اجماع در لغت به معنای سازو کار است. اجماع اطمینان می‌دهد که کل شبکه در مورد ترتیب معاملات توافق دارن.

از اجماع ناکاموتو برای اولین بار در وایت پیپر بیت کوین صحبت شد.

اجماع ناکاموتو رو می‌توان راه حل مسئله کلیات بیزانس (ایجاد اختلال در تراکنش‌های شبکه‌های بلاک چینی) دانست، یک آزمایش فکری که با یک سوال اساسی در علوم کامپیوتر سروکار داره:

آیا می‌توان در یک شبکه رایانه ای از گره‌های توزیع شده مستقل، توافق ایجاد کرد؟ جواب اون یه بله سادست.

اجماع ناکاموتو مجموعه قوانینیه که با استفاده از ترکیبی از الگوریتم اجماع اثبات کار در شبکه همتا به همتا بلاک چین صحت یک بلاک ساخته شده رو تأیید می‌کنه.

قبل از ایجاد اجماع ناکاموتو توسط ساتوشی، گسل بیزانسی در شبکه‌های نظیر به نظیر برای حفظ اصالت، انواع پروژه‌های مرتبط با رمزنگاری و حتی برخی از اشکال اولیه ارز دیجیتال رو مورد استفاده قرار داد.

حل گسل بیزانس (BFT)

حل گسل بیزانس، توانایی یک شبکه رایانه ای توزیع شده برای تشخیص خطا با وجود اطلاعات ناقص یا اجزای خراب شبکه است. قبل از بیت کوین، تنها راه برای حفظ شبکه استفاده از BFT و P2P بود.

حفظ BFT در یک شبکه متن باز و توزیع شده، مانند شبکه ای به اندازه بیت کوین مستلزم استفاده از مجموعه خاصی از قوانینه که هم به رمزارز و هم به مکانیک‌های تئوری بستگی داره.

در سیستم‌های BFT، مدل اجماع فقط در گروه‌های کوچکی از گره‌های بسته (۵۰ تایی) کار می‌کنه که مقدار قابل توجهی از پل ارتباطی وجود داره که مانع از کارکرد این مدل‌های اجماع می‌شه.

دستیابی به اجماع در سیستم‌های دارای خطا معمولاً به یک سیستم رأی گیری خاص برای کمک به دستیابی به اجماع نیاز داره.

با توجه به سیستم عامل‌های ارز رمزنگاری شده با استفاده از مدل‌های اجماع BFT، این مکانیزم رأی گیری بر روی سیستم گره‌های “رهبر” پیش بینی شده.

از آنجایی که این سیستم از شبکه ای از گره‌های محدود و بسته تشکیل شده، برقراری ارتباط موثر با یکدیگر و تعیین اینکه “رهبر” پیشنهادی هر بلاک جدید کیه، امری پیش پا افتاده است.

اگه رهبر بدخواهانه عمل کنه، می‌شه اونا رو با اکثریت آرا از گره‌ها حذف کرد. با این حال، این واضحه که در سیستمی مانند بیت کوین که اتفاق نظر در مورد کل وضعیت بلاک چین و اعتبار تمام معاملات اون در هزاران گره در سراسر جهان که به طور مداوم به شبکه متصل و قطع می‌شه، وجهه و مقیاس خوبی نداره. بعلاوه، مشارکت در این سیستم اجماع باید هزینه ای ذاتی داشته باشه تا شرکت کنندگان رو از رفتا‌رهای مخرب منصرف کنه.

بنابراین، برای اینکه بیت کوین به عنوان شبکه P2P متحمل به خطای بیزانس فعالیت کنه، الگوریتم اجماع استخراج PoW همراه با مجموعه خاصی از قوانین حاکم بر مکانیزم رو برای دستیابی به اجماع بی اعتماد در سراسر شبکه معرفی کرد. از این الگوریتم به عنوان اجماع کلاسیک ناکاموتو یاد می‌شه.

اجماع ناکاموتو چگونه کار می‌کنه؟

اجماع ناکاموتو رو می‌توان تقریباً به ۴ قسمت تقسیم کرد:

اثبات انجام کار (PoW)
انتخاب بلاک
کمبود
ساختار تشویقی

ترکیب و هماهنگی این ۴ مولفه در بلاک چین به اون اجازه می‌ده تا به شبکه توزیع شده برای انتقال ارزش (بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال) تبدیل بشه.

اثبات انجام کار (PoW):

به طور کلی، مهم‌ترین وسیله ای که باعث ایجاد اجماع در بیت کوین می‌شه پروتکل اجماع اثبات انجام کاره. اساساً، ماینرها از یک گره کامل خاص برای رقابت در بلاک‌های استخراج استفاده می‌کنن، تا پاداش بلاکی هر بلاک با موفقیت استخراج و اعتبارسنجی بشه. هزینه این فرآیند استخراج برقه که دارای ارزش مالی جهانیه.

PoW در بیت کوین برای جلوگیری از هزینه‌های مضاعف طراحی شده. در حالی که طرح امضای دیجیتال در مدل UTXO، مالکیت قابل تأیید خروجی معاملات رو که باید هزینه شود رو فراهم می‌کنه، اما جلوگیری از هزینه‌های مضاعف رو امکان پذیر نمی‌کنه.

بلاک چین زنجیره ای از بلاک‌های داده دارای مهر زمانیه که شامل تراکنش‌هاییه که هر بلاک به بلاک قبلی هش داده شده.

اما چگونه می‌تونیم تشخیص بدیم زنجیری که در اون هستیم صحیحه؟ اینجاست که PoW وارد کار می‌شه.

مشارکت در استخراج بر اساس توان محاسباتیه، هرچه قدرت بیشتری در شبکه داشته باشید احتمال استخراج یک بلاک (بلاک چین) بیشتره.

با این حال، روند تصادفیه، بنابراین در اصل مانند یک قرعه کشیه، بنابراین نمی‌توان دانست که چه کسی در دور بعدی برنده خواهد شد و هزینه‌های شرکت همچنان افزایش می‌یابه.

به دلیل این نوع مدل، طولانی ترین زنجیره به عنوان زنجیره معتبر در نظر گرفته می‌شه زیرا از بزرگترین مجموعه قدرت محاسباتی بدست آمده .

قوانین اعتبارسنجی اطمینان حاصل می‌کنه که بلاک‌های پیشنهادی کار محاسباتی لازم رو برای پذیرش انجام می‌دن.

بعلاوه، تا زمانی که طولانی‌ترین زنجیره و اکثر قدرت هش شبکه در گره‌ها کنترل می‌شه، سریعترین زنجیره‌های رقابتی رو پشت سر میزاره.

نتیجه این سیستم اینه که وقتی معمای رمزنگاری استخراج حل شد، یک ماینر بلاک را به شبکه پیشنهاد می‌کنه، اگر تمام تراکنش‌های داخل بلاک دو برابر نشده باشد، شبکه بلاک رو معتبر می‌کنه و بلاک به طولانی‌ترین زنجیره تبدیل میشه.

انتخاب بلاک:

فرآیند انتخاب بلاک مورد استفاده توسط Nakamoto Consensus یکی از بخش‌های کلیدیه که اون رو از سایر مدل‌های اجماع متمایز می‌کنه.

از آنجا که این مدل با طراحی PoW پیش بینی شده، فرایند انتخاب بلاک به طور خاص به فرآیند “قرعه کشی” برای ماینرهایی اشاره داره که برای کسب پاداش بلاک برای استخراج بلاک بعدی رقابت می‌کنن.

به یاد داشته باشید، در pBFT، رهبر بلاک از طریق یک فرآیند رأی گیری انتخاب می‌شه و در هر دور با سبک دور رفت و برگشت جایگزین می‌شه و همچنین در این سیستم استخراج وجود نداره.

در بیت کوین، هیچ فرایند رأی گیری برای تعیین رهبر بلاک وجود نداره. درعوض، از یک معمای رمزنگاری استفاده شده که بر افزایش یک نانس (nonce) در بلاک (بلاک چین) اشاره داره.

ماینرهای موجود در شبکه همه برای حل این معما رقابت می‌کنن و اولین کسی که راه حل رو پیدا می‌کنه دور قرعه کشی را برنده می‌شه. سپس بلاک توسط ماینر از طریق شبکه به سایر گره‌های استخراج منتشر می‌شه که تلویحاً با افزودن بلاک به طولانی‌ترین زنجیره، رأی می‌دن که بلاک معتبر رو بپذیرن.

تنها راه برای برنده شدن در قرعه کشی، کمک هزینه هش به شبکه به امید برنده شدنه، و در صورت عدم پیروزی، انرژی مصرف شده به یک هزینه کاهش یافته تبدیل می‌شه و به ساختار انگیزه استخراج معدن اضافه می‌شه.

صرف نظر از اینکه بلاک‌ها رو با موفقیت استخراج کنید یا نکنید، مشارکت یک هزینه ذاتی می‌شه.

کمبود:

قبل از اینکه ارزهای تورمی ناشی از سیستم بانکی بر صحنه ارز جهانی مسلط بشن، فلزات گرانبها شکل اصلی ذخیره ارزش و تجارت بودن.

یکی از دلایل اصلی استفاده از اون‌ها به جز ارزش تاریخی (فکر کنید طلا و نقره)، کمیاب بودن اون هاست. نه تنها کمیاب هستن، بلکه برای استخراج و استفاده از اون‌ها به تلاش (PoW که در بالا به آن اشاره شد) نیازه.

کمبود بیت کوین با محدود کردن تعداد کل بیت کوین استخراج شده به ۲۱ میلیون، بر این اساس استواره. علاوه بر این، Bitcoin فقط از طریق فرآیند استخراج به سیستم تزریق می‌شه و از یک طرح تورمی پیروی می‌کنه.

ساختار تشویقی:

طراحی تورمی بیت کوین مکانیزم انگیزه ای رو برای منافع طولانی مدت صاحبان بیت کوین و شرکت کنندگان در شبکه بیت کوین ایجاد می‌کنن تاضمن اینکه شبکه رو بیشتر ایمن و اعتبار سنجی کنه؛ از رشد ارزش بیت کوین نیز پشتیبانی می‌کنه.

ماهیت تورمی بیت کوین همچنین یک مدل تئوری بازی تکراری رو ایجاد می‌کنه که در اون همکاری بین افراد درون شبکه از طریق منافع همسو با رانش در بلند مدت بهینه است.

استخراج کنندگان برای اعتبار سنجی و امنیت شبکه صادقانه تشویق می‌شن، زیرا پاداشی که برای استخراج یک بلاک دریافت می‌کنن بیت کوینه. اگر ارزش بیت کوین کاهش یابه یا شبکه به خطر بیفتد، نتیجه کار اون پایینه.

نتیجه گیری:

اجماع ناکاموتو اولین مکانیسم اجماعیه که برای ساخت بلاک‌های جدید در بلاک چین استفاده میشه.

بعد از اجماع ناکاموتو یا همان الگوریتم اثبات انجام کار (Proof-of-Work) ،گواه اثبات سهام (Proof-of-Stake) دومین الگوریتم اجماع بود که استفاده شد.

الگوریتم اثبات سهام وکالتی (DPos)، الگوریتم اجماع Proof-of-Activity، الگوریتم اجماع Proof-of-Storage، الگوریتم اثبات سهام عمر (PoST)، الگوریتم اثبات سهام سرعت  (PoSV)، الگوریتم اثبات نقاط بررسی (PoC) نیز از دیگر الگوریتم‌های اجماع هستن.