الگوریتم اثبات کار با تاخیر چیست؟ بررسی نحوه عملکرد و امنیت dPoW

در این مقاله از کیف پول من قرار است به سراغ الگوریتم اثبات کار با تاخیر یا همان dPoW برویم و مکانیزم هوشمندانه آن را به زبان ساده بررسی کنیم. با مطالعه این مطلب متوجه می‌شوید که این فناوری چطور با استفاده از فرآیند نوتاری کردن و کمک گرفتن از شبکه کومودو، امنیت تراکنش‌ها را تضمین می‌کند و چرا به عنوان یک سنگر محکم در برابر حملات سایبری شناخته می‌شود.

الگوریتم اثبات کار با تاخیر یا dPoW چیست؟

در دنیای ارزهای دیجیتال، امنیت حرف اول را می‌زند. الگوریتم اثبات کار با تاخیر که به اختصار dPoW (مخفف Delayed Proof of Work) نامیده می‌شود، یک مکانیسم امنیتی پیشرفته و ترکیبی است. این روش برای محافظت از بلاکچین‌ها طراحی شده است تا آن‌ها را در برابر هک و دستکاری اطلاعات غیرقابل نفوذ کند. اگر بخواهیم خیلی کلی بگوییم، این فناوری به بلاکچین‌های جدید و کوچک اجازه می‌دهد تا از اعتبار و امنیت یک بلاکچین قدرتمندتر (معمولاً بیت‌کوین) به عنوان یک لایه‌ی محافظتی دوم استفاده کنند.

تعریف ساده dPoW به زبان غیر فنی

برای درک بهتر dPoW، بیایید از یک مثال ساده در دنیای واقعی استفاده کنیم. تصور کنید شما یک دفترچه یادداشت مهم دارید که تمام حساب‌وکتاب‌های روزانه‌ی خود را در آن می‌نویسید. اگر این دفترچه فقط در خانه‌ی شما باشد، ممکن است کسی وارد شود و اعداد را تغییر دهد.

حالا فرض کنید برای امنیت بیشتر، هر چند ساعت یک‌بار، یک کپی از آخرین صفحه‌ی دفترچه‌ی خود را به بانک مرکزی می‌برید و آن را در گاوصندوق اصلی بانک مهر و موم می‌کنید. حالا حتی اگر کسی دفترچه‌ی خانه‌ی شما را دستکاری کند، اعتبار ندارد؛ چون نسخه‌ی موجود در بانک (که امنیت بسیار بالایی دارد) نشان می‌دهد که اطلاعات واقعی چه بوده است. در دنیای کریپتو، dPoW دقیقاً همین کار را می‌کند:

• دفترچه یادداشت شما: همان بلاک چین کوچک یا پروژه‌ی جدید است.
• بانک مرکزی: شبکه بیت‌کوین است که امنیت فوق‌العاده‌ای دارد.
• عمل کپی کردن: فرآیندی است که dPoW انجام می‌دهد تا اطلاعات را در بیت‌کوین ذخیره کند.

بنابراین، الگوریتم اثبات کار با تاخیر یک روش ذخیره‌سازی ثانویه است که از قدرت شبکه‌ی دیگر برای تایید تراکنش‌ها استفاده می‌کند.

فلسفه پیدایش dPoW و حل مشکل امنیت در بلاکچین‌های کوچک‌تر

شاید بپرسید چرا اصلاً به چنین سیستمی نیاز داریم؟ پاسخ در یک تهدید بزرگ به نام «حمله‌ی ۵۱ درصدی» نهفته است. بلاکچین‌های مشهور و قدیمی مانند بیت‌کوین، هزاران ماینر (استخراج‌کننده) در سراسر جهان دارند که با قدرت پردازشی بالا از شبکه محافظت می‌کنند. نفوذ به چنین شبکه‌ای تقریباً غیرممکن است.

اما بلاکچین‌های تازه تاسیس یا کوچک‌تر، ماینرهای کمتری دارند و قدرت پردازش (Hashrate) آن‌ها پایین است. این یعنی هکرها می‌توانند با اجاره کردن دستگاه‌های استخراج، کنترل بیش از ۵۰ درصد شبکه را به دست بگیرند و تاریخچه‌ی تراکنش‌ها را به نفع خودشان تغییر دهند.

فلسفه‌ی اصلی dPoW این است که این نقطه‌ی ضعف را برطرف کند. این الگوریتم با اتصال زنجیره‌ی ضعیف به زنجیره‌ی قوی، هزینه و سختی حمله را برای هکرها به شدت بالا می‌برد. اگر هکری بخواهد به یک بلاکچین که از dPoW استفاده می‌کند حمله کند، دیگر فقط هک کردن آن شبکه کافی نیست؛ او مجبور است هم‌زمان شبکه قدرتمند بیت‌کوین را هم هک کند تا بتواند اطلاعات ذخیره شده در آنجا را تغییر دهد. از آنجا که هک کردن بیت‌کوین عملاً غیرممکن است، بلاکچین کوچک‌تر نیز در امنیت کامل باقی می‌ماند.

ارتباط پروژه کومودو Komodo با الگوریتم dPoW

نام الگوریتم dPoW با نام پروژه‌ی کومودو (Komodo) گره خورده است. در واقع، تیم توسعه‌دهنده‌ی کومودو مبدع و خالق اصلی این فناوری است. کومودو یک پلتفرم بلاکچینی است که هدفش ارائه راهکارهای امنیتی و زیرساختی برای سایر پروژه‌هاست. کومودو اولین پروژه‌ای بود که این مکانیزم را پیاده‌سازی کرد و اکنون به عنوان واسطه عمل می‌کند. نحوه‌ی ارتباط آن‌ها به این صورت است:

• کومودو سرویس dPoW را به سایر بلاکچین‌ها ارائه می‌دهد.
• اطلاعات بلاکچین‌های دیگر ابتدا روی بلاکچین کومودو ثبت می‌شود.
• سپس کومودو این اطلاعات را به شبکه بیت‌کوین منتقل و در آنجا نهایی می‌کند.

بنابراین، کومودو نقش یک پل امنیتی را بازی می‌کند که پروژه‌های مختلف را به دژ مستحکم بیت‌کوین متصل می‌سازد. بدون وجود زیرساختی که تیم کومودو فراهم کرده است، استفاده از این سطح امنیت برای پروژه‌های مستقل بسیار دشوار و پرهزینه می‌بود.

مکانیزم عملکرد dPoW؛ امنیت چگونه تامین می‌شود؟

حالا که با تعریف کلی dPoW آشنا شدیم، وقت آن است که ببینیم در پشت صحنه چه اتفاقی می‌افتد. شاید در نگاه اول این فرآیند پیچیده به نظر برسد، اما اگر آن را به مراحل کوچک‌تر تقسیم کنیم، بسیار منطقی و ساده است. کل ماجرا درباره‌ی انتقال یک «اثر انگشت» از داده‌های شما به یک جای امن‌تر است. در این بخش، دقیقاً بررسی می‌کنیم که این امنیت چگونه و توسط چه کسانی تامین می‌شود.

مفهوم نوتاری کردن یا Notarization در بلاکچین

قلب تپنده‌ی الگوریتم اثبات کار با تاخیر، مفهومی به نام نوتاری کردن است. برای درک این کلمه، کافی است به یاد دفترخانه‌های اسناد رسمی در دنیای واقعی بیفتید. وقتی شما می‌خواهید معامله‌ی مهمی انجام دهید، به دفترخانه می‌روید تا سند شما مهر شود و رسمیت پیدا کند.

در دنیای بلاکچین، نوتاری کردن دقیقاً همین کار را انجام می‌دهد. این فرآیند به معنی ثبت کردن اطلاعات یک بلاکچین کوچک‌تر روی یک بلاکچین بزرگ‌تر و امن‌تر است. اما این کار چطور انجام می‌شود؟

سیستم dPoW کل اطلاعات و تراکنش‌های شما را به بیت‌کوین منتقل نمی‌کند؛ چرا که حجم این اطلاعات بسیار زیاد است و هزینه‌ی وحشتناکی خواهد داشت. در عوض، این سیستم یک هش بلاک (Block Hash) یا همان خلاصه رمزنگاری شده‌ی داده‌ها را برمی‌دارد و آن را در بلاکچین بیت‌کوین یادداشت می‌کند. با این کار، انگار یک «مهر تایید» از امن‌ترین شبکه‌ی دنیا روی تراکنش‌های شما زده شده است. تا زمانی که آن مهر روی بیت‌کوین وجود دارد، هیچ‌کس نمی‌تواند اطلاعات بلاکچین اصلی را تغییر دهد.

نقش حیاتی نودهای اسناد رسمی یا Notary Nodes

در بخش قبل گفتیم که اطلاعات باید «منتقل» شوند. اما چه کسی مسئولیت این جابجایی حساس را بر عهده دارد؟ اینجا پای بازیگران اصلی این الگوریتم، یعنی نودهای اسناد رسمی به میان می‌آید.

نودهای اسناد رسمی یا همان Notary Nodes، سرورهای قدرتمندی هستند که به عنوان پل ارتباطی بین بلاکچین مبدا و بلاکچین مقصد عمل می‌کنند. برخلاف ماینرهای معمولی که برای حل مسائل ریاضی با هم رقابت می‌کنند، نودهای نوتاری در اکوسیستم کومودو توسط رأی‌گیری جامعه‌ی کاربران انتخاب می‌شوند. وظایف اصلی این نودها عبارتند از:

• رصد مداوم شبکه برای جمع‌آوری اطلاعات بلاک‌ها.
• نوشتن داده‌ها روی بلاکچین بیت‌کوین (انجام تراکنش بیت‌کوینی).
• بازگرداندن تاییدیه به شبکه‌ی اصلی.

این نودها مسئولیت سنگینی دارند و باید همیشه آنلاین و فعال باشند. برای اینکه قدرت دست یک نفر نیفتد، معمولاً ۶۴ نود نوتاری وجود دارد که به صورت دوره‌ای و با رای‌گیری انتخاب می‌شوند تا عدم تمرکز شبکه حفظ شود.

چرخه تایید تراکنش‌ها در الگوریتم اثبات کار با تاخیر

برای اینکه تصویر کاملی از این مکانیزم داشته باشید، بیایید مسیر یک تراکنش را از لحظه‌ی ایجاد تا لحظه‌ی امن شدن نهایی دنبال کنیم. این چرخه نشان می‌دهد چرا به این روش، اثبات کار «با تاخیر» می‌گویند؛ زیرا امنیت نهایی پس از طی شدن این مراحل حاصل می‌شود. این چرخه به ترتیب زیر انجام می‌شود:

• ایجاد بلاک: ابتدا تراکنش‌ها در بلاکچین اصلی (مثلاً یک پروژه‌ی جدید) انجام شده و یک بلاک جدید ساخته می‌شود.
• ثبت اولیه: نودهای نوتاری، هش یا همان اثر انگشت این بلاک را برمی‌دارند و آن را روی بلاکچین واسطه (که معمولاً زنجیره‌ی کومودو است) ثبت می‌کنند.
• انتقال به بیت‌کوین: در مرحله‌ی بعد، نودها این اطلاعات را از روی زنجیره‌ی کومودو برداشته و با انجام یک تراکنش، آن را روی شبکه‌ی بیت‌کوین می‌نویسند. این مرحله مهم‌ترین بخش کار است.
• دریافت تاییدیه: پس از اینکه شبکه‌ی بیت‌کوین این تراکنش را تایید کرد (معمولاً حدود ۱۰ دقیقه طول می‌کشد)، اطلاعات آن غیرقابل تغییر می‌شود.
• بازگشت به خانه: در نهایت، نودهای نوتاری پیامی به بلاک چین اصلی می‌فرستند که حاوی اطلاعات تراکنش بیت‌کوین است.

از این لحظه به بعد، بلاکچین اصلی می‌داند که داده‌هایش در امن‌ترین جای ممکن ذخیره شده‌اند. اگر هکری بخواهد تغییری در بلاکچین اصلی ایجاد کند، سیستم dPoW با چک کردن اطلاعات ذخیره شده در بیت‌کوین، متوجه تناقض می‌شود و نسخه‌ی جعلی هکر را رد می‌کند.

تفاوت‌های کلیدی الگوریتم PoW و dPoW

بسیاری از افراد تصور می‌کنند که الگوریتم اثبات کار با تاخیر، صرفاً یک نسخه‌ی جدیدتر یا آپدیت شده از الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) است. اگرچه این دو فناوری شباهت‌هایی دارند، اما در عمل مانند دو خودرو با موتورهای کاملاً متفاوت کار می‌کنند. برای اینکه تصمیم بگیرید کدام‌یک برای یک پروژه مناسب‌تر است، باید تفاوت‌های بنیادین آن‌ها را در مصرف انرژی، امنیت و ساختار فنی بشناسید.

مقایسه مصرف انرژی و کارایی در اثبات کار و اثبات کار با تاخیر

بزرگ‌ترین نقدی که همیشه به الگوریتم سنتی PoW (مانند بیت‌کوین) وارد می‌شود، مصرف انرژی وحشتناک آن است. در سیستم اثبات کار، هزاران ماینر در سراسر جهان باید دستگاه‌های قدرتمند خود را ۲۴ ساعته روشن نگه دارند تا با حل مسائل پیچیده‌ی ریاضی، امنیت شبکه را تامین کنند. این رقابت باعث می‌شود که انرژی بسیار زیادی صرف شود، درست مثل اینکه هزاران ماشین مسابقه هم‌زمان با هم گاز بدهند تا فقط یکی از آن‌ها برنده شود. اما در سمت مقابل، الگوریتم dPoW یا اثبات کار با تاخیر، رویکردی بهینه‌تر و سبزتر دارد. در این سیستم:

• حذف رقابت سنگین: بلاکچین‌هایی که از dPoW استفاده می‌کنند، برای امنیت خود نیازی به آن حجم از پردازش سنگین و مصرف برق ندارند.
• استفاده‌ی مجدد از انرژی: این الگوریتم به جای تولید امنیت از صفر، انرژی‌ای که قبلاً در شبکه بیت‌کوین صرف شده را بازیافت می‌کند.
• کارایی بالاتر: پروژه‌های مبتنی بر dPoW می‌توانند با سخت‌افزارهای بسیار سبک‌تر و ارزان‌تر فعالیت کنند، زیرا بخش اصلی بار امنیتی آن‌ها بر دوش شبکه بیت‌کوین است.

بنابراین، dPoW برای پروژه‌های جدید که نمی‌خواهند هزینه‌ی سنگین ماینینگ (استخراج) را بپردازند، گزینه‌ی بسیار کارآمدتری است.

تفاوت در امنیت شبکه و وابستگی به بلاک چین ثانویه

تفاوت اصلی دوم در منبع تامین امنیت است. بیایید این موضوع را با یک مثال ساده بررسی کنیم.

• امنیت در PoW (اثبات کار): امنیت این شبکه‌ها کاملاً «درونی» و مستقل است. یعنی امنیت شبکه دقیقاً به اندازه تعداد ماینرها و قدرت دستگاه‌های آن‌هاست. اگر ماینرها کم باشند، دیوار دفاعی شبکه کوتاه و شکننده است و هکرها می‌توانند راحت از آن عبور کنند. به همین دلیل، PoW فقط برای غول‌هایی مثل بیت‌کوین امن است و برای پروژه‌های کوچک خطرناک محسوب می‌شود.
• امنیت در dPoW (اثبات کار با تاخیر): امنیت در این روش «بیرونی» و وابسته است. یک بلاکچین dPoW، امنیت خود را از یک بلاکچین ثانویه (معمولاً بیت‌کوین) قرض می‌گیرد. این یعنی حتی اگر خود شبکه کوچک باشد و ماینرهای کمی داشته باشد، باز هم دیواری به بلندی و استحکام دیوار بیت‌کوین دور آن کشیده شده است.

این وابستگی به بلاکچین ثانویه، برخلاف ظاهرش، اصلاً یک نقطه ضعف نیست؛ بلکه یک استراتژی هوشمندانه است تا پروژه‌های نوپا بدون نیاز به جذب هزاران ماینر، از همان روز اول امنیتی در سطح جهانی داشته باشند.

جدول مقایسه‌ای ویژگی‌های PoW و dPoW

برای اینکه بتوانید در یک نگاه سریع، تمام تفاوت‌های فنی و عملکردی این دو الگوریتم را مرور کنید، جدول زیر را برای شما آماده کرده‌ایم. این مقایسه به شما کمک می‌کند تا نقاط قوت و ضعف هر کدام را بهتر درک کنید.

ویژگی	اثبات کار سنتی (PoW)	اثبات کار با تاخیر (dPoW)
منبع امنیت	وابسته به قدرت پردازش داخلی ماینرهای خود شبکه	وابسته به قدرت پردازش شبکه ثانویه (بیت‌کوین)
مصرف انرژی	بسیار بالا (نیاز به سخت‌افزارهای قدرتمند)	بسیار پایین و بهینه (استفاده از امنیت موجود)
مقاومت در برابر هک	در شبکه‌های کوچک آسیب‌پذیر (خطر حمله ۵۱ درصدی)	بسیار مقاوم (حتی برای شبکه‌های کوچک و تازه تاسیس)
هزینه نگهداری	هزینه‌های سرسام‌آور برق و تجهیزات	هزینه ناچیز (فقط پرداخت کارمزد تراکنش‌های نوتاری)
وابستگی	کاملاً مستقل و خودکفا	وابسته به بلاکچین اصلی (مانند بیت‌کوین یا کومودو)
مناسب برای	ارزهای دیجیتال بزرگ و جهانی مثل بیت‌کوین	پروژه‌های جدید، اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز و بلاکچین‌های خصوصی

مزایا و معایب استفاده از الگوریتم اثبات کار با تاخیر

هیچ تکنولوژی‌ای در دنیای دیجیتال کامل و بی‌نقص نیست و الگوریتم اثبات کار با تاخیر هم از این قاعده مستثنی نیست. برای اینکه بتوانیم نگاهی واقع‌بینانه به این فناوری داشته باشیم، باید کفه ترازو را در هر دو سمت بسنجیم. آیا امنیت فوق‌العاده‌ای که dPoW ارائه می‌دهد، ارزش پیچیدگی‌هایش را دارد؟ در این بخش، نقاط قوت و ضعف این سیستم را مانند یک کارنامه‌ی دقیق بررسی می‌کنیم.

بررسی مزایای امنیتی و اقتصادی برای پروژه‌های نوپا

بزرگ‌ترین برنده‌ی بازی dPoW، پروژه‌های تازه تاسیس و استارتاپ‌های بلاکچینی هستند. اگر بخواهیم مزایای این سیستم را برای این گروه خلاصه کنیم، می‌توانیم به سه مورد طلایی اشاره کنیم:

• امنیت بیت‌کوین با بودجه‌ی اندک: راه‌اندازی یک شبکه‌ی امن با ماینرهای اختصاصی، هزینه‌ی سرسام‌آوری دارد که از عهده‌ی هر کسی برنمی‌آید. dPoW به پروژه‌های کوچک اجازه می‌دهد بدون خرید تجهیزات گران‌قیمت، امنیتی در سطح بیت‌کوین داشته باشند. این دقیقاً مثل این است که شما برای مغازه‌ی کوچک خود، از سیستم امنیتی بانک مرکزی استفاده کنید.
• دوست‌دار محیط زیست: برخلاف بیت‌کوین که برق زیادی مصرف می‌کند، dPoW انرژی اضافه‌ای هدر نمی‌دهد. این سیستم از همان انرژی‌ای که قبلاً در شبکه‌ی اصلی مصرف شده، دوباره استفاده می‌کند. این ویژگی برای پروژه‌هایی که دغدغه‌ی محیط زیست دارند، یک برگ برنده است.
• جلوگیری از کلاهبرداری: از آنجا که تغییر دادن تاریخچه‌ی تراکنش‌ها در این سیستم غیرممکن است، اعتماد کاربران به پروژه‌ی شما جلب می‌شود و ترس از هک شدن و از دست رفتن سرمایه به حداقل می‌رسد.

محدودیت‌ها و چالش‌های فنی dPoW

در کنار همه‌ی خوبی‌ها، باید نیمه‌ی خالی لیوان را هم ببینیم. استفاده از این الگوریتم چالش‌هایی دارد که توسعه‌دهندگان باید قبل از انتخاب، آن‌ها را بدانند:

• اولین مورد، وابستگی است. بلاکچینی که از dPoW استفاده می‌کند، عملاً به سلامت و بقای دو شبکه‌ی دیگر وابسته است: یکی شبکه‌ی بیت‌کوین و دیگری شبکه‌ی کومودو (یا هر شبکه‌ی واسط دیگر). اگرچه احتمال خرابی بیت‌کوین نزدیک به صفر است، اما هرگونه اختلال در عملکرد نودهای نوتاری یا شبکه‌ی واسط، می‌تواند فرآیند امن‌سازی را با مشکل مواجه کند.
• دومین چالش، مربوط به کلمه‌ی تاخیر در نام این الگوریتم است. امنیت نهایی و تضمین شده، لحظه‌ای اتفاق نمی‌افتد. باید صبر کرد تا نودهای نوتاری اطلاعات را به بیت‌کوین ببرند و برگردانند. این یعنی برای تراکنش‌های بسیار حساس که نیاز به امنیت صد درصدی دارند، کاربر باید مدت زمان بیشتری (مثلاً ۱۰ تا ۲۰ دقیقه) منتظر بماند تا خیالش از بابت ثبت شدن در بیت‌کوین راحت شود.

تاثیر dPoW بر مقیاس‌پذیری و سرعت شبکه

یکی از مفاهیم مهم در دنیای خدمات دیجیتال، مقیاس‌پذیری یا Scalability است. به زبان خیلی ساده، مقیاس‌پذیری یعنی وقتی تعداد کاربران و تراکنش‌ها زیاد می‌شود، آیا شبکه می‌تواند بدون کند شدن و هنگ کردن به کارش ادامه دهد یا خیر؟ خبر خوب این است که dPoW تاثیر بسیار مثبتی روی این موضوع دارد. اما چطور؟

وقتی خیال یک بلاکچین از بابت امنیت راحت باشد (چون امنیتش توسط بیت‌کوین تامین می‌شود)، دیگر نیازی نیست تمام توان و منابع خود را صرف عملیات سنگین ماینینگ و پردازش‌های امنیتی پیچیده کند. این موضوع باعث می‌شود که:

• شبکه سبک‌تر شود: بلاکچین اصلی می‌تواند تمرکز خود را روی سرعت انجام تراکنش‌ها بگذارد.
• تراکنش‌ها روان‌تر شوند: چون بار امنیتی روی دوش شبکه‌ی دیگری است، ترافیک شبکه‌ی اصلی کمتر شده و پردازش درخواست‌های کاربران با سرعت بیشتری انجام می‌شود.

بنابراین، dPoW نه تنها سرعت را کم نمی‌کند، بلکه با برداشتن بار سنگین امنیتی از روی دوش شبکه‌ی اصلی، به آن اجازه می‌دهد تا «نفس بکشد» و تعداد کاربران بسیار بیشتری را مدیریت کند.

منابع:

Crypto

Binance

Rugdoc