مقدمه

تصور کنید یک گروه بزرگ از مردم در مکان‌های مختلف جهان قرار دارند و باید بر سر ترتیب دقیق یک سری رویداد به توافق برسند. در حالت عادی، آن‌ها می‌توانند از یک ساعت جهانی یا یک مرجع زمانی مشترک استفاده کنند، اما در دنیای بلاکچین، چنین مرجع مرکزی‌ای وجود ندارد. هر نود (node) باید به صورت مستقل و بدون اعتماد به دیگری، زمان رویدادها را تأیید کند. همین چالش اساسی، یعنی توافق بر سر زمان و ترتیب وقایع در یک شبکه غیرمتمرکز، به یکی از بزرگترین موانع در مسیر مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها تبدیل شده است. در حالی که بسیاری از بلاکچین‌ها برای حل این مشکل به مکانیزم‌های پیچیده اجماع و ارتباطات پرهزینه بین نودها متکی هستند، بلاکچین سولانا با یک رویکرد کاملاً متفاوت و انقلابی وارد میدان شد: الگوریتم اثبات تاریخچه (Proof of History). این الگوریتم، نه تنها یک مکانیزم اجماع جدید، بلکه یک «ساعت رمزنگاری‌شده» است که توانسته سرعت و توان عملیاتی بی‌نظیری را برای سولانا به ارمغان بیاورد.

الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) چیست؟

برای درک عمیق الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)، ابتدا باید آن را با سایر مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار (Proof of Work) PoW و اثبات سهام (Proof of Stake) PoS مقایسه کنیم.

تعریف فنی و ساده PoH

در ساده‌ترین تعریف، الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) یک مکانیزم اجماع کامل نیست، بلکه یک «ساعت غیرمتمرکز» یا «ساعت رمزنگاری‌شده» است. این الگوریتم به عنوان یک جزء کلیدی در معماری سولانا عمل می‌کند و وظیفه اصلی آن، ایجاد یک رکورد تاریخی از رویدادها است که به صورت رمزنگاری‌شده قابل تأیید باشد. PoH از یک تابع تأخیر قابل تأیید (Verifiable Delay Function) VDF استفاده می‌کند که به صورت متوالی و پیوسته، یک رشته از رویدادها را تولید می‌کند. هر رویداد در این زنجیره، به رویداد قبلی وابسته است و زمان‌بندی آن به صورت رمزنگاری‌شده در آن ثبت می‌شود. این فرآیند، یک «دفترکل تاریخی» را ایجاد می‌کند که می‌تواند به صورت عمومی تأیید شود، بدون اینکه نودها نیاز به ارتباط مستقیم با یکدیگر داشته باشند.

PoH در برابر اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS)

درک تفاوت PoH با اثبات کار (Proof of Work) و اثبات سهام (Proof of Stake) بسیار مهم است. PoW و PoS هر دو مکانیزم‌های اجماع کاملی هستند که وظیفه انتخاب رهبر (نود تولیدکننده بلاک) و تأیید تراکنش‌ها را بر عهده دارند. برای مثال، در بیت‌کوین (PoW)، ماینرها با حل یک معمای ریاضی پیچیده، حق تولید بلاک را به دست می‌آورند. در اتریوم (PoS)، نودهای اعتبارسنج بر اساس میزان سهام خود انتخاب می‌شوند. اما PoH هیچ کدام از این وظایف را به تنهایی انجام نمی‌دهد. در عوض، PoH یک سرویس زمان‌بندی برای سولانا فراهم می‌کند. مکانیزم اجماع سولانا در واقع یک اثبات سهام وکالتی (Delegated Proof of Stake) DPoS است که از PoH به عنوان ابزاری برای بهینه‌سازی و افزایش سرعت استفاده می‌کند. PoH به نودها اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر، ترتیب و زمان وقوع رویدادها را تأیید کنند.

چگونگی عملکرد الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)

عملکرد الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) در نگاه اول ممکن است پیچیده به نظر برسد، اما با یک مثال ساده قابل توضیح است.

فرآیند تولید زنجیره رویدادها

هسته اصلی PoH یک تابع هشینگ است که به صورت مکرر اجرا می‌شود. نود (node) اعتبارسنج در بلاکچین سولانا، یک مقدار ورودی را به یک تابع هش وارد می‌کند، سپس خروجی آن را دوباره به عنوان ورودی برای تابع هش بعدی قرار می‌دهد. این فرآیند به صورت یک زنجیره پیوسته و تکراری ادامه پیدا می‌کند. هر خروجی، به صورت رمزنگاری‌شده، به خروجی قبلی وابسته است. به دلیل ماهیت پیوسته و غیرقابل پیش‌بینی بودن این فرآیند، یک نود نمی‌تواند از قبل خروجی‌های آینده را تولید کند. تنها راه برای تولید خروجی بعدی، اجرای کامل تابع هش است که به زمان مشخصی نیاز دارد. این فرآیند، یک «ساعت» قابل تأیید ایجاد می‌کند که قابل دستکاری نیست.

ترکیب تراکنش‌ها در فرآیند هشینگ

در طول این فرآیند پیوسته هشینگ، نود اعتبارسنج اطلاعات مربوط به تراکنش‌ها را نیز به این زنجیره اضافه می‌کند. هر بار که یک تراکنش جدید به شبکه ارسال می‌شود، اطلاعات آن به زنجیره هشینگ در حال تولید تزریق می‌شود. این تزریق، تراکنش را به صورت رمزنگاری‌شده در یک نقطه خاص از زمان در زنجیره رویدادها ثبت می‌کند. با این کار، هر تراکنش یک مهر زمانی غیرقابل دستکاری دریافت می‌کند. هنگامی که نودهای دیگر زنجیره هشینگ را بررسی می‌کنند، می‌توانند به صورت رمزنگاری‌شده تأیید کنند که تراکنش در آن زمان مشخص و به ترتیب صحیح رخ داده است. این امر نیاز به ارتباطات گسترده بین نودها برای توافق بر سر زمان را از بین می‌برد.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)

استفاده از الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)، مزایای بزرگی را برای بلاکچین سولانا به ارمغان آورده است، اما بدون چالش نیز نبوده است.

مزایای کلیدی: سرعت و مقیاس‌پذیری

بزرگترین مزیت PoH، افزایش چشمگیر سرعت و مقیاس‌پذیری است. با داشتن یک ساعت رمزنگاری‌شده مشترک، نودهای سولانا می‌توانند تراکنش‌ها را به صورت موازی پردازش و تأیید کنند. آن‌ها نیازی به انتظار برای تأیید سایر نودها ندارند و می‌توانند به صورت مستقل کار کنند. این ویژگی، به سولانا اجازه می‌دهد تا هزاران تراکنش را در هر ثانیه پردازش کند، که بسیار بیشتر از توان عملیاتی بیت‌کوین و اتریوم است. همچنین، تأخیر در تراکنش‌ها به حداقل می‌رسد، که سولانا را برای کاربردهای نیازمند به سرعت بالا، مانند بازی‌ها و مالی غیرمتمرکز (DeFi)، ایده‌آل می‌سازد.

معایب و محدودیت‌ها

یکی از بزرگترین معایب PoH، نیاز به سخت‌افزار قدرتمند برای اجرای نود اعتبارسنج است. فرآیند تولید زنجیره هشینگ در PoH بسیار سریع و فشرده است و به توان محاسباتی بالایی نیاز دارد. این امر باعث می‌شود که فقط افراد و سازمان‌های دارای منابع مالی کافی بتوانند نود اعتبارسنج را اجرا کنند، که می‌تواند به متمرکز شدن شبکه در دست تعداد کمی از اعتبارسنج‌ها منجر شود. این موضوع، یکی از بزرگترین انتقاداتی است که به سولانا وارد می‌شود. همچنین، پیچیدگی الگوریتم PoH و وابستگی آن به یک زنجیره واحد، ممکن است در تئوری ریسک‌های امنیتی خاصی را به همراه داشته باشد.

نقش PoH در معماری بلاکچین سولانا

الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) به تنهایی یک مکانیزم اجماع نیست، اما ستون فقرات معماری سولانا محسوب می‌شود و با سایر نوآوری‌های این بلاکچین کار می‌کند.

PoH به عنوان پایه و اساس اجماع

در سولانا، مکانیزم اجماع اصلی در واقع یک نوع بهینه‌سازی‌شده از اثبات سهام وکالتی (DPoS) به نام تاور بی‌اف‌تی (Tower BFT) است. Tower BFT از PoH برای کاهش ارتباطات بین نودهای اعتبارسنج استفاده می‌کند. به جای اینکه نودها برای تأیید زمان و ترتیب هر بلاک به صورت گسترده با هم ارتباط برقرار کنند، از مهر زمانی تولید شده توسط PoH برای تأیید بلاک استفاده می‌کنند. این رویکرد، فرآیند اجماع را به شدت تسریع می‌کند و به نودها اجازه می‌دهد تا به سرعت به توافق برسند و بلاک‌ها را به صورت موازی پردازش کنند.

ارتباط با سایر نوآوری‌های سولانا

الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH)، سایر نوآوری‌های کلیدی سولانا را نیز فعال می‌کند. برای مثال، توربین (Turbine) که یک پروتکل انتشار داده است، از PoH برای تقسیم‌بندی داده‌های بلاک به بسته‌های کوچک‌تر و ارسال آن‌ها به نودها استفاده می‌کند. گلف استریم (Gulf Stream) که یک پروتکل فورواردینگ تراکنش است، از PoH برای پیش‌بینی زمان بلاک بعدی استفاده می‌کند و تراکنش‌ها را به صورت موازی به نودها ارسال می‌کند. به عبارت دیگر، PoH به عنوان یک هماهنگ‌کننده مرکزی عمل می‌کند که تمام اجزای معماری سولانا را به صورت کارآمد در کنار هم قرار می‌دهد.

چالش‌ها و انتقادات وارده بر PoH

الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) با وجود مزایای فنی‌اش، با انتقاداتی نیز روبرو است که به صورت جدی مورد بحث قرار گرفته‌اند.

پیچیدگی و نیازمندی‌های سخت‌افزاری بالا

همانطور که پیشتر گفته شد، اجرای نود اعتبارسنج سولانا به دلیل فرآیند فشرده هشینگ در PoH، به سخت‌افزارهای بسیار قدرتمندی نیاز دارد. این امر، نگرانی‌هایی را در مورد تمرکززدایی شبکه ایجاد کرده است. منتقدان معتقدند که این نیاز بالا، تعداد مشارکت‌کنندگان در شبکه را کاهش می‌دهد و شبکه را در دست چند شرکت بزرگ متمرکز می‌کند. در حالی که سولانا مدعی است که این امر برای دستیابی به مقیاس‌پذیری ضروری است، اما مخالفان آن را یک نقطه ضعف بزرگ می‌دانند که می‌تواند به امنیت و انعطاف‌پذیری شبکه در برابر سانسور آسیب بزند.

نگرانی‌های امنیتی و وابستگی به زمان

یکی دیگر از انتقاداتی که به PoH وارد می‌شود، نگرانی‌های امنیتی در مورد وابستگی به یک زنجیره پیوسته از زمان است. در حالی که این زنجیره رمزنگاری‌شده است، اگر یک مهاجم بتواند کنترل بخش بزرگی از شبکه را به دست بگیرد، ممکن است بتواند به زنجیره زمان حمله کند و آن را دستکاری کند. البته سولانا با استفاده از مکانیزم اثبات سهام وکالتی خود، که شامل انتخاب اعتبارسنج‌ها به صورت دوره‌ای است، تلاش کرده است تا این ریسک را به حداقل برساند. با این حال، ماهیت پیچیده الگوریتم و عدم وضوح کامل در مورد جزئیات فنی آن، باعث شده است که برخی از متخصصان بلاکچین همچنان در مورد امنیت آن سؤالاتی داشته باشند.

نتیجه‌گیری

الگوریتم اثبات تاریخچه (PoH) یک نوآوری برجسته و جسورانه در دنیای بلاکچین است که رویکردی کاملاً متفاوت برای حل مشکل زمان‌بندی در دفترکل‌های توزیع‌شده ارائه می‌دهد. این الگوریتم با ایجاد یک ساعت رمزنگاری‌شده که به صورت داخلی در بلاکچین وجود دارد، نیاز به ارتباطات گسترده بین نودها را از بین می‌برد و راه را برای دستیابی به سرعت و مقیاس‌پذیری بی‌نظیر باز می‌کند. با این حال، PoH یک راه‌حل بی‌نقص نیست. این الگوریتم با چالش‌هایی مانند نیازمندی‌های سخت‌افزاری بالا و نگرانی‌های مربوط به عدم تمرکز روبرو است. با وجود این چالش‌ها، PoH به عنوان یکی از مهم‌ترین و انقلابی‌ترین آزمایش‌ها در معماری بلاکچین شناخته می‌شود و نشان می‌دهد که راهکارهای نوآورانه، می‌توانند محدودیت‌های سنتی بلاکچین‌ها را از بین ببرند.