الگوریتم اجماع Lyra2REv2 چیست؟ معرفی ارزها و بهترین سخت‌افزارهای استخراج

در شبکه‌هایی مانند بیت کوین، هر سازنده‌ای که بتواند تراشه‌ای با قدرت پردازش بالاتر بسازد، برنده بازی است. این رقابت نابرابر باعث می‌شود سخت‌افزارهای تخصصی با سرعتی سرسام‌آور بازار را تسخیر کنند و ماینرهای معمولی با کارت‌های گرافیک (GPU) ارزشمند خود، عملا شانسی برای استخراج سودآور و مشارکت در شبکه نداشته باشند. در ادامه بررسی می‌کنیم که الگوریتم Lyra2REv2 چگونه با ایجاد وابستگی شدید به حافظه، سد محکمی در برابر این سخت‌افزارهای انحصاری ایجاد کرد و در مقایسه با الگوریتم‌های محبوبی مانند SHA-256 چه مزیت‌هایی دارد.

الگوریتم اجماع Lyra2REv2 چیست و چرا به وجود آمد؟

الگوریتم اجماع (Consensus Algorithm - مجموعه‌ای از قوانین نرم‌افزاری که به کامپیوترهای یک شبکه کمک می‌کند تا روی اطلاعات یکسان به توافق برسند) هسته‌ی اصلی هر شبکه‌ی بلاکچین است. الگوریتم Lyra2REv2 یکی از همین سیستم‌های توافق است که به طور خاص برای استخراج ارزهای دیجیتال طراحی شده است.

برای درک بهتر، یک گاوصندوق بزرگ را تصور کنید که هر ده دقیقه یک بار رمز آن تغییر می‌کند و هر کسی که زودتر رمز را حدس بزند، جایزه می‌گیرد. الگوریتم Lyra2REv2 در واقع همان طراح رمز گاوصندوق است که تعیین می‌کند معما چقدر سخت باشد و از چه جنس ریاضیاتی تشکیل شود. این الگوریتم در سال ۲۰۱۵ معرفی شد تا یک مشکل اساسی را در دنیای ارزهای دیجیتال حل کند؛ مشکلی به نام انحصارطلبی شرکت‌های بزرگ استخراج.

جایگاه Lyra2REv2 در دنیای استخراج و الگوریتم اثبات کار (PoW)

در دنیای رمزارزها، ما بانک مرکزی نداریم که تراکنش‌ها را تایید کند. به جای آن، ماینرها یا استخراج‌کنندگان با استفاده از قدرت کامپیوترهای خود این کار را انجام می‌دهند. این فرآیند بر اساس سیستمی به نام اثبات کار (Proof of Work یا PoW - روشی که در آن کامپیوترها با مصرف برق و حل معماهای پیچیده‌ی ریاضی، امنیت شبکه را تامین کرده و سکه‌ی جدید تولید می‌کنند) انجام می‌شود.

حال جایگاه Lyra2REv2 در این میان کجاست؟ در سیستم اثبات کار، معماهای مختلفی وجود دارد. برای مثال، شبکه‌ی بیت کوین از معمایی ریاضی استفاده می‌کند که مخصوص به خود آن است. اما سازندگان برخی ارزهای دیگر تصمیم گرفتند از معمای متفاوت و پیچیده‌تری به نام Lyra2REv2 استفاده کنند. تفاوت این الگوریتم در این است که از ترکیب چندین تابع هش رمزنگاری مختلف به صورت زنجیره‌ای استفاده می‌کند. به زبان ساده‌تر، کامپیوتر ماینر برای رسیدن به جواب نهایی، باید به جای حل یک معادله‌ی تک‌مرحله‌ای، چندین مرحله محاسبات مختلف را یکی پس از دیگری انجام دهد تا بتواند قفل شبکه را باز کند.

هدف اصلی طراحی: بازگرداندن قدرت ماینینگ به کاربران خانگی و جلوگیری از انحصار

ایده‌ی اصلی ساخت Lyra2REv2 توسط توسعه‌دهندگان ارز دیجیتال ورت کوین (Vertcoin) مطرح شد و به اجرا درآمد. آن‌ها با یک تهدید بزرگ در حوزه‌ی رمزارز روبرو بودند: ورود دستگاه‌های ای‌سیک (ASIC - مدارهای سخت‌افزاری گران‌قیمت که فقط برای انجام یک کار، مثلا استخراج یک ارز مشخص با سرعت بسیار بالا ساخته شده‌اند).

زمانی که پای دستگاه‌های ای‌سیک به بازار باز شد، شرکت‌هایی که سرمایه‌ی بسیار زیادی داشتند توانستند مزارع بزرگ ماینینگ بسازند. این دستگاه‌های صنعتی آنقدر قوی بودند که استخراج با کامپیوترهای معمولی و خانگی را کاملا بی‌سود و عملا غیر ممکن کردند. این موضوع باعث شد قدرت تایید تراکنش‌ها در دست چند شرکت محدود قرار بگیرد و این دقیقا برخلاف هدف اصلی ارزهای دیجیتال یعنی غیرمتمرکز بودن (Decentralization - پخش شدن قدرت تصمیم‌گیری و کنترل بین همه‌ی کاربران به جای یک مرکزیت واحد) بود.

برای مقابله با این مشکل، الگوریتم Lyra2REv2 با اهداف روشن زیر طراحی شد:

• ایجاد مقاومت در برابر دستگاه‌های صنعتی: این الگوریتم طوری نوشته شده است که ساخت دستگاه‌های ای‌سیک برای آن بسیار سخت، پرهزینه و از نظر اقتصادی غیرمنطقی باشد.
• حمایت از استخراج‌کنندگان خرد: با تغییر ساختار این الگوریتم، کاربران عادی دوباره توانستند با استفاده از کارت گرافیک (GPU - پردازنده‌ی تصویری قدرتمند کامپیوتر که برای اجرای بازی‌ها و محاسبات گرافیکی استفاده می‌شود و در ماینینگ هم کارایی بالایی دارد) سیستم خانگی خود به استخراج ارز دیجیتال بپردازند.
• توزیع عادلانه‌ی پاداش‌ها: وقتی همه‌ی افراد بتوانند با کامپیوترهای خانه‌ی خود استخراج کنند، پاداش‌های شبکه به جای چند شخص ثروتمند، بین هزاران کاربر در سراسر جهان پخش می‌شود که نتیجه‌ی آن، افزایش امنیت شبکه‌ی ارز دیجیتال و جلوگیری از تسلط قدرت‌های بزرگ بر بازار است.

مفهوم مقاومت در برابر ای‌سیک (ASIC Resistance) در الگوریتم Lyra2REv2

در دنیای رمزارزها، ایجاد یک زمین بازی عادلانه برای همه‌ی افراد همیشه یک چالش بزرگ بوده است. مفهوم مقاومت در برابر ای‌سیک (ASIC Resistance - ویژگی و طراحی خاصی در کدنویسی یک شبکه‌ی بلاکچین که مانع از فعالیت دستگاه‌های صنعتی و انحصاری برای استخراج می‌شود) دقیقا برای حل همین چالش به وجود آمده است.

اگر بخواهیم این موضوع را با یک مثال ساده توضیح دهیم، تصور کنید قرار است یک مسابقه‌ی دو و میدانی برگزار شود. ناگهان چند شرکت‌کننده به جای دویدن، با موتورسیکلت وارد پیست می‌شوند! در این شرایط دیگر رقابت برای دوندگان عادی معنایی ندارد و برنده‌ی مسابقه از قبل مشخص است. الگوریتم Lyra2REv2 در واقع همان قانون‌گذار مسابقه است که با طراحی هوشمندانه‌ی خود، استفاده از موتورسیکلت را ممنوع می‌کند تا همه‌ی کاربران بتوانند با امکانات خانگی خود شانس برنده‌شدن داشته باشند.

دستگاه ASIC چیست و چرا برای شبکه‌های غیرمتمرکز تهدید محسوب می‌شود؟

برای درک بهتر این موضوع، ابتدا باید با رقیب اصلی یعنی ای‌سیک آشنا شویم. کلمه‌ی ASIC (Application-Specific Integrated Circuit - مدارهای الکترونیکی پیشرفته‌ای که فقط و فقط برای انجام یک کار بسیار خاص برنامه‌ریزی شده‌اند) به دستگاه‌هایی اشاره دارد که قدرت محاسباتی فوق‌العاده بالایی دارند. به عنوان مثال، یک دستگاه ای‌سیک استخراج، نمی‌تواند هیچ کار دیگری مثل اجرای نرم‌افزار، پخش فیلم یا وب‌گردی انجام دهد و تمام انرژی و تمرکزش روی حل معادلات یک رمزارز خاص متمرکز است.

ورود این دستگاه‌های قدرتمند به بازار، زنگ خطری جدی برای شبکه‌های غیرمتمرکز بود. دلایل اصلی این تهدید عبارتند از:

• خطر تمرکزگرایی: دستگاه‌های ای‌سیک بسیار گران‌قیمت هستند و خرید و نگهداری آن‌ها نیاز به سرمایه‌ی عظیمی دارد. این موضوع باعث می‌شود تنها شرکت‌های ثروتمند بتوانند مزارع بزرگ استخراج راه‌اندازی کنند و عملا قدرت و کنترل شبکه‌ی رمزارز در دست چند نهاد خاص متمرکز شود.
• حذف کاربران خانگی: با ورود این غول‌های سخت‌افزاری، کامپیوترهای معمولی و لپ‌تاپ‌ها دیگر توان رقابت ندارند و کاربران عادی به مرور زمان از چرخه‌ی استخراج و دریافت پاداش حذف می‌شوند.
• کاهش امنیت شبکه: وقتی قدرت تایید تراکنش‌ها در دست تعداد کمی از ماینرهای بزرگ باشد، خطر دستکاری در شبکه یا تبانی برای تغییر تراکنش‌ها به شدت افزایش می‌یابد و ماهیت امن شبکه‌ی بلاکچین زیر سوال می‌رود.

استراتژی Lyra2REv2 برای مقابله با سخت‌افزارهای تخصصی استخراج

توسعه‌دهندگان الگوریتم Lyra2REv2 برای بیرون کردن ای‌سیک‌ها از شبکه‌ی خود، به یک راهکار بسیار زیرکانه روی آوردند. آن‌ها متوجه شدند که دستگاه‌های ای‌سیک در انجام محاسبات ریاضی سرعت وحشتناکی دارند، اما نقطه‌ضعف بزرگ آن‌ها در بخش حافظه است.

به همین دلیل، استراتژی اصلی این الگوریتم بر پایه‌ی ویژگی وابستگی به حافظه (Memory-Hard - نوعی طراحی در کدنویسی که برای حل معماهای آن، سیستم علاوه بر قدرت پردازش بالا، به فضای ذخیره‌سازی موقت یا رم زیادی نیاز دارد) بنا شد. این یعنی الگوریتم به جای اینکه فقط معادلات ریاضی را پیچیده کند، سیستم استخراج‌کننده را مجبور می‌کند تا اطلاعات زیادی را به صورت مداوم در حافظه‌ی خود ذخیره و جابه‌جا کند.

اضافه کردن قطعات حافظه‌ی سریع به دستگاه‌های ای‌سیک از نظر تولیدی به شدت گران و پیچیده است. بنابراین، شرکت‌های سازنده‌ی این سخت‌افزارها تمایلی به تولید ای‌سیک برای الگوریتمی مثل Lyra2REv2 ندارند؛ زیرا هزینه‌ی ساخت و طراحی آن از سود استخراج بسیار بیشتر می‌شود. به این ترتیب، الگوریتم به سادگی راه را بر روی دستگاه‌های صنعتی می‌بندد.

بهترین سخت‌افزارها برای این الگوریتم: تقابل کارت گرافیک (GPU) و پردازنده (CPU)

حالا که دستگاه‌های صنعتی و گران‌قیمت از بازی خارج شدند، میدان برای قطعات کامپیوتری آشنا باز می‌شود. برای استخراج در الگوریتم Lyra2REv2، کاربران عموما بین دو گزینه‌ی اصلی حق انتخاب دارند:

• کارت گرافیک (GPU): این قطعه بهترین و ایده‌آل‌ترین گزینه برای شبکه‌های مبتنی بر این الگوریتم است. کارت‌های گرافیک دارای حافظه‌ی داخلی بسیار سریع و اختصاصی هستند که دقیقا نیازهای الگوریتم وابسته به حافظه‌ی Lyra2REv2 را برآورده می‌کنند. آن‌ها سرعت بالایی در حل پازل‌ها دارند و بازدهی بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند.
• پردازنده‌ی مرکزی (CPU): اگرچه از نظر تئوری امکان استخراج با پردازنده‌ی مرکزی وجود دارد، اما این قطعه برای کارهای عمومی و متوالی طراحی شده است. پردازنده‌ها در مقایسه با کارت‌های گرافیک، حافظه‌ی موقت کمتری برای این نوع محاسبات موازی دارند و سرعت و سودآوری آن‌ها در استخراج با این الگوریتم بسیار پایین‌تر است.

در نتیجه، الگوریتم Lyra2REv2 توانست با ایجاد این شرایط فنی، شبکه‌ی استخراج را دوباره به فضایی تبدیل کند که گیمرها، علاقه‌مندان به تکنولوژی و افراد عادی با داشتن یک کارت گرافیک مناسب در رایانه‌ی شخصی خود، بتوانند در امنیت شبکه مشارکت کنند.

ساختار و نحوه عملکرد الگوریتم Lyra2REv2 به زبان ساده

حالا که متوجه شدیم این الگوریتم برای چه هدفی ساخته شده است، بیایید نگاهی به زیر کاپوت آن بیندازیم. تصور کنید می‌خواهید وارد یک قلعه‌ی بسیار امن شوید. برای ورود به این قلعه، باز کردن یک قفل ساده کافی نیست؛ بلکه باید از یک مسیر پرپیچ‌وخم عبور کنید، از چند دروازه‌ی مختلف بگذرید و در هر مرحله معمای متفاوتی را حل کنید. الگوریتم Lyra2REv2 دقیقا به همین شکل عمل می‌کند. این سیستم یک مانع تک‌مرحله‌ای نیست، بلکه شبیه به یک مسابقه‌ی چندگانه است که کامپیوترها برای تایید تراکنش‌ها باید آن را با موفقیت پشت سر بگذارند.

استفاده از زنجیره‌ای از توابع هش رمزنگاری برای افزایش امنیت شبکه

برای درک بهتر این بخش، ابتدا باید با مفهوم تابع هش (Hash Function - یک فرمول ریاضی که اطلاعات را می‌گیرد و آن‌ها را به یک کد ثابت از حروف و اعداد تبدیل می‌کند، به طوری که نتوان از روی کد به اطلاعات اولیه رسید) آشنا شویم. در بسیاری از ارزهای دیجیتال قدیمی‌تر، کامپیوترها فقط باید یک نوع تابع هش را بارها و بارها محاسبه می‌کردند تا به جواب برسند.

اما در سیستم Lyra2REv2 داستان کاملا متفاوت است. این الگوریتم به جای یک تابع، از یک زنجیره‌ی متوالی از چندین تابع هش معروف استفاده می‌کند. کامپیوتر شما برای حل معمای شبکه، باید اطلاعات را از تابع اول عبور دهد، سپس نتیجه را وارد تابع دوم کند و این مسیر زنجیره‌ای را تا انتها پیش ببرد.

این طراحی زنجیره‌ای دو فایده‌ی بسیار مهم دارد:

• افزایش چشمگیر امنیت: اگر یک هکر یا مهاجم موفق شود یکی از این توابع را دور بزند، همچنان چندین سد دفاعی دیگر در برابر او وجود دارد.
• سخت شدن کار سازندگان سخت‌افزارهای انحصاری: ساخت دستگاهی که بتواند تمام این توابع مختلف را به صورت همزمان و با سرعت بالا پردازش کند، به شدت پیچیده و پرهزینه است.

تفاوت رویکرد این الگوریتم در مصرف حافظه (Memory-Hard) نسبت به رقبا

همان‌طور که در بخش‌های قبل اشاره کردیم، یکی از ویژگی‌های بارز این شبکه، وابستگی آن به حافظه است. اما رویکرد این الگوریتم با سایر رقبا چه تفاوتی دارد؟

در الگوریتم‌های سنتی، یک کامپیوتر با قدرت پردازش بالا می‌توانست در یک فضای بسیار کوچک و بدون نیاز به حافظه‌ی زیاد، میلیاردها محاسبه را در ثانیه انجام دهد. این حالت مثل کارگری است که خیلی سریع کار می‌کند اما فقط به یک میز کوچک نیاز دارد. اما سیستم Lyra2REv2 کاملا متفاوت عمل می‌کند. این الگوریتم طوری طراحی شده است که در حین انجام محاسبات زنجیره‌ای، حجم زیادی از اطلاعات را تولید کرده و به طور موقت ذخیره می‌کند.

به بیان ساده‌تر، کامپیوتر ماینر مانند مهندسی است که برای حل معمای شبکه‌ی این رمزارز، نه تنها باید باهوش باشد، بلکه به یک میز کار بسیار بزرگ نیاز دارد تا تمام نقشه‌ها و اطلاعات میانی را روی آن پهن کند. اگر میز کار او کوچک باشد، مهم نیست چقدر سریع فکر می‌کند؛ او در نهایت کُند می‌شود. این رویکرد خلاقانه باعث می‌شود که ساخت سخت‌افزارهای صنعتی بدون داشتن حافظه‌ی زیاد و گران‌قیمت، عملا بی‌فایده باشد.

جدول مقایسه Lyra2REv2 با SHA-256 (بیت کوین) و Scrypt (لایت کوین)

برای اینکه تصویر روشن‌تری از جایگاه این الگوریتم در دنیای رمزارزها داشته باشیم، بهترین کار مقایسه‌ی آن با دو غول بزرگ بازار یعنی شبکه‌ی بیت کوین و لایت کوین است. هر کدام از این شبکه‌ها قوانین خاص خود را برای استخراج دارند که در جدول زیر به ساده‌ترین شکل ممکن تفاوت‌های آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

ویژگی مورد بررسی	الگوریتم SHA-256 (شبکه‌ی بیت کوین)	الگوریتم Scrypt (شبکه‌ی لایت کوین)	الگوریتم Lyra2REv2
رویکرد و نحوه‌ی عملکرد	تمرکز بر قدرت پردازش خالص و تک‌مرحله‌ای	ترکیب پردازش و نیاز به حافظه‌ی متوسط	استفاده از توابع هش زنجیره‌ای و وابستگی شدید به حافظه
بهترین سخت‌افزار استخراج	فقط دستگاه‌های قدرتمند و صنعتی	عمدتا دستگاه‌های تخصصی استخراج	کارت‌های گرافیک در کامپیوترهای خانگی
مقاومت در برابر دستگاه‌های صنعتی	ندارد و کاملا در انحصار این دستگاه‌ها است	بسیار ضعیف و در حال حاضر شکست‌خورده است	بسیار قوی و طراحی‌شده برای دور نگه‌داشتن این دستگاه‌ها
امکان استخراج خانگی	عملا غیرممکن و کاملا زیان‌ده	نیازمند سرمایه‌ی زیاد برای خرید دستگاه تخصصی	امکان‌پذیر و مناسب برای کاربران عادی

همان‌طور که در جدول بالا مشاهده می‌کنید، مسیر تکامل شبکه‌ها به سمت الگوریتم‌های جدیدتر، نشان‌دهنده‌ی تلاش مستمر طراحان برای توزیع عادلانه‌تر ثروت و قدرت در دنیای ارزهای دیجیتال است.

تاریخچه و تکامل: از نسخه اولیه تا تولد Lyra2REv2

هیچ فناوری جدیدی از همان روز اول کامل و بی‌نقص نیست. دنیای ارزهای دیجیتال شبیه به یک مسابقه‌ی موش و گربه بین سازندگان شبکه‌ها و هکرها یا سازندگان سخت‌افزارهای انحصاری است. وقتی توسعه‌دهندگان ورت کوین تصمیم گرفتند در برابر دستگاه‌های ای‌سیک بایستند، ابتدا نسخه‌ی اولیه‌ی الگوریتم خود یعنی Lyra2RE را معرفی کردند. اما این پایان راه نبود؛ خیلی زود چالش‌های جدیدی از راه رسیدند که تیم سازنده را مجبور کرد دست به تغییرات بزرگی بزنند و نسخه‌ی دوم یعنی Lyra2REv2 را متولد کنند. در این بخش می‌خواهیم داستان این تکامل را بررسی کنیم.

چرا الگوریتم اولیه Lyra2RE آسیب‌پذیر شد و به هارد فورک نیاز پیدا کرد؟

همان‌طور که گفتیم، نسخه‌ی اولیه‌ی این الگوریتم با هدف مقابله با دستگاه‌های صنعتی ساخته شد و در این کار هم موفق بود. اما این نسخه یک نقطه‌ضعف ناخواسته داشت: بیش از حد با پردازنده‌ی مرکزی (CPU) سازگار بود.

این سازگاری بالا باعث شد تا شبکه‌ی ورت کوین طعمه‌ی جذابی برای شبکه‌های مخرب به نام بات‌نت (Botnet - شبکه‌ای از هزاران کامپیوتر شخصی که ویروسی شده‌اند و بدون اطلاع صاحبانشان، توسط یک هکر برای انجام کارهایی مثل استخراج مخفیانه کنترل می‌شوند) شود.

هکرها با استفاده از بات‌نت‌ها، قدرت پردازنده‌ی هزاران کامپیوتر آلوده را در اختیار گرفتند و شروع به استخراج مقادیر زیادی ارز دیجیتال کردند. این اتفاق دو خطر بزرگ برای شبکه داشت:

• تمرکز قدرت: کنترل بخش بزرگی از فرآیند استخراج در دست چند هکر قرار گرفت و ماینرهای واقعی شانس کمتری برای دریافت پاداش داشتند.
• کاهش امنیت: وقتی بخش زیادی از قدرت شبکه دست یک گروه خاص باشد، خطر دستکاری اطلاعات در شبکه‌ی بلاکچین افزایش می‌یابد.

برای حل این بحران، سازندگان شبکه مجبور شدند یک هارد فورک (Hard Fork - یک به‌روزرسانی بزرگ، اساسی و اجباری در کدهای شبکه‌ی بلاکچین که قوانین قبلی را تغییر می‌دهد و همه‌ی کاربران برای ادامه‌ی فعالیت باید سیستم خود را ارتقا دهند) انجام دهند.

نتیجه‌ی این به‌روزرسانی، تولد Lyra2REv2 بود. در این نسخه‌ی جدید، الگوریتم طوری تغییر کرد که به جای پردازنده، بیشترین سازگاری را با کارت گرافیک (GPU) داشته باشد. از آنجا که کامپیوترهای آلوده در شبکه‌های بات‌نت معمولا کارت گرافیک قدرتمندی ندارند، این تغییر هوشمندانه باعث شد دست هکرها برای همیشه از شبکه‌ی استخراج کوتاه شود.

تفاوت فنی و ساختاری Lyra2v2 با الگوریتم Lyra2REv2 در چیست؟

شاید در مقاله‌ها یا انجمن‌های تخصصی، این دو اسم را در کنار هم دیده باشید و به دلیل شباهت ظاهری، آن‌ها را با هم اشتباه بگیرید. برای درک تفاوت این دو، می‌توانیم از استعاره‌ی موتور ماشین و قطعات آن استفاده کنیم:

• الگوریتم Lyra2v2 (قطعه‌ی حیاتی موتور): این در واقع یک تابع هش رمزنگاری مستقل است. وظیفه‌ی اصلی این قطعه، همان ایجاد وابستگی به حافظه است که در بخش‌های قبل توضیح دادیم. این قطعه به تنهایی یک ساختار ریاضی است که برای مدیریت رمزهای عبور و مصرف حافظه طراحی شده است.
• الگوریتم Lyra2REv2 (کل موتور ماشین): این عبارت نام سیستم نهایی و کامل استخراج است. این سیستم یک زنجیره‌ی طولانی از توابع مختلف است. کاری که سازندگان این الگوریتم انجام دادند این بود که Lyra2v2 را در کنار چند تابع هش معروف دیگر (مانند Blake، Keccak و CubeHash) قرار دادند تا یک سپر امنیتی چند لایه بسازند.

به زبان ساده، Lyra2v2 تنها یکی از حلقه‌های مهم در زنجیره‌ی بزرگ‌تری به نام Lyra2REv2 است. این ترکیب هوشمندانه در نسخه‌ی دوم باعث شد تا شبکه‌ی نهایی هم در برابر دستگاه‌های ای‌سیک مقاوم باشد، هم جلوی فعالیت بات‌نت‌ها را بگیرد و هم امنیت تراکنش‌ها را در بالاترین سطح ممکن حفظ کند.

پروژه‌های شاخص و ارزهای دیجیتال مبتنی بر الگوریتم Lyra2REv2

تولد الگوریتم Lyra2REv2 یک موج جدید در میان توسعه‌دهندگان ارزهای دیجیتال ایجاد کرد. پروژه‌هایی که به دنبال حفظ تمرکززدایی واقعی بودند و نمی‌خواستند تحت تسلط مزارع بزرگ صنعتی قرار بگیرند، یکی پس از دیگری به این سیستم روی آوردند. این الگوریتم برای برخی از رمزارزها به عنوان یک مزیت رقابتی بزرگ تبدیل شد تا بتوانند جامعه‌ای وفادار از ماینرهای خانگی را به سمت خود جذب کنند. در این بخش، سه مورد از معروف‌ترین و شاخص‌ترین پروژه‌هایی را که از این تکنولوژی استفاده کردند، با هم بررسی می‌کنیم.

ورت کوین (VTC): پرچمدار مقاومت در برابر ای‌سیک و استخراج مردمی

ورت کوین را می‌توان فرزند اصلی و نماد زنده این الگوریتم دانست؛ چرا که توسعه‌دهندگان این رمزارز خودشان طراح و سازنده اصلی Lyra2REv2 بودند. ورت کوین با این شعار متولد شد که رمزارز مردم است و باید به دست خود مردم و در خانه‌های آن‌ها با کارت‌های گرافیک معمولی استخراج شود.

ویژگی‌های کلیدی ورت کوین در استفاده از این الگوریتم عبارتند از:

• تعهد به تمرکززدایی مطلق: تیم توسعه‌دهنده متعهد شد که اگر روزی شرکتی موفق به ساخت دستگاه تخصصی برای استخراج این ارز شود، آن‌ها بلافاصله با یک هارد فورک جدید، قوانین را تغییر خواهند داد تا دستگاه‌های صنعتی را از شبکه بیرون بیندازند.
• کیف پول وان‌کلیک (One-Click Miner): آن‌ها یک نرم‌افزار بسیار ساده طراحی کردند که کاربران بدون داشتن دانش فنی پیچیده، تنها با یک کلیک می‌توانستند استخراج را در خانه‌ی خود شروع کنند.

مونا کوین (MONA): ارز دیجیتال محبوب و پیشگام در بازار ژاپن

مونا کوین اولین ارز دیجیتال ملی و بومی کشور ژاپن است که بر اساس یک شخصیت کارتونی محبوب در این کشور طراحی شد. این پروژه ابتدا از الگوریتم‌های دیگری استفاده می‌کرد، اما برای فرار از انحصار دستگاه‌های صنعتی و حفظ امنیت شبکه خود، تصمیم گرفت به سیستم هوشمند Lyra2REv2 کوچ کند.

مونا کوین در بازار ژاپن فراتر از یک ابزار استخراج است؛ این رمزارز در بسیاری از فروشگاه‌های فیزیکی و آنلاین ژاپن به عنوان یک روش پرداخت پذیرفته شده است. استفاده از این الگوریتم به جامعه بزرگ کاربران ژاپنی اجازه داد تا با کامپیوترهای شخصی خود در تامین امنیت این شبکه‌ی ملی مشارکت داشته باشند و به صورت عادلانه پاداش دریافت کنند.

ورج (XVG): ترکیب استخراج چندگانه با تمرکز بر حریم خصوصی تراکنش‌ها

ورج یک پروژه‌ی بسیار منحصربه‌فرد در دنیای بلاکچین است که تمرکز اصلی خود را روی حفظ ناشناس بودن هویت کاربران و حریم خصوصی تراکنش‌ها قرار داده است. اما تفاوت بزرگ ورج با سایر پروژه‌ها در ساختار استخراج آن است.

ورج از قابلیتی به نام استخراج چندالگوریتمی (Multi-Algorithm Mining - ویژگی خاصی در یک بلاکچین که به جای یک نوع معما، به کاربران اجازه می‌دهد از پنج الگوریتم کاملا متفاوت برای استخراج و تایید تراکنش‌ها استفاده کنند) بهره می‌برد. یکی از این پنج الگوریتم اصلی و محبوب در شبکه‌ی ورج، الگوریتم Lyra2REv2 بود.

این رویکرد هوشمندانه فواید زیر را برای ورج به همراه داشت:

• تنوع در جذب ماینرها: کاربران با سخت‌افزارهای مختلف می‌توانستند بر اساس نیاز خود، بهترین الگوریتم را انتخاب کنند.
• کاهش شدید خطر حملات: از آنجا که قدرت شبکه بین پنج الگوریتم مختلف پخش شده بود، برای هکرها عملا غیرممکن بود که بتوانند به طور همزمان کنترل کل شبکه را در دست بگیرند؛ این موضوع امنیت تراکنش‌های محرمانه را چندین برابر افزایش داد.

ارزیابی عملکرد: Lyra2REv2 چقدر در برابر ای‌سیک‌ها موفق بود؟

برای مدتی طولانی، الگوریتم Lyra2REv2 شبیه به یک دژ نفوذ ناپذیر عمل کرد. سازندگان این شبکه‌ی امنیتی توانسته بودند با ایجاد وابستگی به حافظه، سد محکمی در برابر دستگاه‌های صنعتی بسازند. در سال‌های اولیه، این استراتژی بسیار موفقیت‌آمیز بود و کاربران خانگی توانستند با خیال راحت از استخراج با کارت‌های گرافیک خود لذت ببرند. با این حال، همان‌طور که می‌دانیم در دنیای تکنولوژی هیچ سدی برای همیشه پابرجا نمی‌ماند. سازندگان سخت‌افزار که سود بسیار کلانی در این بازار می‌دیدند، تسلیم نشدند و به تحقیقات خود برای دور زدن این الگوریتم ادامه دادند.

چالش‌ها و مشکلات امنیتی پس از ورود نسل جدید ماینرهای ای‌سیک

در نهایت، شرکت‌های بزرگ تولیدکننده‌ی سخت‌افزار موفق شدند نسل جدیدی از دستگاه‌های ای‌سیک را بسازند که می‌توانستند پیچیدگی‌های حافظه‌ی این الگوریتم را مدیریت کنند. ورود مخفیانه‌ی این دستگاه‌های قدرتمند به شبکه‌ی رمزارزها، باعث ایجاد یک زلزله‌ی اساسی شد.

این دستگاه‌های جدید با قدرت پردازش خیره‌کننده‌ی خود، تغییرات مخربی را به همراه داشتند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• رشد غیرطبیعی سختی شبکه: ورود این دستگاه‌ها باعث شد سختی استخراج (Mining Difficulty - متغیری در شبکه که با ورود ماینرهای بیشتر، حل کردن معماها را سخت‌تر می‌کند تا سرعت تولید سکه‌ها ثابت بماند) به شدت بالا برود.
• خروج کاربران خانگی از رقابت: کارت‌های گرافیک خانگی دیگر توان رقابت با این غول‌های تازه‌نفس را نداشتند و استخراج برای کاربران عادی عملا به یک کار زیان‌ده تبدیل شد.
• تمرکز دوباره‌ی قدرت: بار دیگر، رویای تمرکززدایی با شکست مواجه شد و قدرت تایید تراکنش‌ها در دست چند مزرعه‌ی بزرگ و ثروتمند قرار گرفت.

بررسی خطر حملات ۵۱ درصدی در شبکه‌های استفاده‌کننده از این الگوریتم

بزرگ‌ترین و خطرناک‌ترین پیامد ورود دستگاه‌های ای‌سیک به این سیستم، پدیدار شدن سایه‌ی شوم حمله‌ی ۵۱ درصدی (51% Attack - زمانی که یک هکر یا گروه مخرب موفق می‌شود بیش از نیمی از قدرت محاسباتی کل شبکه را به دست بگیرد و قوانین را به نفع خود تغییر دهد) بود.

برای درک این خطر، یک سیستم رای‌گیری را تصور کنید که در آن برای تایید هر تصمیم، به رای اکثریت نیاز است. اگر یک نفر به تنهایی ۵۱ درصد از کل آرا را در اختیار داشته باشد، می‌تواند هر تصمیمی را به بقیه‌ی افراد تحمیل کند. در دنیای بلاکچین نیز وضعیت دقیقا به همین شکل است. با ورود ای‌سیک‌های جدید، قدرت شبکه از دست هزاران کاربر خانگی خارج شد و در نقطه‌ای محدود متمرکز شد.

این تمرکز قدرت باعث شد تا هکرها بتوانند با اجاره‌ی موقت قدرت پردازش این دستگاه‌های بزرگ، حملات سنگینی را علیه شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم Lyra2REv2 تدارک ببینند. در این حملات، هکرها توانستند کنترل شبکه‌ی ارزهایی مثل ورت کوین را برای مدت کوتاهی در دست بگیرند و مشکلاتی مانند دوبار خرج کردن (Double Spending - یک تقلب دیجیتال که در آن فرد یک سکه‌ی دیجیتال را به طور غیرقانونی و همزمان برای دو خرید متفاوت خرج می‌کند) را به وجود بیاورند. این اتفاقات زنگ خطری جدی بود که نشان می‌داد نسخه‌ی دوم این الگوریتم دیگر به اندازه‌ی روزهای اول امن نیست و شبکه‌ها نیازمند یک تغییر و ارتقای جدید هستند.

کوچ به نسل جدید: پایان کار نسخه دوم و ارتقا به الگوریتم Lyra2REv3

همان‌طور که دیدیم، با ورود دستگاه‌های قدرتمند استخراج، دژ دفاعی نسخه‌ی دوم بالاخره شکسته شد. در دنیای پرسرعت ارزهای دیجیتال، وقتی یک سیستم امنیتی هک می‌شود یا کارایی خود را از دست می‌دهد، سازندگان نمی‌توانند دست روی دست بگذارند. برای پروژه‌هایی که شعار اصلی آن‌ها حمایت از کاربران خانگی بود، این اتفاق به معنای پایان راه نسخه‌ی دوم و شروع یک کوچ بزرگ به سمت یک سیستم پیشرفته‌تر یعنی الگوریتم Lyra2REv3 بود.

این ارتقا دقیقا شبیه به تعویض کامل قفل‌های یک خانه‌ی بزرگ است؛ وقتی متوجه می‌شوید کلیدهای قبلی به دست سارقان افتاده است، چاره‌ای جز تغییر سیستم امنیتی ندارید.

فورک حیاتی ورت کوین برای حفظ امنیت و ماهیت غیرمتمرکز شبکه

تیم توسعه‌دهنده‌ی ورت کوین همیشه یک قول بزرگ به کاربران خود داده بود: ما اجازه نمی‌دهیم شبکه‌ی ما به دست شرکت‌های انحصارطلب بیفتد. وقتی آن‌ها متوجه شدند که دستگاه‌های ای‌سیک در حال تسخیر نسخه‌ی دوم هستند، تصمیم گرفتند به سرعت وارد عمل شوند.

آن‌ها با یک هارد فورک جدید در سیستم، الگوریتم تازه‌ای به نام Lyra2REv3 را معرفی کردند. این نسخه‌ی جدید تغییرات بسیار مهمی داشت که باعث شد دوباره نفس راحتی به شبکه‌ی ورت کوین برگردد:

• تغییر در زنجیره‌ی محاسبات: توابع و معماهای ریاضی در نسخه‌ی سوم به گونه‌ای تغییر کردند که دستگاه‌های ای‌سیک ساخته شده برای نسخه‌ی دوم، کاملا بی‌مصرف شدند و نتوانستند در شبکه‌ی جدید کار کنند.
• بهینه‌سازی برای کارت‌های گرافیک جدید: این الگوریتم طوری طراحی شد که بیشترین بازدهی را با کارت‌های گرافیک مدرن داشته باشد تا ماینرهای خانگی دوباره بتوانند با خیالی آسوده و سودی منطقی به استخراج بپردازند.
• بازگشت امنیت: با خروج دستگاه‌های صنعتی، قدرت دوباره بین هزاران کاربر عادی پخش شد و خطر حملاتی که در بخش قبل بررسی کردیم، به شدت کاهش یافت.

آینده سایر پروژه‌ها: آیا تغییر مسیر به نسخه سوم برای همه الزامی است؟

با حرکت پیشگامانه‌ی ورت کوین به سمت نسل سوم، سوال مهمی برای طرفداران سایر ارزهای دیجیتال پیش آمد: آیا بقیه‌ی پروژه‌ها هم مجبورند حتما به نسخه‌ی سوم کوچ کنند؟ پاسخ کوتاه به این سوال خیر است.

در دنیای بلاکچین، هر پروژه مسیر و جامعه‌ی هدف خود را دارد. واکنش پروژه‌های مختلف به شکسته شدن سد امنیتی Lyra2REv2 متفاوت بود و هرکدام استراتژی خاص خود را در پیش گرفتند:

• پذیرش موقت دستگاه‌های صنعتی: برخی پروژه‌ها تصمیم گرفتند تغییر بزرگی ایجاد نکنند و به جای جنگیدن با ای‌سیک‌ها، اجازه دادند این دستگاه‌ها بخشی از شبکه‌ی آن‌ها باشند. البته این کار به قیمت از دست دادن بخشی از کاربران خانگی و تغییر شکل شبکه‌ی آن‌ها تمام شد.
• تغییر کامل مسیر استخراج: بعضی از پروژه‌ها ترجیح دادند به جای ارتقا به نسخه‌ی سوم، به طور کلی از الگوریتم‌های جایگزین و کاملا متفاوت دیگری استفاده کنند تا امنیت خود را از راه‌های جدیدتری تامین کنند.
• ارتقا به نسخه‌ی جدید: پروژه‌هایی که به ماهیت غیرمتمرکز بودن تعصب داشتند، سیستم خود را همگام با فناوری جدید ارتقا دادند تا دسترسی عادلانه برای همه‌ی افراد حفظ شود.

در نهایت، تولد نسخه‌ی سوم ثابت کرد که نبرد بین توسعه‌دهندگان حامی ماینرهای خانگی و سازندگان سخت‌افزارهای انحصاری، یک رقابت و جنگ همیشگی است و الگوریتم‌ها باید دائما به‌روز شوند تا عدالت در دنیای رمزارزها پایدار بماند.

منابع:

Komodoplatform

Ieeexplore.Ieee

Bitcoinwiki