الگوریتم اجماع RAFT برای بلاکچین های خصوصی و مجوزدار استفاده می شود.

مقدمه و تاریخچه ای از RAFT

Raft الگوریتمی برای اجماع توزیع شده است که توسط دیگو اونگارو (Diego Ongaro)و جان اوسترهوت (John Ousterhout)از دانشگاه استنفورد ایجاد شده است. عامل اصلی ایجاد Raft این واقعیت بود که Paxos ، اگرچه الگوریتم توافق توزیع شده استاندارد برای بیش از یک دهه بود ، اما درک آن بسیار سخت تلقی می شد. بنابراین هدف نویسندگان ارائه یک الگوریتم توافق توزیع شده با درک آسان بود.

همچنین Raft یک الگوریتم اجماع برای مدیریت تکثیر داده ها است. که نتیجه ای معادل Paxos تولید می کند و به همان اندازه کارآمد است ، اما ساختار آن از Paxos متفاوت است طوری که باعث می شود Raft قابل درک تر از Paxos باشد و همچنین زمینه بهتری برای ساخت سیستم های عملی فراهم می کند.

به منظور درک آسان ، Raft عناصر اصلی اجماع ، مانند انتخاب رهبر(leader) ، تکثیر log ، و ایمنی را از هم جدا می کند ، و درجه انسجام بیشتری را برای کاهش تعداد وضعیت هایی که باید در نظر گرفته شود ، اعمال می کند. نتایج حاصل از مطالعات نشان می دهد که یادگیری Raft برای کاربران آسان تر از Paxos است.

نکته : لاگ یک ساختار برای ذخیره سازی داده که به صورت توالی کاملا مرتب شده بر اساس زمان است

اجماع و ماشین های حالت تکثیر (Replicated state machines) در سیستم های توزیع شده

به طور خلاصه ، اجماع به این معنی است که چندین گره توزیع شده در مورد وضعیت سیستم توافق دارند ، و حتی در صورت خرابی یک ماشین ، سیستم واحدی را به جهان خارج ارائه می دهند. چنین عملکردی بسیار ارزشمند است ، زیرا به ما امکان می دهد از یک ماشین نسبتاً غیر قابل اعتماد (مستعد خرابی و خرابی) استفاده کنیم ، چندین نسخه از آن را مستقر کنیم و یک سیستم نسبتاً قابل اعتماد بدست آوریم ، که می تواند با خرابی ماشین های مختلف کنار بیاید.

برای ارائه جزئیات بیشتر ، از مدلی به نام Replicated State Machines استفاده می شود. منظور از ماشین وضعیت نوعی برنامه است که به درخواست کلاینت خارجی پاسخ می دهد. ماشین های حالت replicated به این معنی است که با در دست گرفتن کنترل یکی از ماشین های حالت و اجرای چندین نسخه از آن بر روی سایر ماشین ها ، قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می دهیم. هدف این است که هر یک از ماشین های تکثیر شده همان دستورات را به همان ترتیب اجرا کنند ، بنابراین وضعیت همه ماشینها همگام سازی می شوند. سیستم تا زمانی که اکثر ماشین ها روشن باشند و در مورد وضعیت فعلی توافق داشته باشند ، فعال است.

وضعیت های یک گره

هر گره در cluster می تواند در یکی از 3 حالت باشد: رهبر(leader) ، کاندید (candidate ) یا پیرو(follower)

• Leader: یک گره فعال است که در حال حاضر cluster را هدایت می کند. درخواست های کلاینت را کنترل می کند و وضعیت را در گره های follower کپی یا تکثیر می کند.
• کاندید(candidate ): گره فعالی است که تلاش می کند با ارسال درخواست رأی به سایر گره ها رهبر شود.
• پیرو(follower): گره ای غیرفعال است که فقط به RPCc پاسخ می دهد و هیچ ارتباطی را آغاز نمی کند.

سیستم از وضعیت follower آغاز به کار می کند.بعد از مدتی اگر follower چیزی از سمت لیدر دریافت نکند. به وضعیت کاندید می رود.نودها برای انتخاب لیدر بعدی رای گیری می کنند.داوطلبی که بیشترین رای را بیاورد لیدر بعدی خواهد بود.در غیر این صورت به وضعیت follower بر میگردد.

---

بیشتر بخوانید : بلاک چین چگونه کار می کند؟

---

زمان به چند دوره (Term) تقسیم می شود. هر دوره با انتخاب رهبر آغاز می شود و یک رهبر در تمام دوره سلطنت می کند.هر دوره با اعداد صحیح مثبت نشان داده می شوند . اگر گره ای (حتی رهبر) پیامی حاوی دوره زمانی بالاتر از دوره خود دریافت کند ، بلافاصله به وضعیت follower برمی گردد و شماره دوره خود را به روز می کند. گره ها تعداد دوره های خود را بر روی دیسک ذخیره می کنند ، بنابراین در صورت خرابی یا راه اندازی مجدد می توان آن را بازیابی کرد.

الگوریتم اجماع RAFT معمولا در بلاکچین های خصوصی و نیازمند به مجور دسترسی به کار گرفته می‌‌شود.

مانند R3Corda و Quorum

منبع: factcoins.com

الگوریتم های اجماع بخشی اساسی از فناوری بلاکچین هستند. از آنها برای اطمینان از یکسان بودن “زنجیره اصلی” در هر گره از شبکه استفاده می شود. که این امر منجر به یک وضعیت سازگار در بلاکچین می شود. طبق گفته آندریاس آندوپولوس ( کارآفرین در زمینه فناوری) ، الگوریتم های اجماع رشته جدیدی را در زمینه علوم کامپیوتر شکل داده اند.در این مقاله به بررسی اثبات زمان سپری شده می پردازیم.

.

معرفی الگوریتم اثبات زمان سپری شده (PoET)

PoET در سال 2016 توسط غول تولید تراشه (اینتل) به عنوان یک سازوکار اجماع کارآمد در درجه اول برای شبکه های بلاکچین مجاز توسعه داده شد. PoET اکنون الگوی اجماعی انتخابی برای چارچوب Hyperledger است و ابزاری محبوب برای پیاده سازی و آزمایش سیستم های توزیع شده است.

.

مقایسه با اثبات کار

اثبات زمان سپری شده (PoET) جایگزینی کارآمد برای اثبات کار (PoW) است. در مورد PoW ، برای ایجاد بلاک و انتشار پیام به سایر گره های شبکه ، نیازمند محاسبات هستیم. این محاسبات گران قیمت هستند زیرا هزینه ای را برای برق استفاده شده توسط سخت افزار ویژه استخراج (که به طور خاص برای محاسبه مقدار هش طراحی شده است) به منظور استخراج بلوک بعدی در بلاکچین متحمل می شود. گره ای که قادر به یافتن مقدار hash است ،پاداش می گیرد.

بر خلاف اثبات کار ، در PoET ، یک تایمر تصادفی جداگانه که به طور مستقل در هر گره کار می کند ،اختصاص داده می شود. این تایمر تعیین می کند که کدام گره ، بلوک جدید بلاکچین را ایجاد می کند. این تصادفی سازی همچنین تضمین می کند که همه گره ها شانس یکسان برای برنده شدن دارند.

.

امنیت

الگوریتم PoET برای شبکه های بلاکچین مجاز است. به این معنی که هنگام تلاش برای پیوستن به شبکه ، یک تأیید ویژه از یک گره مورد نیاز است. این تأیید با استفاده از فناوری Intel’s Guard Extension (SGX) اینتل که برای اولین بار در سال 2015 ارائه شد ، حاصل می شود. SGX یک تأیید برای یک قطعه کد ایجاد می کند و از کد در برابر دسترسی خارجی محافظت می کند.

.

بکارگیری الگوریتم در بلاکچین به چه صورت انجام می شود؟

• یک گره کد الگوریتم PoET را بارگیری می کند و با استفاده از SGX یک تأیید (کلید) برای کد ایجاد می کند.
• گره هنگام درخواست ورود به شبکه ، این کلید را به سایر گره ها ارسال می کند. گره هایی که از قبل بخشی از شبکه بودند ، این کلید را تأیید می کنند.
• گره جدید اکنون تایمر خاص خود را دارد که با مقدار تصادفی مقداردهی اولیه می شود. این تصادفی بودن توسط کد ارائه شده توسط SGX تضمین می شود.
• تمام گره ها با یک زمان تصادفی مقداردهی اولیه می شوند. اولین کسی که تایمرش منقضی می شود برنده می شود. و می تواند یک بلوک جدید ایجاد و آن را به بلاک چین فعلی متصل کند و پاداش می گیرد. سپس ، گره ها دوباره مقداردهی اولیه می شوند.

هر گره یک تایمر دارد و در زمان تعیین شده اجازه ایجاد بلاک دارد

اثبات زمان سپری شده (PoET) یک الگوریتم مکانیسم اجماع شبکه بلاکچین است که از استفاده زیاد منابع و مصرف زیاد انرژی جلوگیری می کند و با پیروی از یک سیستم قرعه کشی منصفانه روند را کارآمدتر نگه می دارد. PoET از یک سیستم قرعه کشی پیروی می کند که شانس برنده شدن را به طور مساوی در بین شرکت کنندگان شبکه گسترش می دهد و به هر گره شانس برنده شدن یکسان را می دهد.

.

طرز کار الگوریتم اثبات زمان سپری شده:

هر گره شرکت کننده در شبکه باید منتظر یک دوره زمانی تصادفی انتخاب شده باشد ، و اولین گره ای که زمان انتظارش تمام شد، برنده می شود و می تواند بلوک جدید را ایجاد کند. پس بلاکی که کمترین زمان انتظار را داشته باشد بلاک جدید را به بلاکچین اضافه می کند و اطلاعات لازم را در کل شبکه پخش می کند. سپس همان فرآیند برای کشف بلوک بعدی تکرار می شود.

.

.

برای ایجاد هر نوع اعتماد در بلاکچین ، گره ها باید در مورد پذیرش بلاک ها، در دفترکل توزیع شده ، به توافق برسند.در این مقاله به بررسی الگوریتم تحمل خطای بیزانس می پردازیم:

.

.

به طور کلی الگوریتم های اجماع به دو دسته تقسیم می شوند:

.

.

• الگوریتم های مبتنی بر اثبات
• الگوریتم های مبتنی بر تحمل خطای بیزانس مانند BPFT ، Ripple، Tendermind

.

.

الگوریتم های مبتنی بر اثبات

.

.

در الگوریتم های مبتنی بر اثبات ، استخراج کنندگان باید ثابت کنند که آنها می توانند یک بلاک جدید ایجاد کنند. اثبات باید توسط گره های دیگر قابل تأیید باشد. الگوریتم های مبتنی بر اثبات مانند POW ، POS ،DPOS ،POA،POE

.

.

الگوریتم های مبتنی بر تحمل خطای بیزانس

.

.

الگوریتم های مبتنی بر تحمل خطای بیزانس مانند BPFT ، Ripple، Tendermind

.

.

مساله ژنرال های بیزانس مشکلی در علوم رایانه است که دشواری رسیدن چندین گره در یک سیستم توزیع شده برای رسیدن به توافق را توصیف می کند.

.

.

مساله ژنرال های بیزانس به شرح زیر است:

.

.

چندین ژنرال یک شهر را محاصره کرده اند. هر ژنرال ارتش خاص خود را دارد. چالش این است که ژنرال ها باید در مورد چگونگی حمله به شهر به اتفاق نظر برسند. اگر آنها به توافق نرسند ، حمله آنها ناموفق خواهد بود. ژنرال ها باید با پیام ارتباط برقرار کنند ، با این حال ، این پیام ها قابل اعتماد نیستند زیرا ممکن است پیام به ژنرال دیگر نرسد یا پیام جعل شود.

.

..

بنابراین دستیابی به توافق از این طریق غیرممکن است. در شبکه های بلاکچین هم مشکل مشابه رخ می دهد. که گره ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و باید به اجماع برسند. ممکن است به گره ها اعتماد نکنید یا شبکه معیوب باشد. به همین دلیل ، برخی از سیستم های زنجیره بلوک الگوریتم های اجماع مختلفی را برای غلبه بر این چالش ها اعمال کرده اند

.

.

جهت مشاهده ادامه مقاله به آدرس وب سایت فکت کوینز مراجعه نمایید

.

.

برای درک چگونگی عملکرد اثبات سهام واگذار شده یا اعطایی، ابتدا باید اصول الگوریتم های اثبات کار و اثبات سهام را که در مقالات قبل ذکر شده مطالعه کنید.

.

.

بسیاری از افراد الگوریتم اجماع اثبات سهام واگذار شده یا اعطایی (DPoS) را نسخه کارآمدتر از PoS می دانند. PoS و DPoS به عنوان جایگزینی برای الگوریتم اجماع اثبات کار مورد استفاده قرار می گیرند ، زیرا یک سیستم PoW ، به منابع خارجی زیادی نیاز دارد.

.

.

الگوریتم اثبات کار برای ایجاد یک دفتر توزیع پذیر ، غیرمتمرکز و شفاف مقدار زیادی کار محاسباتی انجام می دهد. در مقابل ، PoS و DPoS به منابع کمتری احتیاج دارند و بر این اساس ، پایدارتر و سازگار با محیط زیست هستند.

.

.

تاریخچه الگوریتم اجماع اثبات سهام اعطایی

.

.

الگوریتم توافق اثبات سهام (DPoS) توسط دنیل لاریمر( Daniel Larimer )، در سال 2014 ساخته شده است. Bitshares ، Steem ، Ark و Lisk برخی از پروژه های ارزهای رمزپایه هستند که از الگوریتم اجماع DPoS استفاده می کنند.

.

.

---

در این روش دارندگان سهام دیگر معتبر بودن بلاکها را تایید نمی کنند بلکه نمایندگانی را از طریق رای گیری انتخاب می کنند تا کار اعتبار سنجی بلاک ها را انجام دهند.

---

.

.

الگوریتم اجماع اثبات سهام اعطایی چگونه کار می کند؟

.

.

یک بلاکچین مبتنی بر DPoS بر اساس یک سیستم رأی گیری کار می کند که در آن ذینفعان کار خود را به شخص ثالث واگذار می کنند. به عبارت دیگر ، آنها قادر به رای دادن به چند نماینده هستند که شبکه را از طرف آنها امن می کند. این نمایندگان ، شاهد(witnesses) نیز نامیده می شوند. که مسئول دستیابی به اتفاق نظر در هنگام تولید و اعتبارسنجی بلوک های جدید هستند.

.

.

جهت مشاهده ادامه مقاله به آدرس وب سایت فکت کوینز مراجعه نمایید