلسلة إلا أن الشبكة لن تقبل سوى السلسلة التي تحتوي على إثبات العمل الأكثر تراكمًا (أي الأكثر تجزئة أو تخمينات) كسلسلة شرعية. هذا يعني أن عمال التعدين يتم تحفيزهم على التعدين على أطول سلسلة  وعندما يرون كتلة جديدة صالحة سيحاولون إيجاد الحل للكتلة التالية التي تسمح لهم بالبناء على أعلى الكتلة السابقة.

صعوبة إعادة كتابة البلوكشين هو ما يجعلها تعمل كدفتر للمعاملات المالية. عندما تظهر معاملة في كتلة تقوم بإرسال عملات إلى محفظة و كان هناك عدة كتل فوق تلك الكتلة (تأكيدات / confirmations) من غير المرجح أن تتم إعادة كتابة الكتلة (والمعاملة).

إذا كان الكيان يتحكم في قوة تجزئة كافية لتجاوز "السلسلة الصادقة" فيمكنه إعادة كتابة (أو إعادة تنظيم) البلوكشين من خلال التعدين على كتلة "قديمة" بدلاً من الكتلة الأخيرة. فيما يلي شرح مبسط لهذا النوع من الهجوم والذي يعرف أيضًا باسم الهجوم بنسبة 51٪:

يقوم المهاجم بدفع معاملات في الكتلة X عن طريق الإرسال الى منصة، ثم يبدأ في استخراج سلسلة متوازية في القطاع الخاص (لا يتم بث الكتل إلى الشبكة). بمجرد مرور العدد المطلوب من التأكيدات، يتداول المهاجم العملات  مقابل شيء آخر ويسحبها من المنصة. عندما يختفي السحب، يطلق السلسلة المتوازية، وإذا كان لديها كتل PoW أكثر من السلسلة الأصلية، ستقبلها الشبكة كسلسلة شرعية وإصدار للتاريخ يمثله السلسلة الأصلية (بما في ذلك إيداع المهاجم) سوف تختفي. ثم يصبح المهاجم حر في انفاق هذه العملات مره أينما شاء.

نظرًا لأن عمال التعدين هم الكيانات الوحيدة التي يمكنها إضافة كتل مباشرة إلى السلسلة التي تعمل بخوارزمية إثبات العمل (PoW) فهذا يمنحهم دورًا قويًا في الحوكمة. لكي يتم اعتماد أي تغيير في قواعد إجماع الشبكة  يجب أن يحظى بدعم غالبية قوة التجزئة. يتطلب السوفت فورك عددًا كافيًا من عمال التعدين  للتعرف على مجموعة قواعد جديدة حتى يتمكن المستخدمون من التعامل ويتوقعوا معالجة معاملاتهم بشكل صحيح وإدراجها في كتل. بينما الهارد فورك  من شأنه أن يقسم الشبكة إلى مكونين  ومن خلال القاعدة المقبولة عمومًا المتمثلة في السلسلة التي بها أغلب إثبات العمل هي السلسلة الصحيحة التي يجب اتباعها  فإن عمال التعدين يقررون أي واحد منهم مقبول كمشروع.


الإجماع في إثبات الحصة (PoS)

إجماع إثبات الحصة (PoS) هي  طريقة بديلة لتحديد من يمكنه إضافة كتل جديدة والتحقق من الحالة الحالية للبلوكشين. بدلا من أن يتنافس عمال التعدين على حل مشكلة رياضية،  يتم تحديد منتج الكتلة التالي من خلال عملية ما بناءًا على عدد العملات الرقمية الموجودة في محفظته أو التي قام بتخزينها. تثق هذه العملية في أن أصحاب الحصة الأكبر سيتخذون قرارات مسؤولة لكامل الشبكة.

تقوم خوارزمية إثبات الحصة بإلغاء الحاجة  إلى التعدين كثيف الاستخدام للطاقة لكن نقص الإنفاق الكبير على الطاقة يخلق مشكلة أخرى شار إليها أحيانًا باسم "nothing at stake". في حالة وجود سلسلة ناتجة عن فورك، في إثبات الحصة يتم تحفيز الـ forgers (في إثبات الحصة يتم إستخدام forgers بدلا من miners)  للتحقق من صحة الكتل على كلتا السلسلتين لأنه يكلفهم القليل جدًا للعمل على سلسلة إضافية ويمكنهم جمع المكافآت على كلا السلاسل. هذه مشكلة للشبكة لأنه من المفترض أن تكون هناك سلسلة واحدة فقط والاتفاق على حالة تلك السلسلة الفردية هو الغرض الكامل لآلية الإجماع.

إثبات الحصة أيضا  لديها مشكلة إضافية فيما يتعلق بتوزيع الرموز (الـ Tokens). يكون عمال التعدين (الـ Miners) الذين يعملون في إثبات العمل PoW لديهم تكاليف كبيرة (الأجهزة والكهرباء) ويجب عليهم عادةً بيع جزء كبير من عملاتهم الرقمية لتلبية تلك التكاليف. نتيجة لذلك تتوفر العديد من العملات الرقمية التي تم تعدينها  للشراء في السوق بدلاً من تخزينها بواسطة عمال التعدين. بينما في إثبات الحصة PoS تكون تكاليف التشغيل منخفضة للغاية لذلك لا يكون لديك نفس الضغط لبيع العملات التي تحصل عليها للحفاظ على الشبكة. يميل أصحاب الحيازات الكبيرة الذين يشاركون في إثبات الحصة PoS  إلى زيادة حصتهم من العملات المتداولة حيث يقومون بجمع المكافآت الجماعية ورسوم المعاملات من مستخدمي الشبكة. تم تشبيه هذا بالإقطاع  حيث يتم ملكية وتشغيل الشبكة بشكل فعال من قبل حاملي العملات ويدفع المستخدمون نوعًا من الإيجار لاستخدامها. عادة ما يكون هناك بعض القطع التي لا يمكن المشاركة بها مباشرة في إثبات الملكية.


المزج بين إثبات العمل و إثبات الحصة Hybrid PoW/PoS

إن الهدف من أنظمة إثبات العمل و إثبات الحصة المختلطة هو الحصول على فوائد النهج المعنية واستخدامها لموازنة نقاط الضعف لدى بعضها البعض. يعتبر Decred من بين عدد من العملات الرقمية القليلة التي تستخدم كل من إثبات العمل PoW و إثبات الحصة PoS  في أشكال يمكن التعرف عليها ودمجها معًا لإنتاج آلية إجماع متعددة العوامل أو مختلطة.

عملات Masternode تعتبر في بعض النواحي أيضًا هجينة  حيث أنها تحتوي على مكون إثبات معروف من إثبات العمل  يؤدي دورًا مشابهًا كما في البيتكوين ودورًا إضافيًا للعقد الخاصة. عادة ما يكون هناك شرط بأن تحتفظ هذه العقد الخاصة بقدر معين من العملة كضمان لإثبات أنها يمكن الوثوق بها لتعمل بما يحقق مصلحة الشبكة والتي تشبه الأساس المنطقي لإثبات الحصة PoS و تعتبر Dash  هي العملة الأصلية للـ Masternode و يتم الإشاره إلى هذا النموذج باسم إثبات الخدمة (Proof of Service). تركز هذه المقالة على العملات الهجينه  مع مكون إثبات الحصة   ولن تأخذ في الاعتبار مجموعة العملات التي تحاكي الـ Masternodes و إثبات الخدمة (Proof of Service).

يعمل مكون إثبات العمل PoW في Decred على غرار المشروعات الأخرى المستندة إلى PoW ويستخدم وظيفة تجزئة Blake-256. بينما يعتبر مكون إثبات الحصة PoS في Dacred والطريقة التي يتم إستخدامها به في السلسلة فريدًا جدًا ويستحق المزيد من التوضيح. 

للمشاركة في إثبات الحصة PoS الخاص بـ Dacred، يجب على حاملي العملات تأمين وحجز DCR الخاص بهم لشراء التذاكر. يتم تحديد سعر التذكرة الفردية بواسطة آلية شبيهة بالسوق حيث يهدف النظام إلى عدد معين من التذاكر المتاحة (40960) إذا كان هناك أكثر من الرقم المستهدف يرتفع السعر، وإذا كان هناك أقل ينخفض سعره. عندما يقوم شخص ما بشراء تذكرة يتم حجز الـ DCR الذي استخدموه (بمعنى أنه لا يمكنهم إنفاقه)  حتى يتم استدعاء تذكرتهم بشكل عشوائي للتصويت أو حتى تنتهي صلاحيتها بعد حوالي 142 يومًا.  يقدم هذا تكلفة الفرصة البديلة لـ PoS والتي تهدف إلى ضمان أن يكون ناخبو PoS يتمتعون بالحصة في اللعبة ويتصرفون في مصلحة الشبكة.

المشاركين في إثبات الحصة PoS (يشار إليهم أيضًا باسم الناخبين أو أصحاب المصلحة) ثلاثة أدوار متميزة:تلة التصويت والتصويت على التغييرات في قواعد الإجماع والتصويت على إدارة مستوى المشروع باستخدام نظام Politeia Proposal. أولها، تصويت الكتلة هو الطريقة التي يشارك بها ناخبو PoS شكل مباشر في الحفاظ على الإجماع.


التصويت على الكتل

عندما يجد عمال تعدين في إثبات العمل PoW كتلة صالحة، إنهم يبثونها على الشبكة ولكن لكي تعتبر تلك الكتلة صالحة يجب أن تشمل الأصوات بنسبة 3 على الأقل من 5 تذاكر تم اختيارها بشكل عشوائي. يبقي ناخبو PoS محافظهم مفتوحة ومستعدة للرد بالأصوات عند استدعاء تذاكرهم (أو إشراك مزودي خدمات التصويت للقيام بذلك نيابة عنهم).   عندما يتم استدعاء بطاقة PoS للتصويت والرد ، يتلقى مالكها مكافأة.

عند استدعاء التذاكر، يصوتون لقبول أو رفض المعاملات العادية للكتلة السابقة. لن تتعرف عقد الشبكة على كتلة جديدة صالحة حتى تشمل 3 أصوات على الأقل. إذا رفضت غالبية التذاكر المطلوبة التصويت على معاملات المجموعة السابقة  فسيتم إعادتها إلى الـ mempool. تشمل هذه المعاملات المنتظمة مكافأة عامل تعدين إثبات العمل PoW  ولكن ليس مكافأة الناخبين في إثبات الحصة PoS.

لذلك يمتلك ناخبو PoS القدرة على تجريد المكافآت من عمال التعدين دون التأثير على مكافآتهم الخاصة. هذا يحد من قدرة عمال التعدين في إثبات العمل (PoW) على الاعتراض على التغييرات في قواعد إجماع الشبكة  والتي يتم التصويت عليها من قبل أصحاب المصلحة. في الواقع،  يستطيع ناخبو PoS رفض أي نوع من أنواع السلوك الذي يكرهونه من خلال تبني سياسة التصويت "لا" عند اكتشاف سلوك خبيث أو غير فعال مما يمنع عمال التعدين  الفقراء من كتابة المعاملات واستلام المكافآت.

تعمل طبقة التحقق في إثبات الحصة (PoS) على تعزيز أمان الشبكة ومقاومة هجمات الأغلبية بشكل كبير.تتمثل الطريقة الشائعة لتنفيذ هجوم الأغلبية المزدوجة في إعادة كتابة سلسلة المفاتيح عن طريق استخراج سلسلة بديلة في السر ثم إطلاقها بعد فترة زمنية معينة والاستفادة من إلغاء المعاملات في السلسلة القديمة (أي عن طريق مضاعفة إنفاق مدخلاتهم).

نظرا لأن كتل Decred  تتطلب مدخلات من تذاكر تم اختيارها عشوائيًا، لا يمكن اعتبارها صالحة من قبل عمال PoW حتى يتلقوا هذا الإدخال. ولا يمكن لعمال PoW التعدين سراً ما لم يسيطروا أيضًا على نسبة كبيرة من التذاكر المتاحة(انظر هذه المقالات).

يزيد تصميم PoW / PoS المختلط بشكل كبير من تكاليف مهاجمة الشبكة نظرًا لوجود نظامين متميزين يجب التحايل عليهما من قبل المهاجمين. تم تكوين مكون إثبات الحصة (PoS) بحيث لا يمكن الحصول على التذاكر إلا ببطء شديد. يمكن شراء عدد محدود من التذاكر في كل كتلة / فاصل  ويؤدي شراء العدد الأقصى إلى زيادة السعر بشكل حاد. بالإضافة إلى ذلك،  بمجرد شراء هذه التذاكر فإن الأموال المستخدمة في شرائها سيتم حجزها لفترة ما مما يجعل المهاجم عرضة لأي انخفاض في قيمة عملاتهم المقفلة التي حدثت نتيجة للهجوم.

شرط أن يتم التصويت على كل كتلة من قبل أصحاب المصلحة الذين تم اختيارهم بشكل عشوائي يعني أنه يجب مشاركة البلوكشين مع جميع المشاركين حيث يتم تعدينها  ما يعزز أمان الشبكة. تم تصميم نظام Decred المختلط لمنح أصحاب المصلحة سلطة على عمال التعدين في إثبات العمل (PoW).


إجماع تغير التصويت

قررت Decred في بدايتها جعل أصحاب المصلحة في نقاط القوة حيث يكونوا هم القوة المهيمنة في صنع القرار في حوكمة البلوكشين. ومكتوب في قواعد الإجماع أن  إجراء التصديق للترقية  لا يمكن من خلاله نشر أي تغيير في قواعد إجماع الشبكة إلا بعد اجتيازه عملية التصويت. لا يمكن إجراء التغييرات إلا إذا تمت الموافقة عليها بنسبة 75٪ على الأقل من بطاقات التصويت. تبدأ هذه العملية بمجرد تشغيل نسبة معينة من عمال المناجم (95٪) والناخبين (75٪) لبرامج مطورة مع تغييرات كامنة على القواعد. إذا كان الاقتراح يحظى بتأييد 75٪ بعد فترة تصويت مدتها 4 أسابيع، يتم قبوله و إذا لم يحظى بهذه النسبة سيتم رفضة وإذا لم يكن لها أي من الأغلبية العظمى  تبدأ إعادة التصويت.  في حالة قبول الاقتراح، يتم تنشيط التغيير بعد شهر واحد.


شرح الإجماع في Hybrid PoW/PoS


إدارة المشروع: Politeia

يتم تقسيم مكافآت كتلة Decred  بين عمال تعدين إثبات العمل (PoW) بنسبة 60٪ و ناخبين إثبات الحصة (PoS) بنسبة 30٪ و الخزانة بنسبة 10٪  لتمويل تطوير البرمجيات مفتوحة المصدر التي تعزز من أهداف المشروع. يتمتع حاملو التذاكر بالسيادة على التصويت على كيفية إنفاق هذا الصندوق على الميزات التي يجب إضافتها وتحديد السياسة من خلال منصةPoliteia.


أفكار ختامية

بما أن ناخبي إثبات الحصة  (PoS) يحصلون على 30٪ من المكافأة الجماعية فلن يتمكنوا من الحفاظ على حصتهم النسبية في توزيع DCR ببساطة عن طريق تخزينها. تذهب غالبية وحدات DCR التي تم سكها حديثًا إلى عمال تعدين إثبات العمل (PoW)  في مقابل الدور الذي يلعبونه في تأمين الشبكة وتخفيف مشكلة "nothing at stake" في أنظمة PoS الخالصة. عادة ما يضطر عمال التعدين  إلى بيع جزء كبير من المكافآت التي يتلقونها لتغطية تكاليف التشغيل الخاصة بهم  مما يضمن توافر إمدادات عادلة من DCR في السوق.

تقدم البلوكشين الخاصة بـ Decred بنية فريدة وهي أحد أبرز الأمثلة على نظام PoW / PoS الهجين. بنفس الطريقة التي تعد بها المشروعات بتوافق آراء إثبات الحصة  (PoS) هي مجموعة عامة ذات اختلافات كبيرة في داخله. ستكون المشروعات المستقبلية التي تنشر مناهج PoW / PoS مختلطة فريدة من نوعها ولن تتبع بالضرورة الإطار المعتمد التقليدي.

Loading