بررسی دقیق وایت پیپر ارز سولانا

در دنیای پرشتاب ارزهای دیجیتال، شبکه‌های بلاک‌چینی دائماً در حال به‌روزرسانی و بهبود هستند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای روزافزون کاربران باشند. یکی از این پروژه‌ها که توجه زیادی را به خود جلب کرده، سولانا (Solana) است. این بلاک‌چین نوآورانه با وعده ارائه سرعت بالا، کارمزدهای کم و مقیاس‌پذیری بی‌نظیر به میدان آمده و با ارائه مکانیزم اثبات تاریخ (Proof of History - PoH)،مسیر جدیدی را برای نظم‌دهی و پردازش تراکنش‌ها در بلاک‌چین ترسیم کرده است.
وایت پیپر سولانا نه‌تنها جزئیات فنی شبکه را توضیح می‌دهد، بلکه ایده‌های منحصربه‌فردی مانند ترکیب PoH با مکانیزم‌های اجماع دیگر همچون اثبات سهام (PoS) و اثبات تکرار (PoRep) را به نمایش می‌گذارد. در این مقاله از بلاگ کیف پول من به بررسی دقیق وایت پیپر سولانا می‌پردازیم تا بفهمیم چگونه این بلاک‌چین توانسته خود را به‌عنوان یکی از سریع‌ترین و مقیاس‌پذیرترین شبکه‌ها مطرح کند و چه ویژگی‌هایی آن را از سایر بلاک‌چین‌ها متمایز کرده است.

خلاصه ای از وایت پیپر سولانا (Solana)

وایت پیپر سولانا به معرفی معماری نوآورانه‌ای برای بلاک‌چین پرداخته که با استفاده از مکانیزم اثبات تاریخ (Proof of History - PoH)، بهبود قابل‌توجهی در نظم و زمان‌بندی تراکنش‌ها ایجاد می‌کند. PoH به شکلی طراحی شده که داده‌ها را بدون نیاز به اعتماد به شخص یا نهاد ثالث، در طول زمان رمزگذاری کرده و به شکلی امن در زنجیره بلوکی ثبت کند. این مکانیزم زمانی که با یک الگوریتم اجماع دیگر مانند اثبات کار (PoW) یا اثبات سهام (PoS) ترکیب می‌شود، باعث کاهش بار اضافی داده‌ها در سیستم‌های مبتنی بر تحمل خطای بیزانسی (Byzantine Fault Tolerance) می‌گردد و فرآیند نهایی شدن تراکنش‌ها را به‌طور قابل‌توجهی سریع‌تر می‌کند.
در کنار PoH، سولانا از دو الگوریتم کلیدی دیگر نیز بهره می‌برد. اولی اثبات سهام (PoS) است که داده‌ها را در بسته‌های کوچک پارتیشن‌بندی می‌کند و به مدیریت بهینه تراکنش‌ها کمک می‌کند. دومی اثبات تکرار (Proof of Replication - PoRep) است که نقش حیاتی در حفظ امنیت و جلوگیری از جعل در دفترکل سولانا دارد. این دو الگوریتم به همراه PoH، یک ساختار قدرتمند و مقیاس‌پذیر را برای سولانا ایجاد می‌کنند.
تلفیق PoH و PoRep به سولانا امکان می‌دهد تا از دفترکل خود در برابر حملات و دستکاری‌های احتمالی محافظت کند. علاوه بر این، شبکه سولانا با بهره‌گیری از سرعت پردازشی بالا، می‌تواند تا 710 هزار تراکنش در ثانیه را پردازش کند و از این نظر یکی از سریع‌ترین بلاک‌چین‌های موجود به شمار می‌رود. این ترکیب منحصر به فرد از الگوریتم‌ها و معماری‌ها، سولانا را به یک گزینه برجسته برای توسعه‌دهندگان و کاربران تبدیل کرده است.

بررسی وایت پیپر سولانا(Solana) به زبان ساده

مقدمه وایت پیپر سولانا (Solana):
مقدمه وایت پیپر سولانا بر این نکته تأکید دارد که هر بلاک‌چین به عنوان یک سیستم تکرارپذیر برای مدیریت داده‌ها عمل می‌کند که در برابر خطا مقاوم است. اما یکی از چالش‌های مهم در بلاک‌چین‌های سنتی، نبود یک ساعت زمانی واحد برای هماهنگ‌سازی میان گره‌هاست. در واقع، هر گره به‌طور مستقل و با استفاده از ساعت محلی خود فعالیت می‌کند و از زمان‌بندی سایر گره‌ها بی‌خبر است. این مسئله باعث می‌شود که تعیین دقیق زمان وقوع رویدادها و سفارش‌دهی تراکنش‌ها به چالش کشیده شود.
برای رفع این مشکل، سولانا در وایت پیپر خود یک الگوریتم جدید به نام اثبات تاریخ (Proof of History - PoH) را معرفی می‌کند. این الگوریتم به شکلی طراحی شده است که دفترکل شبکه بتواند رویدادها را به صورت زمان‌بندی‌شده و قابل تأیید ثبت کند. به این ترتیب، گره‌های شبکه می‌توانند بدون نیاز به در نظر گرفتن زمان گذشته، در فرآیند اعتبارسنجی مشارکت کنند. این مکانیسم پیش‌بینی می‌کند که با PoH، کارایی شبکه بهبود یافته و مشکلات مربوط به نبود زمان‌بندی دقیق میان گره‌ها برطرف شود.

طراحی شبکه سولانا (Solana):
طراحی شبکه سولانا به گونه‌ای است که در هر زمان یک گره به عنوان رهبر سیستم انتخاب می‌شود تا وظیفه مدیریت اصلی شبکه را بر عهده داشته باشد. رهبر وظیفه دارد که یک دنباله اثبات تاریخ (Proof of History - PoH) ایجاد کند. این دنباله به شبکه اجازه می‌دهد تا رویدادها و تراکنش‌ها به صورت زمان‌بندی‌شده ثبت و تایید شوند. رهبر سیستم همچنین پیام‌ها را از کاربران دریافت کرده و آن‌ها را به ترتیب مشخصی سازمان‌دهی می‌کند تا کارایی شبکه به بالاترین سطح برسد.
رهبر با اجرای تراکنش‌ها بر روی حالت فعلی شبکه که در RAM ذخیره شده است، تغییرات را در حالت شبکه اعمال می‌کند. پس از اتمام این فرآیند، تراکنش‌های نهایی به همراه امضای مربوط به حالت جدید شبکه به گره‌های دیگر که به عنوان تاییدکنندگان (Verifiers) شناخته می‌شوند، ارسال می‌شوند. این گره‌ها وظیفه ثبت و تأیید تراکنش‌ها را دارند.
در شرایط عادی که شبکه بدون مشکل و به‌طور پیوسته کار می‌کند، در هر زمان تنها یک رهبر فعال است. با این حال، هر گره تاییدکننده توانایی تبدیل شدن به رهبر را دارد، و این تغییر رهبری از طریق الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake - PoS) انجام می‌شود. این سیستم به شبکه سولانا کمک می‌کند تا سرعت و امنیت بالایی در پردازش و تأیید تراکنش‌ها داشته باشد، و در عین حال انعطاف‌پذیری لازم را برای مدیریت نقش‌های مختلف میان گره‌ها فراهم کند.

اثبات تاریخ (Proof of History): 
الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History - PoH) در سولانا به‌عنوان یک مکانیسم منحصربه‌فرد برای ثبت زمان‌بندی رویدادها و تراکنش‌ها عمل می‌کند. این الگوریتم با استفاده از یک دنباله از محاسبات رمزنگاری، به شبکه امکان می‌دهد که گذر زمان بین دو رویداد را به شکل رمزنگاری‌شده و امن تایید کند. اساس کار این الگوریتم بر استفاده از یک تابع رمزنگاری امن است که خروجی آن بدون اجرای کامل تابع قابل پیش‌بینی نیست. یعنی هر بار که این تابع اجرا می‌شود، باید به‌طور کامل از ابتدا تا انتها محاسبه گردد تا به نتیجه برسد.
به محض اینکه خروجی تابع تولید شد، این داده‌ها می‌توانند توسط کامپیوترهای خارجی و گره‌های مختلف در شبکه، به صورت موازی مورد بررسی و تأیید قرار گیرند. این قابلیت تأیید موازی به کاهش زمان پردازش کمک شایانی می‌کند. همچنین، داده‌های تولیدشده با استفاده از برچسب زمانی (Timestamped) به رویدادها و تراکنش‌ها پیوست می‌شوند تا مشخص شود که این داده‌ها قبل از هش بعدی در زنجیره بلاکی ثبت شده‌اند. این روش، به شبکه امکان می‌دهد که ترتیب زمانی تراکنش‌ها را با دقت و امنیت بالایی ثبت کند.
علاوه بر این، معماری سولانا از مقیاس‌بندی افقی برای ترکیب قدرت محاسباتی استفاده می‌کند. این به شبکه اجازه می‌دهد تا قدرت محاسباتی بیشتری از گره‌های مختلف جذب کند و با استفاده از آن، تراکنش‌ها را با سرعت بسیار بالاتری پردازش کند. این مقیاس‌پذیری افقی، یکی از دلایل اصلی سرعت بالای سولانا در پردازش تعداد زیادی از تراکنش‌ها در هر ثانیه است.

برچسب زمانی برای رویدادها (Timestamp for Events):

 
در شبکه سولانا، فرآیند ایجاد برچسب زمانی به کمک دنباله‌ای از هش‌ها صورت می‌گیرد که تضمین می‌کند داده‌های مرتبط با تراکنش‌ها و رویدادها، قبل از تولید هش بعدی در زنجیره بلوکی ثبت شوند. این سیستم به شبکه کمک می‌کند تا ترتیب زمانی دقیق هر رویداد را حفظ کند و از تداخل میان رویدادهای مختلف جلوگیری شود.
یکی از عناصر کلیدی این فرآیند، استفاده از یک تابع ترکیب (combine) است. این تابع داده‌های جدید را با هش فعلی ادغام می‌کند و تضمین می‌کند که اطلاعات جدید به درستی در شبکه ثبت شوند. این داده‌ها می‌توانند از رویدادهای مختلف شبکه ناشی شوند، مانند تراکنش‌ها یا تغییرات وضعیت شبکه.
پس از ترکیب داده‌ها، به هر رویداد یک برچسب زمانی اختصاص داده می‌شود. این برچسب زمانی تضمین می‌کند که رویدادهای بعدی با وضعیت فعلی شبکه اشتباه گرفته نشوند و ترتیب زمانی آن‌ها دقیقاً مشخص باشد. با این مکانیسم، شبکه سولانا می‌تواند نظم زمانی و دقت در پردازش تراکنش‌ها را به شکل موثری حفظ کند.

تأیید (Verification):
در شبکه سولانا، فرآیند تأیید دنباله‌ی هش‌ها به گونه‌ای طراحی شده است که با استفاده از سیستم‌های چند هسته‌ای، با سرعت بسیار بالا انجام شود. در این مدل، هر گره می‌تواند دنباله هش‌ها و داده‌ها را به زیرمجموعه‌های کوچک‌تر تقسیم کند و هر بخش را به‌طور موازی پردازش کند. این قابلیت تأیید موازی به شبکه این امکان را می‌دهد که دنباله‌ها را با کارایی بسیار بالایی تایید کند.
برای مثال، اگر یک کامپیوتر 4000 هسته‌ای در شبکه فعالیت کند، این سیستم قادر است دنباله مورد نظر را به 4000 بخش کوچک‌تر تقسیم کند و هر یک از این بخش‌ها را هم‌زمان پردازش نماید. این مدل پردازش موازی به شدت باعث افزایش سرعت تأیید تراکنش‌ها و رویدادها در شبکه سولانا می‌شود و یکی از دلایل اصلی سرعت بالای این بلاک‌چین در پردازش حجم بالای تراکنش‌ها است.  این رویکرد باعث می‌شود که سولانا بتواند در مقیاس وسیع‌تری نسبت به سایر بلاکچین‌ها فعالیت کند و تأیید داده‌ها به شکلی سریع و بهینه انجام شود.

مقیاس‌بندی افقی (Horizontal Scaling):
در مدل مقیاس‌بندی افقی در شبکه سولانا، امکان ترکیب چندین ژنراتور اثبات تاریخ (Proof of History generators) با یکدیگر وجود دارد. این ژنراتورها به گونه‌ای با هم کار می‌کنند که بدون نیاز به خرد کردن یا تقسیم‌بندی شبکه به بخش‌های کوچک‌تر، یک سیستم لایه‌لایه ایجاد می‌شود که به شبکه کمک می‌کند تراکنش‌ها را به‌طور هم‌زمان و موازی پردازش کند.
هر ژنراتور اثبات تاریخ مسئول ایجاد یک دنباله زمانی مشخص است که با دنباله‌های سایر ژنراتورها هماهنگ شده و نتیجه‌ای صحیح برای کل شبکه به دست می‌دهد. این روش مقیاس‌بندی به شبکه اجازه می‌دهد که همزمان چندین تراکنش را پردازش کرده و سرعت کل فرآیند را به شکل چشم‌گیری افزایش دهد. با این مدل، سولانا توانایی پردازش حجم زیادی از تراکنش‌ها را به صورت همزمان و با حفظ دقت و امنیت شبکه دارد. مقیاس‌بندی افقی یکی از کلیدهای موفقیت سولانا در دستیابی به سرعت بالا و مقیاس‌پذیری است، بدون اینکه نیاز باشد شبکه به زیرشبکه‌های کوچکتر تقسیم شود.

سازگاری (Consistency):
در شبکه سولانا، سازگاری به این معناست که هر شرکت‌کننده در شبکه باید بتواند با درج آخرین خروجی معتبر دنباله‌ای که مشاهده کرده است، در ساختار ورودی خود، سازگاری لازم را با دنباله نهایی حفظ کند. این سازگاری به ایجاد امنیت در برابر حملات سایبری احتمالی کمک می‌کند. به‌عبارت‌دیگر، اگر تمامی شرکت‌کنندگان شبکه آخرین هش معتبر را در ورودی خود ذخیره کنند، شبکه می‌تواند در برابر حملات مخربی که قصد تغییر یا معکوس کردن تراکنش‌ها را دارند، مقاوم شود.
در صورتی که یک ژنراتور اثبات تاریخ (Proof of History generator) مخرب بتواند کنترل دنباله کامل را به دست بگیرد، ممکن است تلاش کند تا تراکنش‌ها را معکوس کرده و داده‌ها را دستکاری کند. برای جلوگیری از چنین حملاتی، هر شرکت‌کننده تنها باید آخرین هش دنباله را ذخیره کند. این روش تضمین می‌کند که دستکاری در دنباله معتبر غیرممکن می‌شود و سازگاری شبکه به درستی حفظ می‌شود. این مکانیزم، سازگاری شبکه را تضمین می‌کند و باعث می‌شود که شرکت‌کنندگان بتوانند بدون نگرانی از تغییر یا معکوس شدن تراکنش‌ها، به فعالیت در شبکه ادامه دهند.

حملات (Attacks):

 
در این بخش از وایت پیپر سولانا، به بررسی حملات احتمالی پرداخته شده است که سولانا برای مقابله با آن‌ها راهکارهایی ارائه کرده است. این حملات ممکن است به‌طور بالقوه عملکرد شبکه را مختل کنند، اما سولانا با استفاده از مکانیسم‌های خاص خود، سعی در جلوگیری از وقوع آن‌ها دارد.

• معکوس (Reversal): در حملات معکوس، هدف مهاجم این است که با ایجاد یک دنباله معکوس،تراکنش‌ها را پس از وقوع رویداد دوم دستکاری کند. در این نوع حمله، مهاجم تلاش می‌کند که یک دنباله مخرب را پس از یک رویداد اصلی وارد شبکه کند و گره‌های همتا‌به‌همتای غیرمخرب را وادار به اشتباه در تشخیص رویداد اصلی کند. این فرآیند باعث می‌شود که گره‌های غیرمخرب دنباله معکوس را به اشتباه به عنوان تراکنش‌های اصلی بپذیرند و آن را با دیگر گره‌ها به اشتراک بگذارند. نتیجه چنین حمله‌ای می‌تواند به تأخیر در پردازش تراکنش‌ها و تداخل در عملکرد شبکه منجر شود.
• سرعت (Speed): حملات سرعت به‌طور کلی تلاش می‌کنند از تأخیرهای زمانی در شبکه برای ایجاد اختلال استفاده کنند. برای مقابله با این نوع حملات، سولانا از تعدادی ژنراتور مختلف استفاده می‌کند. برخی از این ژنراتورها با تمرکز بر پهنای باند بالا کار می‌کنند، در حالی که دیگران با سرعت بالا تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند. این ژنراتورها به‌طور دوره‌ای با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا مقاومت شبکه در برابر حملات افزایش یابد.
  در این نوع حمله، گره مخرب تلاش می‌کند که دنباله‌ای از تراکنش‌های سریع را که توسط ژنراتورهای سرعت ایجاد شده است، به‌سرعت معکوس کند. اما ترکیب ژنراتورهای پهنای باند بالا و ژنراتورهای سرعت بالا در شبکه، این حمله را بسیار دشوار می‌کند، زیرا مهاجم باید بتواند در زمان بسیار کوتاه دنباله‌ها را دستکاری و معکوس سازد. این ویژگی سرعت و انعطاف‌پذیری، شبکه سولانا را در برابر این نوع حملات مقاوم می‌کند.
• حملات دوربرد (Long Range): حملات دوربرد به این صورت اتفاق می‌افتند که مهاجم با به دست آوردن کلیدهای خصوصی قدیمی یا دورریخته‌شده‌ی کاربران، تلاش می‌کند تا یک زنجیره بلوکی تقلبی ایجاد کند. هدف از این حمله، ساختن یک زنجیره جعلی است که به اندازه زنجیره اصلی طولانی باشد و به نظر معتبر بیاید. برای موفقیت در این نوع حمله، مهاجم به یک پردازشگر بسیار سریع‌تر از پردازشگرهای موجود در شبکه نیاز دارد تا بتواند تاریخچه زنجیره اصلی را به‌طور کامل بازسازی کند. اما طراحی شبکه سولانا این نوع حملات را به‌شدت دشوار کرده است. در سولانا، هر گره دارای یک رکورد تاریخی از تراکنش‌ها و رویدادها است. این رکوردها در طی زمان به صورت دقیق ثبت می‌شوند و در سراسر شبکه توزیع می‌شوند. بنابراین، حتی اگر مهاجم بتواند کلیدهای خصوصی قدیمی را به دست آورد، باز هم قادر نخواهد بود که زنجیره جعلی خود را با رکوردهای دقیق و معتبر شبکه تطبیق دهد. این سیستم محافظتی به دلیل الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History) به‌وجود آمده است، که به هر گره اجازه می‌دهد یک نسخه دقیق و غیرقابل تغییر از تاریخچه تراکنش‌ها را نگه‌داری کند و از هرگونه تلاش برای ایجاد زنجیره جعلی جلوگیری کند.

مکانیزم اجماع اثبات سهام (Proof of Stake Consensus):
شبکه سولانا از یک نمونه بهینه‌شده از مکانیزم اثبات سهام (Proof of Stake - PoS) برای انجام وظایف اصلی خود مانند تأیید سریع تراکنش‌ها، رأی‌گیری، انتخاب ژنراتور جدید اثبات تاریخ (Proof of History) و مجازات گره‌های مخرب بهره می‌گیرد. در این الگوریتم، اعتبارسنج‌ها به کمک پیامی که در یک زمان مشخص به آن‌ها ارسال می‌شود، وظایف خود را به‌صورت هم‌زمان انجام می‌دهند. هدف از این مکانیزم، اطمینان از امنیت شبکه و جلوگیری از حملات و رفتارهای مخرب است.

اصطلاح‌شناسی (Terminology):
در وایت پیپر سولانا، اصطلاحات کلیدی مربوط به مکانیزم اثبات سهام توضیح داده شده‌اند. این اصطلاحات نقش مهمی در درک معماری اجماع شبکه سولانا دارند:

• باندها (Bonds): باندها به هزینه‌ای اشاره دارند که اعتبارسنج‌ها (یا در دیگر شبکه‌ها ماینرها) برای شرکت در فرایند سهام‌گذاری پرداخت می‌کنند. این هزینه به‌صورت توکن‌های SOL است که در شبکه سولانا به عنوان وثیقه توسط کاربران استیک می‌شود.
• اسلشینگ (Slashing): اسلشینگ یک روش مجازات برای گره‌هایی است که رفتاری مخرب یا نادرست از خود نشان می‌دهند. به‌عنوان مثال، اگر گره‌ای به یک زنجیره جعلی رأی بدهد، توکن‌های استیک‌شده‌ی آن توسط شبکه ضبط و از دست می‌روند.
• اکثریت مطلق (Super Majority): اکثریت مطلق شامل بیش از نیمی از اعتبارسنج‌های شبکه است که توکن‌های خود را سهام‌گذاری کرده‌اند. این اکثریت برای رسیدن به اجماع در مورد وضعیت شبکه مورد نیاز است؛ اگر تعداد رأی‌دهندگان کمتر از این حد باشد، اجماع محقق نخواهد شد.

اثبات تکرار (Proof of Replication:
در شبکه سولانا، اگرچه مکانیزم اثبات تکرار به‌طور مستقیم برای اجماع استفاده نمی‌شود، اما از آن برای مدیریت ذخیره‌سازی و تعیین کارمزدهای مربوط به آن بهره گرفته می‌شود. اثبات تکرار که از شبکه فایل‌کوین الهام گرفته شده است، ترکیبی از الگوریتم‌های اثبات اعتبار (Proof of Validity) و اثبات فضا (Proof of Space) را به کار می‌گیرد. این مکانیزم به کاربران اجازه می‌دهد تا نشان دهند که فضای ذخیره‌سازی خود را به‌طور صحیح برای ذخیره داده‌های شبکه اختصاص داده‌اند و این داده‌ها در هر زمان قابل بازیابی است. این رویکرد به بهینه‌سازی ذخیره‌سازی داده‌ها در شبکه کمک کرده و به‌عنوان یکی از نوآوری‌های سولانا شناخته می‌شود.

سخن پایانی

سولانا با معرفی مکانیزم اثبات تاریخ (PoH) و ترکیب آن با اثبات سهام (PoS) و اثبات تکرار (PoRep)، راهکاری نوآورانه برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری و سرعت در بلاک‌چین‌ها ارائه کرده است. این معماری پیشرفته، سولانا را قادر ساخته تا به‌عنوان یکی از سریع‌ترین بلاک‌چین‌های جهان، توان پردازش بالای تراکنش‌ها را با کارمزدهای پایین ارائه دهد و از نظر امنیت نیز به سطح بالایی دست یابد.
وایت پیپر سولانا نشان می‌دهد که چگونه این شبکه با بهره‌گیری از الگوریتم‌های هوشمندانه و طراحی منحصربه‌فرد خود، به یک گزینه جذاب برای توسعه‌دهندگان و کاربران تبدیل شده است. در نهایت، سولانا با سرعت بی‌نظیر و توان عملیاتی بالا، یک مسیر جدید در دنیای ارزهای دیجیتال باز کرده که می‌تواند آینده‌ای درخشان برای فناوری بلاک‌چین رقم بزند.