با گسترش فناوری بلاکچین، نیاز به الگوریتم‌هایی کارآمدتر برای تأیید تراکنش‌ها و حفظ امنیت شبکه افزایش یافته است. الگوریتم اثبات فعالیت (PoA) پاسخی نوآورانه به این نیاز است که تلاش می‌کند مزایای دو الگوریتم مهم، یعنی اثبات کار و اثبات سهام را با هم ترکیب کند. این رویکرد ترکیبی، الگویی جدید از اجماع ارائه می‌دهد که نه‌تنها امنیت را تقویت می‌کند، بلکه مصرف منابع را نیز بهینه می‌سازد. برای درک بهتر این سیستم‌های اجماع، مطالعه‌ی مبانی بلاکچین از جمله ارز دیجیتال چیست اهمیت زیادی دارد و مسیر تحلیل دقیق‌تری را فراهم می‌کند. پیشنهاد می‌کنیم در این مسیر سری به مقالات تخصصی بیتازر بزنید.
الگوریتم اثبات فعالیت PoA چیست؟ نگاهی دقیق به الگوریتم PoA
الگوریتم اثبات فعالیت Proof of Activity) PoA) یکی از مدل‌های اجماع در بلاکچین است که با ترکیب مزایای دو الگوریتم معروف، یعنی اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS)، شکل گرفته است. این الگوریتم نخستین‌بار در سال ۲۰۱۴ توسط دو پژوهشگر به نام‌های Iddo Bentov و Yonatan Sompolinsky معرفی شد تا پاسخی میان‌رو به چالش‌های الگوریتم‌های قبلی ارائه دهد. در نگاه کلی، PoA نه‌تنها به حفظ امنیت شبکه کمک می‌کند، بلکه تلاش دارد عملکرد شبکه را نیز بهینه کند. البته نباید آن را با الگوریتم دیگری با همین اختصار یعنی Proof of Authority اشتباه گرفت؛ چراکه ساختار و کاربرد آن‌ها کاملاً متفاوت است. در کنار الگوریتم اثبات فعالیت، مدل‌های دیگری مانند DPoS، PoC و PoET نیز در فضای بلاکچین فعال هستند که هر‌کدام بر اساس نیاز پروژه‌ها انتخاب می‌شوند.
الگوریتم اثبات فعالیت چگونه کار می‌کند؟ بررسی سازوکار بین PoA و PoW
الگوریتم اثبات فعالیت شباهت‌هایی با الگوریتم اثبات کار دارد، چراکه مرحله‌ی آغازین آن با حل یک مسئله‌ی رمزنگاری توسط ماینرها انجام می‌شود. اما برخلاف PoW که کار را تا پایان ادامه می‌دهد، PoA بعد از این مرحله، فرآیند را به ولیدیتورهای منتخب می‌سپارد. برای درک بهتر تفاوت میان PoA و PoW، پیشنهاد می‌کنیم ابتدا با ساختار الگوریتم اثبات کار چیست اطلاعاتی کسب کنید، تا با سازوکار دقیق آن آشنا شوید. در الگوریتم اثبات فعالیت، کار به دو مرحله‌ی اصلی تقسیم می‌شود. ابتدا، ماینرها مانند PoW برای یافتن یک بلاک آغازین رقابت می‌کنند. این مرحله جنبه‌ی امنیتی دارد و تضمین می‌کند که بلاکچین در برابر حملات مقاوم باقی بماند. اما به‌محض یافتن بلاک، ماجرا متفاوت می‌شود: به‌جای پر کردن بلاک با تراکنش‌ها، فقط یک قالب خام ایجاد می‌شود.
سپس، این بلاک خام به گروهی از ولیدیتورهای تصادفی‌شده منتقل می‌شود؛ کسانی که بر اساس میزان سهام یا Stake انتخاب شده‌اند. آن‌ها بلاک را امضا می‌کنند و تراکنش‌ها را نهایی می‌سازند. این فرآیند دوم که به اثبات سهام نزدیک است، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و سرعت تأیید را بالا می‌برد.
ترکیب این دو مرحله باعث شده PoA الگوریتمی باشد که نه‌تنها از امنیت بالا برخوردار است، بلکه عملکردی بهینه‌تر از PoW دارد و تمرکززدایی نسبی الگوریتم‌های مدرن را حفظ می‌کند. به همین دلیل، برخی پروژه‌های نوظهور بلاکچینی به استفاده از این روش رو آورده‌اند.
بررسی تفاوت الگوریتم اثبات فعالیت با الگوریتم اثبات اعتبار
با وجود شباهت‌های ظاهری در نام، الگوریتم اثبات فعالیت (Proof of Activity) و الگوریتم اثبات اعتبار (Proof of Authority)، اگرچه اختصار PoA برای هر دو الگوریتم مشترک است، اما رویکرد اثبات فعالیت و اثبات اعتبار در بنیاد خود تفاوت دارند. بررسی ساختار الگوریتم اثبات اعتبار چیست نشان می‌دهد که این مدل بیشتر بر اعتماد به گره‌های مشخص و اعتبارسنجی متمرکز است. در ادامه تفاوت‌های اصلی این دو الگوریتم را مرور می‌کنیم:
نوع الگوریتم و ساختار کلی
اثبات فعالیت: یک الگوریتم هیبریدی است که ترکیبی از اثبات کار و اثبات سهام محسوب می‌شود.
اثبات اعتبار: بر پایه‌ی اعتماد به نودهای مشخص و تأییدشده عمل می‌کند.
نحوه انتخاب تأیید‌کنندگان (Validatorها)
اثبات فعالیت: انتخاب Validatorها بر اساس میزان سهام (Stake) انجام می‌شود.
اثبات اعتبار: Validatorها افراد یا سازمان‌هایی با هویت واقعی و از پیش تأییدشده هستند.
درجه تمرکز یا غیرمتمرکز بودن
اثبات فعالیت: نسبتاً غیرمتمرکز است و بین ماینرها و ولیدیتورها تقسیم می‌شود.
اثبات اعتبار: بسیار متمرکزتر است و کنترل شبکه در دست تعداد محدودی گره معتبر است.
امنیت شبکه
اثبات فعالیت: امنیت را از طریق حل مسائل پیچیده و امضای ولیدیتورها فراهم می‌کند.
اثبات اعتبار: امنیت مبتنی بر اعتبار نودهای مشخص است، نه قدرت محاسباتی یا سهام.
مصرف انرژی و منابع
اثبات فعالیت: نسبت به PoW بهینه‌تر است اما همچنان نیازمند مرحله استخراج اولیه میباشد.
اثبات اعتبار: بسیار سبک و سریع است چون استخراج یا سهام‌گذاری در آن وجود ندارد.
کاربردها و موارد استفاده
اثبات فعالیت: مناسب برای پروژه‌های عمومی و ترکیبی که به امنیت و تعادل نیاز دارند.
اثبات اعتبار: بیشتر در بلاکچین‌های خصوصی یا سازمانی با نیاز به کنترل بیشتر به‌کار می‌رود.
مزایا و معایب الگوریتم اثبات فعالیت PoA در مقایسه با سایر الگوها
برای درک عملکرد و تأثیر الگوریتم‌ها بر آینده پروژه‌های بلاکچینی، بررسی مزایا و معایب هر الگوریتم اجماع ضروری است. الگوریتم PoA نیز مانند سایر روش‌ها، نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارد که در انتخاب آن برای توسعه یک شبکه نقش مهمی ایفا می‌کند. در کنار تحلیل فنی، بررسی هم‌زمان کاربردهای PoA با رویکردهایی مانند تحلیل تکنیکال می‌تواند به تصمیم‌گیری دقیق‌تر کمک کند.
مزایای الگوریتم اثبات فعالیت PoA
- ترکیب امنیت و بهره‌وری:
با استفاده از ویژگی‌های PoW و PoS، این الگوریتم هم امنیت PoW را حفظ می‌کند و هم کارایی انرژی PoS را به‌دست می‌آورد. - کاهش مصرف انرژی:
چون ماینینگ فقط برای تولید بلاک خام انجام می‌شود و تأیید نهایی بر عهده ولیدیتورهاست، PoA در مقایسه با PoW مصرف انرژی بسیار کمتری دارد. - مقاومت در برابر حملات دوبار خرج کردن (Double Spending):
ساختار دو مرحله‌ای PoA باعث می‌شود حمله به شبکه بسیار پرهزینه و پیچیده‌تر از الگوریتم‌های دیگر باشد. - توزیع نقش‌ها و حفظ تمرکززدایی نسبی:
وجود هم‌زمان ماینرها و ولیدیتورها باعث تقسیم مسئولیت و مشارکت بیشتر در شبکه می‌شود.
معایب الگوریتم اثبات فعالیت PoA
- پیچیدگی در پیاده‌سازی:
هماهنگ‌سازی بین مراحل PoW و PoS و انتخاب ولیدیتورهای مناسب، نیازمند طراحی دقیق و مدیریت پیچیده‌تری است. - ریسک متمرکز شدن انتخاب ولیدیتورها:
اگر فرایند انتخاب ولیدیتورها شفاف نباشد، ممکن است شبکه به‌سمت تمرکز و کنترل محدود حرکت کند. - سرعت پایین‌تر نسبت به PoS خالص:
چون مرحله‌ی ابتدایی به سبک PoW انجام می‌شود، PoA از نظر سرعت، بهینه‌ترین الگوریتم بازار نیست. - کمتر بودن کاربرد عملی تا امروز:
در مقایسه با الگوریتم‌هایی مثل PoW یا PoS، تعداد پروژه‌هایی که از PoA استفاده کرده‌اند محدودتر است و این می‌تواند پذیرش عمومی آن را کندتر کند.
ویژگی‌های کلیدی PoA در مقایسه با سایر الگوریتم‌ها
الگوریتم PoA با تلفیق دو روش محبوب در بلاکچین یعنی اثبات کار و اثبات سهام، ویژگی‌هایی منحصربه‌فرد و ترکیبی را ارائه می‌دهد. همین ساختار دوگانه، آن را از سایر الگوریتم‌های اجماع متمایز کرده و به راهکاری منعطف برای توسعه بلاکچین‌های نیمه‌متمرکز تبدیل کرده است. در ادامه، با مهم‌ترین ویژگی‌های آن و تفاوت‌هایی که با سایر الگوریتم‌ها دارد آشنا می‌شویم:
دو مرحله‌ای بودن فرآیند اجماع
بر خلاف بسیاری از الگوریتم‌ها که تنها از یک رویکرد استفاده می‌کنند، PoA ابتدا با استخراج یک بلاک خام (مشابه PoW) شروع می‌شود و سپس با امضای آن توسط ولیدیتورهای منتخب (مشابه PoS) ادامه می‌یابد.
تعادل بین امنیت و کارایی
برخی الگوریتم‌ها مانند PoW امنیت بالایی دارند اما منابع زیادی مصرف می‌کنند. در مقابل، PoA با ترکیب هوشمندانه، امنیتی نزدیک به PoW و کارایی بهینه‌شده مانند PoS را فراهم می‌کند.
کاهش مصرف انرژی
در مقایسه با الگوریتم اثبات کار، PoA به‌طور چشمگیری انرژی کمتری مصرف می‌کند، چراکه بخش عمده بار اجماع بر عهده ولیدیتورهاست، نه فرآیند استخراج مداوم.
مناسب برای پروژه‌های با ساختار نیمه‌متمرکز
اگرچه نسبت به PoS یا DPoS متمرکزتر است، اما از میزان تمرکز الگوریتم‌های مبتنی بر اعتماد مانند Proof of Authority کمتر است. همین امر باعث شده برای شبکه‌هایی که به دنبال کنترل نسبی همراه با مشارکت کاربران واقعی هستند، گزینه مناسبی باشد.
امنیت در برابر حملات با منابع بالا
چون حمله به شبکه PoA نیاز به هم کنترل ماینینگ و هم در اختیار داشتن ولیدیتورهای تصادفی‌شده دارد، اجرای حملاتی مانند ۵۱٪ در این سیستم بسیار دشوارتر از الگوریتم‌های یک‌لایه است.
ارتباط طبیعی با دو نوع مشارکت‌کننده
در PoA هم ماینرها نقش دارند و هم ولیدیتورها، در حالی که الگوریتم‌هایی مثل PoS صرفاً به یک گروه محدود متکی هستند. این تنوع مشارکت، پویایی بیشتری به شبکه می‌دهد.
نتیجه‌گیری
الگوریتم اثبات فعالیت PoA با ساختاری ترکیبی، تلاش کرده است راه‌حلی میان‌رو بین امنیت بالای الگوریتم اثبات کار و بهره‌وری انرژی الگوریتم اثبات سهام ارائه دهد. این الگوریتم با ایجاد تعادل میان دو سبک اجماع مختلف، بستری مناسب برای شبکه‌هایی فراهم می‌کند که به‌دنبال ترکیب پایداری، امنیت و سرعت هستند. اگرچه پیاده‌سازی PoA پیچیده‌تر از برخی الگوریتم‌های دیگر است، اما ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر حملات، کاهش مصرف انرژی و مشارکت متنوع کاربران، آن را به گزینه‌ای کاربردی برای پروژه‌های نوآور تبدیل کرده است. انتخاب این الگوریتم بستگی زیادی به نوع بلاکچین، اهداف پروژه و سطح تمرکز یا غیرمتمرکزی مورد انتظار دارد.
۱. آیا الگوریتم اثبات فعالیت همان الگوریتم اثبات اعتبار است؟
خیر. با وجود شباهت در اختصار (PoA)، اثبات فعالیت (Proof of Activity) و اثبات اعتبار (Proof of Authority) دو الگوریتم کاملاً متفاوت هستند. اولی ترکیبی از PoW و PoS است، در حالی که دومی بر پایه‌ی اعتماد به نودهای معتبر و شناسنامه‌دار عمل می‌کند.
۲. مزیت اصلی الگوریتم PoA نسبت به PoW چیست؟
PoA امنیت PoW را تا حد زیادی حفظ می‌کند اما با مصرف انرژی بسیار کمتر و سرعت بالاتر در تایید تراکنش‌ها، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.
۳. الگوریتم PoA برای چه نوع پروژه‌هایی مناسب است؟
این الگوریتم معمولاً برای پروژه‌هایی استفاده می‌شود که به دنبال امنیت بالا، مشارکت گسترده و کاهش مصرف منابع هستند، به‌ویژه در بلاکچین‌های عمومی با ساختار نیمه‌متمرکز.
