مقدمه

آیا می‌دانستید در اوایل سال ۲۰۲۲، مصرف برق سالانه شبکه بیت کوین، که متکی به ماینینگ (Proof of Work) است، از مصرف برق کل کشورهایی مانند آرژانتین یا هلند پیشی گرفت؟ این آمار حیرت‌آور، یک حقیقت تلخ را آشکار می‌سازد: اگرچه بلاکچین‌های ماینینگ‌محور امنیت و تمرکززدایی را به ارمغان آوردند، اما به دلیل مصرف انرژی سرسام‌آور و محدودیت‌های جدی در سرعت پردازش (مقیاس‌پذیری)، نمی‌توانند زیرساخت اصلی جهان مدرن مالی و اپلیکیشن‌های روزمره را تشکیل دهند. این مشکل، انگیزه‌ای برای ظهور نسل جدیدی از بلاکچین‌های بدون ماینینگ شد؛ شبکه‌هایی که از الگوریتم‌های جایگزین برای تأیید و اجماع استفاده می‌کنند. در این تحول، دو مکانیزم کلیدی، یعنی Proof of History (اثبات تاریخچه) و Proof of Authority (اثبات اختیار)، به عنوان پاسخ‌هایی قاطع به ناکارآمدی‌های الگوریتم‌های سنتی مانند Proof of Work (اثبات کار)، مطرح شدند. این مکانیزم‌ها نه تنها مصرف انرژی را به صفر می‌رسانند، بلکه سرعت تراکنش را به سطوح بی‌سابقه‌ای (هزاران تراکنش در ثانیه) ارتقا می‌دهند.

معرفی بلاکچین‌های بدون ماینینگ

بلاکچین‌های بدون ماینینگ (Non-Mining Blockchains) به آن دسته از شبکه‌های غیرمتمرکز اطلاق می‌شود که برای دستیابی به اجماع (Consensus) و تأیید تراکنش‌ها، به فرآیند پرهزینه و انرژی‌بر حل مسائل پیچیده رمزنگاری (ماینینگ یا Proof of Work) نیازی ندارند. این شبکه‌ها از الگوریتم‌های جایگزینی استفاده می‌کنند که یا بر پایه زمان و اثبات توالی (مانند PoH) یا بر پایه اعتماد و هویت (مانند PoA) بنا شده‌اند.

مکانیزم‌های جایگزین و تمرکز بر کارایی

مهم‌ترین هدف از ابداع این الگوریتم‌های جایگزین، حل معضل سه‌گانه بلاکچین (مقیاس‌پذیری، امنیت و تمرکززدایی) و به‌ویژه، تقویت جنبه مقیاس‌پذیری و سرعت تراکنش (Throughput) است. در بلاکچین‌های بدون ماینینگ، نیازی به رقابت جهانی میان ماینرها برای حل یک پازل نیست؛ در نتیجه، تأخیر در تولید بلوک‌ها کاهش یافته و مصرف انرژی نیز حذف می‌شود. این شبکه‌ها معمولاً به سرعت در سطح بالایی از TPS (تراکنش در ثانیه) دست می‌یابند و از همین رو، برای کاربردهایی که به سرعت و کارایی لحظه‌ای نیاز دارند، مانند بورس‌های غیرمتمرکز (DEXs) یا بازی‌های بلاکچینی، بسیار مناسب هستند.

نقش بلاکچین بدون ماینینگ در وب۳

انتقال از مدل‌های Proof of Work (PoW) به مدل‌های بدون ماینینگ مانند Proof of Stake (PoS) و مشتقات آن، مانند PoH و PoA، نشان‌دهنده تغییر پارادایم در جهان بلاکچین است. نسل جدید می‌خواهد که بلاکچین‌ها زیرساختی باشند که بتوانند میلیون‌ها کاربر را بدون لگ و با هزینه‌های ناچیز پشتیبانی کنند. بلاکچین بدون ماینینگ به دلیل کارایی زیست‌محیطی (حذف اثر کربن ماینینگ) و سرعت بالا، نقش محوری در پیاده‌سازی زیرساخت‌های وب۳ (Web3) دارند و امکان ساخت اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) پیچیده و پرمخاطب را فراهم می‌کنند که پیش از این در لایه ۱‌های قدیمی قابل تصور نبود.

بررسی اثبات تاریخچه

اثبات تاریخچه Proof of History (PoH) یک مکانیزم اجماع کامل نیست، بلکه یک ساختار داده‌ای رمزنگاری‌شده و یک ساعت جهانی غیرمتمرکز است که توسط سولانا (Solana) ابداع شده است. PoH خود را با مکانیزم Proof of Stake (اثبات سهام) ترکیب می‌کند تا به یک سیستم اجماع بسیار سریع و کارآمد دست یابد که به طور مؤثری، نیاز به ماینینگ را حذف کرده است.

ساختار فنی Proof of History و تابع VDF

هسته اصلی PoH یک تابع تأخیر قابل تأیید (Verifiable Delay Function - VDF) است. این تابع به طور مداوم و متوالی یک خروجی رمزنگاری تولید می‌کند که شامل اطلاعات ورودی قبلی است.

ثبت گذر زمان

در اصل، PoH یک تایمر رمزنگاری شده است که به طور مداوم و غیرقابل توقف می‌شمارد. هر خروجی جدید، اثبات می‌کند که یک مقدار مشخصی از زمان فیزیکی از خروجی قبلی سپری شده است. این توالی، به صورت یک رشته هش (Hash Chain) غیرقابل بازگشت ذخیره می‌شود.

تأیید سریع توالی

هر رویداد (مانند یک تراکنش) را می‌توان با ثبت آن در این رشته هش PoH، با یک مهر زمانی (Timestamp) دقیق و غیرقابل تغییر، ثبت کرد. هنگامی که نودها بلوک‌ها را اعتبارسنجی می‌کنند، نیازی به بررسی همگام‌سازی زمان (Synchronization) و جستجوی رویدادها در کل شبکه ندارند؛ بلکه به سادگی به مهر زمانی PoH مراجعه می‌کنند و به صورت رمزنگاری شده، توالی زمانی آن را تأیید می‌کنند.

نقش PoH در بهینه‌سازی مقیاس‌پذیری شبکه‌ها

Proof of History با حل مشکل زمان‌بندی در شبکه‌های بلاکچین، که گلوگاه اصلی در PoW و حتی PoS سنتی است، به طرز چشمگیری مقیاس‌پذیری را افزایش می‌دهد.

تولید موازی بلوک‌ها

در سیستم‌های سنتی، نودها باید قبل از شروع به کار بر روی بلوک بعدی، منتظر تأیید بلوک قبلی و همگام‌سازی زمان از طریق پیام‌رسانی‌های کند شبکه باشند. اما با PoH، هر نود می‌تواند به صورت موازی کار خود را آغاز کند، زیرا توالی زمانی رویدادها از پیش تضمین شده است.

کاهش سربار پیام‌رسانی

وجود یک ساعت غیرمتمرکز و جهانی، نیاز به ارسال میلیون‌ها پیام تأیید زمان و اعتبارسنجی میان نودها را کاهش می‌دهد. این امر موجب کاهش تأخیر (Latency) و افزایش چشمگیر توان عملیاتی (Throughput) می‌شود و بلاکچین بدون ماینینگ سولانا را قادر می‌سازد که به هزاران تراکنش در ثانیه دست یابد، که برای کاربردهای مصرف‌کننده و مالی در جهان امروزی ضروری است.

بررسی اثبات اختیار

اثبات اختیار Proof of Authority (PoA) یک الگوریتم اجماع است که به جای ماینرها یا سهام‌گذاران تصادفی، بر مجموعه‌ای کوچک و از پیش تأیید شده از اعتبارسنج‌ها (Validators) که هویت آن‌ها به صورت عمومی شناخته شده و قابل اعتماد است، متکی است. PoA به عنوان یک مدل بلاکچین بدون ماینینگ، در محیط‌های سازمانی و شبکه‌های خصوصی کاربرد زیادی پیدا کرده است.

مکانیسم اعتماد و هویت در Proof of Authority

در PoA، نودهای اعتبارسنج بر اساس اعتبار، هویت تأییدشده و مسئولیت‌پذیری خود انتخاب می‌شوند.

انتخاب اعتبارسنج‌های مجاز

فقط نهادها یا افراد خاصی که هویت آن‌ها در زنجیره به صورت عمومی ثبت شده و توسط جامعه یا سازمان حاکم تأیید شده است، می‌توانند بلوک‌ها را امضا کنند و به زنجیره اضافه نمایند. این اعتبارسنج‌ها، که معمولاً تعدادشان کم است، به جای رقابت برای حل پازل، به صورت دوره‌ای و توافقی حق ساخت بلوک جدید را پیدا می‌کنند.

اهمیت شهرت (Reputation)

از آنجایی که هویت اعتبارسنج‌ها فاش شده است، اگر آن‌ها رفتار مخربی داشته باشند (مانند امضای بلوک‌های متناقض)، اعتبار خود را از دست داده و از شبکه حذف می‌شوند. این خطر از دست دادن شهرت، به عنوان یک عامل بازدارنده قوی، جایگزین جریمه‌های مالی بزرگ در PoS یا هزینه برق در PoW می‌شود.

کاربرد Proof of Authority در شبکه‌های سازمانی و متمرکز

به دلیل تمرکز اثبات اعتبار (PoA) بر کارایی و سرعت، این مکانیزم برای محیط‌هایی که به سطح مشخصی از اعتماد به نهادهای مجاز نیاز دارند، بسیار ایده‌آل است. بسیاری از شرکت‌ها و کنسرسیوم‌های صنعتی (مانند مدیریت زنجیره تأمین یا امور مالی بین‌بانکی) از PoA استفاده می‌کنند؛ این شبکه‌های خصوصی نیازی به عدم اعتماد کامل به یکدیگر ندارند، بلکه به سرعت و قابلیت کنترل بالا نیاز دارند. PoA با حذف ماینینگ و محدود کردن تعداد اعتبارسنج‌ها، به سرعت تراکنش‌های بسیار بالا و زمان نهایی‌سازی نزدیک به آنی (Near-Instant Finality) دست می‌یابد. همچنین، این مکانیزم برای بهینه‌سازی شبکه‌های با کاربری خاص مانند شبکه اورا (Aura Network)  یا شبکه‌های تست (Testnets) ایده‌آل است، زیرا هزینه‌های گس را بسیار پایین نگه می‌دارد و مدیریت ارتقا و نگهداری شبکه را ساده‌تر می‌کند.

تفاوت‌های بنیادین PoH و PoA با ماینینگ

برای درک کامل انقلاب بلاکچین بدون ماینینگ، باید تفاوت‌های اصلی این مکانیزم‌ها را با Proof of Work (PoW) که در بیت کوین و اتریوم (تا پیش از The Merge) استفاده می‌شد، بررسی کرد.

تفاوت در مصرف انرژی و پایداری زیست‌محیطی

مهم‌ترین نقطه تمایز میان این مکانیزم‌ها، نحوه استفاده از منابع است.

PoW (ماینینگ)

متکی به مصرف انرژی فیزیکی به عنوان «سرمایه» برای تأمین امنیت است. ماینرها در یک رقابت دائمی و انرژی‌بر شرکت می‌کنند تا شانس خود را برای یافتن هش معتبر بلوک افزایش دهند. این فرآیند، منجر به انتشار مقادیر عظیمی از کربن می‌شود و از نظر پایداری زیست‌محیطی، به شدت مورد انتقاد قرار گرفته است.

PoH و PoA (بدون ماینینگ)

در این مدل‌ها دیگر انرژی فیزیکی صرف حل پازل نمی‌شود؛ بلکه در PoH امنیت از طریق توابع رمزنگاری و سهام (در کنار PoS) تأمین می‌شود و در PoA نیز از مسیر هویت و شهرت اعتبارسنج‌ها تضمین می‌گردد. مصرف انرژی این شبکه‌ها قابل مقایسه با شبکه‌های سنتی متمرکز است و تقریباً هیچ اثر کربنی مضری ندارد. این مزیت، این شبکه‌ها را برای جهان امروزی که نگران تغییرات اقلیمی است، جذاب‌تر می‌کند.

تفاوت در تمرکززدایی و امنیت سایبری

نحوه حفظ امنیت و درجه تمرکززدایی در این الگوریتم‌ها، از مهم‌ترین مباحث در جهان بلاکچین است. امنیت اثبات کار (PoW) بر پایه توزیع قدرت محاسباتی (هش‌ریت) در سطح جهان و هزینه بالای حمله (حمله ۵۱ درصد) است که حداکثر تمرکززدایی را در اصول اولیه خود دارد. در مقابل، اثبات اعتبار (PoA) از نظر فنی کمترین میزان تمرکززدایی را دارد، زیرا تنها تعداد کمی از نهادهای تأییدشده حق تولید بلوک را دارند و برای شبکه‌های عمومی با اعتماد پایین مناسب نیستند، اما برای شبکه‌های خصوصی با اعتماد بالا، بسیار امن و کارآمد هستند. در نهایت، اثبات تاریخچه (PoH) با ترکیب خود با اثبات سهام محول‌شده (DPoS)، تمرکززدایی را در سطح بالاتری نسبت به PoA حفظ می‌کند؛ امنیت PoH بر اساس توالی رمزنگاری و سهام بالای نودهای اعتبارسنج است و هدف آن دستیابی به مقیاس‌پذیری بالا با امنیت نزدیک به PoS سنتی است.

چالش‌های بلاکچین بدون ماینینگ

با وجود مزایای عظیم در مقیاس‌پذیری و کارایی، مکانیزم‌های بلاکچین بدون ماینینگ با چالش‌هایی نیز روبرو هستند که باید برای اطمینان از پذیرش گسترده در جهان وب۳، بر آن‌ها فائق آیند.

چالش‌های فنی و امنیتی Proof of History

بزرگترین چالش اثبات تاریخچه (PoH)، حفظ تمرکززدایی در حالی است که به سرعت بالا دست می‌یابد. برای اعتبارسنجی سریع و همگام‌سازی با رشته هش PoH، نودهای اعتبارسنج در شبکه‌هایی مانند سولانا نیازمند سخت‌افزار بسیار قدرتمند و پهنای باند بالا هستند. این نیاز به سخت‌افزار گران‌قیمت، می‌تواند تعداد افرادی که می‌توانند به عنوان اعتبارسنج شرکت کنند را محدود کرده و در نتیجه، درجه تمرکززدایی را نسبت به اثبات سهام (PoS) سنتی کاهش دهد. علاوه بر این، الگوریتم‌های PoH، به‌ویژه تابع تأخیر قابل تأیید (VDF)، از نظر رمزنگاری بسیار پیچیده‌اند و درک، پیاده‌سازی و حسابرسی آن‌ها دشوارتر از الگوریتم‌های سنتی است که این پیچیدگی می‌تواند در صورت بروز خطا، مشکلات امنیتی ناخواسته‌ای را ایجاد کند.

چالش‌های حکمرانی و کنترل در Proof of Authority

انتقاد اصلی به PoA همیشه حول محور تمرکززدایی و حکمرانی بوده است.

خطر تبانی و سانسور

از آنجایی که تعداد اعتبارسنج‌ها کم و هویت آن‌ها مشخص است، احتمال تبانی میان اعتبارسنج‌ها برای سانسور تراکنش‌ها یا تغییر قوانین شبکه وجود دارد. این موضوع، اصل بنیادی عدم اعتماد (Trustlessness) را در بلاکچین‌های عمومی زیر سؤال می‌برد.

حکمرانی متمرکز

در شبکه‌های PoA، تصمیمات مهم حکمرانی معمولاً توسط همان گروه محدود از اعتبارسنج‌ها یا نهادهای تأسیس‌کننده گرفته می‌شود، که این امر با روح غیرمتمرکز جهان بلاکچین و وب۳ در تضاد است. با این حال، برای شبکه‌های خصوصی، این کنترل متمرکز به عنوان یک مزیت شناخته می‌شود.

نتیجه‌گیری

ظهور مکانیزم‌های بلاکچین بدون ماینینگ، به‌ویژه Proof of History (PoH) و Proof of Authority (PoA)، یک نقطه عطف ضروری در تلاش برای غلبه بر معضل سه‌گانه بلاکچین و ارتقای کارایی شبکه‌ها بوده است. PoH با ابداع یک ساعت جهانی رمزنگاری‌شده، توانسته است گلوگاه‌های زمانی را حذف کند و سرعت پردازش تراکنش‌ها را به هزاران TPS برساند، در حالی که PoA با تکیه بر اعتبار و هویت نهادها، زیرساختی سریع و کم‌هزینه برای محیط‌های سازمانی و خصوصی فراهم کرده است. در جهان کنونی که پایداری زیست‌محیطی و سرعت تراکنش‌های آنی، شرط بقای کسب‌وکارها هستند، این بلاکچین‌های بدون ماینینگ توانسته‌اند یک راه‌حل کارآمد و کم‌مصرف ارائه دهند که از نظر مصرف انرژی، کاملاً از سیستم‌های ماینینگ‌محور پیشی می‌گیرند. اگرچه هر دو مدل با چالش‌های خاص خود (تمرکززدایی در PoA و سخت‌افزاری در PoH) روبرو هستند، اما اهمیت آن‌ها در پیشبرد فناوری بلاکچین به سمت یک زیرساخت مقیاس‌پذیر و پایدار برای وب۳ انکارناپذیر است. در نهایت، موفقیت آینده جهان غیرمتمرکز، تا حد زیادی به توانایی این مکانیزم‌ها در متعادل‌سازی نهایی بین سرعت، هزینه و حفظ اصول بنیادین تمرکززدایی بستگی دارد.