الگوریتم اثبات اعتبار PoA چیست؟ همه چیز در رابطه با آن

با گسترش بلاکچین ها برای برنامه های کاربردی، توسعه دهندگان به دنبال راه های کارآمد تر برای دستیابی به اجماع هستند .فضای کریپتوکارنسی و نحوه معامله رمز ارزها، از زمان اولین تراکنش بلاکچین در شبکه بیت کوین تغییرات زیادی کرده است وهمراه با الگوریتم های معروف اثبات کار و اثبات سهام، مکانیسم های اجماع دیگری با روش های جایگزین برای دستیابی به اجماع در یک سیستم بلاکچین پیشنهاد شده است. الگوریتم اجماع اثبات اعتبار (PoA) شبیه به هر دو الگوریتم اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) است. این پروتکل جدید که به توان محاسباتی کمتری نیاز دارد، سطح معینی از تمرکز زدایی را با کارایی ترکیب می کند. با این الگوریتم، گره ها دیگر نیازی به حل مسائل پیچیده برای اعتبارسنجی بلوک ها ندارند. بنابراین الگوریتم اثبات اعتبار (PoA) بلاکچین های مقیاس پذیر را فعال می کند، زیرا از مجموعه ای از امکانات برای حفظ شبکه استفاده می کند. قابل توجه ترین پلتفرم با استفاده از الگوریتم VeChain ،PoA است.
البته لازم به ذکر است که، الگوریتم اجماع PoW که توسط بیت کوین استفاده می شود، مطمئن ترین الگوریتم موجود امروزی است. بیت کوین و همچنین سایر بلاک چین های مبتنی بر PoW از نظر تراکنش در ثانیه (TPS) عملکرد محدودی دارند. چنین محدودیتی به این واقعیت مربوط می شود که بیت کوین به یک شبکه توزیع شده از گره ها متکی است، که باید به اجماع برسند. در واقع به این معنا است که قبل از تایید یک بلوک جدید از تراکنش ها، باید توسط اکثر گره های شبکه تایید شود. بنابراین، جنبه غیر متمرکز بیت کوین نه تنها یک سیستم اقتصادی امن و بدون اعتماد را فراهم می کند، بلکه پتانسیل آن را برای استفاده در مقیاس بزرگتر نیز محدود می کند. با توجه به میزان تراکنش در هر ثانیه، بلاک چین های اثبات سهام معمولاً عملکرد بهتری نسبت به بیت کوین دارند. با این حال، این تفاوت چندان مهم نیست و شبکه های PoS واقعاً موفق به حل مشکل مقیاس پذیری نشده اند. در این زمینه، Proof of Authority در حال حاضر به عنوان یک جایگزین کارآمدتر در حال پیاده سازی است، زیرا می تواند تراکنش های بسیار بیشتری را در ثانیه انجام دهد. در این مقاله قصد داریم تا به توضیح هرچه بیشتر الگوریتم اثبات اعتبار( PoA) و عملکرد آن بپردازیم.

الگوریتم اجماع چیست؟

الگوریتم اجماع فرآیندی است که برای دستیابی به توافق، بر روی یک مقدار داده واحد بین فرآیند ها یا سیستم های توزیع شده استفاده می شود. الگوریتم های اجماع برای دستیابی به قابلیت اطمینان در یک شبکه شامل چندین گره غیرقابل اعتماد طراحی شده اند. حل این مسئله (که به عنوان مشکل اجماع شناخته می شود) در محاسبات توزیع شده و سیستم های چند عاملی مهم است. برای تطبیق با این واقعیت، الگوریتم های اجماع لزوماً فرض می کنند که برخی از فرآیند ها و سیستم ها در دسترس نیستند. در نتیجه، الگوریتم های اجماع باید تحمل خطا را نیز داشته باشند. 
کاربردهای الگوریتم های اجماع عبارتند از:
- تصمیم گیری برای انجام یک تراکنش توزیع شده در پایگاه داده. 
- تعیین گره به عنوان رهبر برای برخی از وظایف توزیع شده. 
الگوریتم های اجماع از بسیاری سیستم های دنیای واقعی از جمله گوگل، شبکه های هوشمند، هماهنگ سازی ساعت و کنترل هواپیما های بدون سرنشین پشتیبانی می کنند. بلاکچین، دفتر کل توزیع شده که بیشتر با بیت کوین در ارتباط است، برای رسیدن به توافق بین گره ها نیز به الگوریتم های اجماع متکی است. یک بلاکچین را می توان به عنوان یک پایگاه داده غیر متمرکز در نظر گرفت که توسط رایانه های توزیع شده در یک شبکه همتا به همتا (P2P) مدیریت می شود. بیت کوین از الگوریتم اثبات کار (PoW) برای اطمینان از امنیت در یک شبکه غیرقابل اعتماد استفاده می کند. نرم افزار بر روی رایانه های ماینر ها به ظرفیت پردازش آن ها برای حل الگوریتم های مربوط به تراکنش دسترسی دارد. 

معرفی الگوریتم اثبات اعتبار

Proof of Authority، یک الگوریتم اجماع است که یک راه حل عملی و کارآمد برای شبکه های بلاکچین (به ویژه شبکه های خصوصی) معرفی می کند. این اصطلاح در سال 2017 توسط بنیانگذار اتریوم و CTO سابق گاوین وود پیشنهاد شد. الگوریتم اجماع PoA از ارزش هویت ها استفاده می کند. بنابراین، بلاک چین های PoA توسط گره های اعتبارسنجی که به صورت خودکار به عنوان موجودیت های قابل اعتماد انتخاب میشوند، ایمن می شوند. مدل اثبات اعتبار بر تعداد محدودی اعتبارسنجی بلوک متکی است و این همان چیزی است که آن را به یک سیستم بسیار مقیاس پذیر تبدیل می کند. بلوک ها و تراکنش ها توسط شرکت کنندگان از پیش تأیید شده، که به عنوان ناظر سیستم عمل می کنند، تأیید می شوند. هنگامی که صحبت از زنجیره تامین می شود، PoA یک راه حل موثر و معقول در نظر گرفته می شود. الگوریتم اثبات اعتبار، به شرکت ها این امکان را میدهد تا ضمن بهره مندی از مزایای فناوری بلاکچین، حریم خصوصی خود را نیز حفظ کنند. Microsoft Azure نمونه دیگری است که در آن PoA در حال پیاده سازی است. به طور خلاصه، پلتفرم Azure راه حل هایی را برای شبکه های خصوصی ارائه می دهد. الگوریتم اثبات اعتبار جدیدتر از هر دو الگوریتم اجماع PoW و PoS است. در ابتدا، الگوریتم PoA برای مقابله با حملات اسپم در شبکه آزمایشی Ropsten اتریوم ایجاد شد. با این حال، این الگوریتم می تواند انواع مختلفی از سیستم ها، از جمله راه حل های زنجیره تامین برای شرکت ها را فراهم کند. این الگوریتم تعداد محدودی از گره ها را انتخاب میکند که مسئولیت اعتبار سنجی تراکنش ها را بر اساس قوانین سخت گیرانه خاصی بر عهده دارند. این گره ها تنها ارکانی هستند که وظیفه کارکرد شبکه را بر عهده دارند. تفاوت بین اجماع PoS و PoA در این است که دومی به جای دارایی های دیجیتال متعلق به هر کاربر از هویت استفاده می کند. به این معنی است که اعتبار مهم تر از مالکیت است. این شبکه به گروهی از "مقامات" متکی است که اعتبار سنجی های از پیش تایید شده ای هستند که تراکنش ها را تایید می کنند و بلوک های جدید می سازند. اعتبار سنجی ها باید از یک سری قوانین پیروی کنند تا قابل اعتماد تلقی شوند. یکی از این موارد مستلزم ثبت نام در پایگاه اسناد رسمی با همان هویتی است که در این پلتفرم دارند. کاندیداها باید یک فرآیند انتخاب را طی کنند که در آن تعهد طولانی مدت خود را به شبکه ثابت کنند. آن ها همچنین باید آماده باشند تا پول خود را سرمایه گذاری کنند و اعتبار خود را در طول انتخاب به خطر بیاندازند. در نهایت، روش انتخاب مقامات باید به قوانین استاندارد احترام بگذارد تا اطمینان حاصل شود که همه کاندیدا ها شانس برابر برای رسیدن به موقعیت ممتاز دارند.

 شرایط الگوریتم اثبات اعتبار چیست؟

در الگوریتم اثبات اعتبار، یک کاندید باید مایل به سرمایه گذاری پول و به خطر انداختن اعتبار خود باشد. روش انتخاب اعتبار سنجی نیز باید برای همه داوطلبان برابر باشد. اگرچه شرایط ممکن است از سیستمی به سیستم دیگر متفاوت باشد. 
به طور کلی الگوریتم اثبات اعتبار PoA معمولاً به شرایط زیر وابسته است:
- هویت های معتبر و قابل اعتماد: اعتباردهندگان باید هویت واقعی خود را تأیید کنند. 
- مشکل اعتبارسنجی: یک کاندید باید مایل به سرمایه گذاری پول و به خطر انداختن اعتبار خود باشد. 
- یک استاندارد برای تایید اعتبار سنج: روش انتخاب اعتبار سنجی باید در همه داوطلبان برابر باشد.
ماهیت پشت مکانیسم اعتبار، اطمینان پشت هویت اعتباردهنده است. این نمی تواند یک فرآیند آسان باشد و همچنین نمی توان آن را به راحتی کنار گذاشت. در نهایت، اطمینان از اینکه همه اعتبار سنجی ها از یک رویه عبور می کنند، یکپارچگی و قابلیت اطمینان سیستم را تضمین می کند.

محدودیت های الگوریتم اثبات اعتبار 

به طور کلی مکانیسم PoA به این شکل است که از تمرکززدایی چشم پوشی می کند. بنابراین می توان گفت که این مدل از الگوریتم اجماع تنها تلاشی برای کارآمد تر کردن سیستم های متمرکز است. در حالی که این موضوع PoA را به یک راه حل جذاب برای شرکت های بزرگ با نیازهای لجستیکی تبدیل می کند، اما تردید هایی را نیز به همراه دارد به خصوص در حوزه ارز های دیجیتال و خرید آن ها. برای مثال در خرید رمز ارز هایی مانند خرید شیبا و خرید تتر، ممکن است مشکلاتی پیش بیاید. سیستم های PoA دارای توان عملیاتی بالایی هستند، اما جنبه های تغییر ناپذیر زمانی زیر سوال می روند که مواردی مانند فهرست سیاه به راحتی قابل دستیابی باشند. یکی دیگر از انتقادات رایج این است که هویت اعتباردهنده های PoA برای همه قابل مشاهده است. دانستن هویت اعتبار دهندگان به طور بالقوه می تواند منجر به افشای شخص ثالث شود. به عنوان مثال، اگر یک رقیب بخواهد یک شبکه مبتنی بر PoA را مختل کند، ممکن است سعی کند بر تایید کنندگان شناخته شده عمومی تأثیر بگذارد. 
PoW، PoS یا PoA، همگی مزایا و معایب منحصر به فرد خود را دارند. به خوبی شناخته شده است که تمرکززدایی در جامعه ارزهای دیجیتال از ارزش بالایی برخوردار است و PoA به عنوان یک مکانیسم اجماع، تمرکززدایی را برای دستیابی به توان عملیاتی و مقیاس پذیری بالا قربانی می نماید. ویژگی های ذاتی سیستم های PoA در تضاد کامل با نحوه عملکرد بلاکچین ها تا کنون است. با این حال، PoA رویکرد جالبی ارائه می دهد و نمی توان آن را به عنوان یک راه حل در حال ظهور بلاکچین نادیده گرفت، بلکه ممکن است برای برنامه های بلاک چین خصوصی نیز مناسب باشد.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات اعتبار 

علاوه بر کاهش مقدار توان لازم برای حفظ شبکه، الگوریتم اثبات اعتبار فرآیند اعتبار سنجی را نیز ساده می کند. این اجماع دارای یک سری مزایا نیز می باشد که در ادامه توضیح داده شده است.
عدم نیاز به سخت افزار پیچیده
الگوریتم اجماع PoW به سخت افزار با کارایی بالا برای حل وظایف پیچیده لازم برای اعتبارسنجی بلوک ها نیاز دارد. اما در مقابل، الگوریتم PoA برای اطمینان از اتصال دائمی بین گره ها نیازی به حل چنین مسائلی ندارد. بنابراین، اعتباردهنده ها برای حفظ شبکه به تجهیزات خاصی نیاز ندارند.
نرخ تراکنش های بهبود یافته
الگوریتم Proof of Authority، سرعت اعتبارسنجی تراکنش ها توسط مقامات را افزایش می دهد. بلوک ها بر اساس تعداد اعتبار دهنده ها در یک توالی قابل پیش بینی تولید می شوند، بنابراین بلاکچین نرخ تراکنش بالاتری نسبت به PoW یا PoS ثبت می کند.
در کنار مزایا، الگوریتم PoA، معایبی نیز دارد. برای مثال یک نقطه ضعف PoA این است که برای اکثر برنامه های غیر سازمانی مناسب نیست زیرا از کاربران می خواهد که به اعتبارسنجی ها و مجوز دهندگان اعتماد کنند، در حالی که بلاکچین های عمومی غیرقابل اعتماد هستند.
علاوه بر این، PoA غیرمتمرکز نیست، بلکه فقط تلاشی برای کارآمدتر کردن سیستم های متمرکز است. اعتبار سنجی PoA برای همه قابل مشاهده است. دانستن هویت تایید کننده ها به طور بالقوه می تواند منجر به ناکارآمدی شخص ثالث شود.

نحوه کار الگوریتم اثبات اعتبار

در الگوریتم PoA، پاداش تولید بلوک های جدید به گره هایی اعطا می شود که صلاحیت خود را برای انجام این کار ثابت کرده اند. این گره ها به عنوان "Validator" نامیده می شوند و نرم افزاری را اجرا می کنند که به آن ها امکان می دهد تراکنش ها را در بلوک ها قرار دهند. این فرآیند خودکار است و نیازی به تایید کننده ها برای نظارت مداوم بر رایانه های خود ندارد. PoA هم برای شبکه های خصوصی و هم برای شبکه های عمومی مناسب است. الگوریتم اجماع PoA از ارزش هویت ها استفاده میکند، به این معنی که اعتبارسنجی های بلوک، سکه ها را به اشتراک نمی گذارند، بلکه از اعتبار خودشان استفاده می کنند. PoA با اعتماد به هویت های انتخاب شده ایمن می شود.

مقایسه الگوریتم اثبات اعتبار با سایر الگوریتم ها

برخی الگوریتم PoA را یک الگوریتم PoS اصلاح شده می دانند که به جای سکه از هویت استفاده می کند. به دلیل ماهیت غیرمتمرکز اکثر شبکه های بلاکچین، PoS همیشه برای مشاغل و شرکت های خاص مناسب نیست. در مقابل، سیستم های PoA ممکن است راه حل بهتری را برای بلاکچین های خصوصی نشان دهد، زیرا عملکرد آن به طور قابل توجهی بالاتر است. مکانیسم قدیمی اثبات کار (PoW) بیت کوین، یک الگوریتم ایمن و کارآمد برای رسیدن به اجماع در یک شبکه بلاکچین در نظر گرفته می شود. با این حال، هک Ethereum Classic در سال 2020 نشان داد که PoW قابل نفوذ است و هکر ها می توانند با استفاده از مکانیزم PoW از شبکه ها سوء استفاده کنند. اگرچه PoW بیت کوین هرگز هک نشده است، اما مستعد حملات 51 درصدی است و اخیراً به دلیل گران بودن انرژی نیز مورد انتقاد قرار گرفته است. به این دلایل، Proof of Stake (PoS) شروع به افزایش محبوبیت کرده است. با این حال، PoS نیز آسیب پذیر است. این مقاله به بررسی PoW و PoS در مقایسه با PoA می پردازد.  مفهوم نظری اثبات کار برای اولین بار توسط هال فینی در سال 2004 معرفی شد. با این حال، ساتوشی ناکاموتو برای اولین بار در شبکه بیت کوین در سال 2009 از مکانیسم اجماع استفاده کرد. این به ماینر ها اجازه می داد تا تراکنش ها را تایید کنند و بلاک های جدیدی را در بلاکچین ایجاد کنند. در این روش غیر متمرکز ماینرها اطمینان حاصل می کردند که هیچکس ارزهای رمزنگاری شده را در یک شبکه دفتر کل توزیع شده «دوبرابر خرج نمی کند». اگرچه بیت کوین اولین باری بود که PoW را پیاده سازی کرد، اما این الگوریتم بعدها توسط پلتفرم های مختلف مبتنی بر بلاک چین، از جمله اتریوم و لایت کوین نیز مورد استفاده قرار گرفت. PoW، در حالی که یک الگوریتم امن است، اما مستعد آسیب پذیری نیز می باشد و انرژی الکتریکی و محاسباتی زیادی مصرف میکند. اثبات سهام (PoS) مکانیزم اجماع دیگری است که به اعتبارسنجی شبکه اجازه می دهد تا بر روی یک رکورد واقعی از تاریخچه داده به توافق برسند. برخلاف PoW که استخراج کننده دارد و از رایانه ها و ماشین آلات سنگین برای ضرب بلوک های جدید استفاده می کند، PoS اعتباردهنده هایی دارد و از سکه های موجود برای تأیید وجود بلوک ها استفاده می کند. این مکانیسم از نظر انرژی کارآمد است. در عین حال پیچیده بوده و دارای آسیب پذیری های امنیتی مانند موارد زیر است:
- اگر تعداد اعتبارسنجی ها کمتر باشد، اعتبارسنجی های بلوکی ممکن است قدرت بالایی داشته باشند.
- یک ضعف عمده سیستم PoS این است که به نفع کاربران ثروتمند است. چرا که هر چه بیشتر سهام داشته باشید، احتمال اعتبارسنجی یک بلوک بیشتر است.

الگوریتم PoA جایگزینی بهتر برای دو الگوریتم PoW و PoS

مشابه PoS، Proof of Authority (PoA) اعتبار سنجی هایی دارد که به اجماع در شبکه کمک می کند. با این حال، به جای سکه، اعتبار سنجی در PoA، اعتبار خود را به خطر می اندازد. بنابراین، شبکه های PoA با اعتبارسنجی گره هایی که به طور تصادفی به عنوان موجودیت های قابل اعتماد انتخاب می شوند، ایمن می شوند. از آنجایی که PoA رویکرد امنیتی انسانی بیشتری را با گنجاندن اعتباردهنده هایی که اعتبار آن ها را به خطر می اندازد در بر می گیرد، از حملات ۵۱ درصدی ایمن است. علاوه بر این، مدل PoA بسیار مقیاس پذیر است زیرا بر تعداد محدودی اعتبار سنجی متکی است.
مکانیسم PoA از تمرکززدایی چشم پوشی می کند. در حالی که این فقط تلاشی برای کارآمد تر کردن سیستم های متمرکز است، پلتفرم هایی وجود دارند که در جهت توزیع اعتماد به مکانیسم PoA کار می کنند. به عنوان مثال، Privateum، یک پلتفرم رمزنگاری مالی خصوصی، جهانی و پایدار و یک بلاک چین ترکیبی، رویه های مناسب KYB/KYC را اضافه میکند تا PoA را تا حد امکان برای شبکه های بلاک چین ایمن کند. به طور کلی، سازوکار اجماع یک شبکه برای حفظ یکپارچگی اکوسیستم آن ضروری است. در حالی که PoW یک انرژی گران قیمت و PoS دارای آسیب پذیری های امنیتی است، PoA یک انتخاب ایده آل می باشد زیرا بسیار امن است و انرژی کمتری مصرف می کند. با این حال، PoA برای شرکت ها یا سازمان های خصوصی طراحی شده است، زیرا بیشتر یک مدل متمرکز برای حفظ اجماع در یک شبکه بلاک چین است. پروژه هایی مانند Privateum در حال حاضر در جهت افزایش اعتماد به مدل PoA کار می کنند. بنابراین، ممکن است به زودی شاهد استفاده از شبکه های عمومی از مکانیزم PoA باشیم.

نتیجه گیری 

الگوریتم اجماع اثبات اعتبار، یکی از بهترین گزینه های موجود امروزی برای بلاک چین های خصوصی است، و این به دلیل توانایی آن در دستیابی به اجماع و در عین حال حفظ نوعی عدم تمرکز شبکه است. که می تواند یک راه حل مناسب برای شرکت هایی باشد که به دنبال پیاده سازی راه حل های بلاک چین داخلی برای افزایش بهره وری هستند. در این مقاله از سایت تتر ایران با عنوان الگوریتم اثبات اعتبار( PoA)، سعی کردیم تا هر آنچه که نیاز است راجع به الگوریتم اثبات اعتبار بدانید را جمع آوری کرده و شرح دهیم.