الگوریتم بلاکچین اتریوم و سیر تکاملی آن

اتریوم (Ethereum) یک پلتفرم مبتنی بر بلاکچین است که به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) و قراردادهای هوشمند (Smart Contracts) را بدون نیاز به واسطه‌های متمرکز ایجاد کنند. این پلتفرم، بر پایه یک الگوریتم اجماع پیاده‌سازی شده است که در ابتدا از اثبات کار (Proof of Work) یا (PoW) استفاده می‌کرد اما به سمت اثبات سهام (Proof of Stake) یا (PoS) به عنوان بخشی از پروژه اتریوم 2.0 حرکت می‌کند. این مقاله به بررسی ساختار بلاکچین اتریوم، الگوریتم‌های اجماع آن، و تغییرات به سمت PoS می‌پردازد.

ساختار بلاکچین اتریوم

اتریوم، مانند بیت‌کوین، بر روی یک ساختار زنجیره‌ای از بلاک‌ها (Blocks) ساخته شده است که هر بلاک حاوی اطلاعاتی درباره تراکنش‌های انجام‌شده و وضعیت شبکه است. اطلاعات هر بلاک به بلاک قبلی مرتبط می‌شود و یک زنجیره از بلاک‌ها را تشکیل می‌دهد که به آن بلاکچین گفته می‌شود. در شبکه اتریوم، استخراج‌کنندگان (یا بعد از اتریوم 2.0، اعتبارسنج‌ها) وظیفه تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید را دارند.

الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) در اتریوم

در ابتدای راه‌اندازی، اتریوم از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌کرد، الگوریتمی که اولین بار در بیت‌کوین معرفی شد. در این سیستم:

• استخراج‌کنندگان (Miners) برای حل مسائل ریاضی پیچیده به منظور ایجاد بلاک‌های جدید تلاش می‌کنند.
• هر استخراج‌کننده که موفق به حل این مسئله شود، پاداش دریافت می‌کند که شامل اتریوم جدید (Ether) و کارمزد تراکنش‌ها است.
• این فرآیند نیاز به قدرت محاسباتی بالایی دارد و انرژی زیادی مصرف می‌کند که یکی از مشکلات اصلی PoW است.

الگوریتم PoW به اتریوم کمک کرد تا در سال‌های اولیه خود به عنوان یک شبکه امن و غیرمتمرکز عمل کند. اما معایب آن، به‌ویژه مصرف انرژی بالا و مشکل مقیاس‌پذیری، منجر به تصمیم برای مهاجرت به الگوریتم اجماع دیگری به نام اثبات سهام (PoS) شد.

مهاجرت به اثبات سهام (PoS) در اتریوم 2.0

اتریوم 2.0 یا “Serenity” یک ارتقاء بزرگ برای شبکه اتریوم است که هدف آن بهبود امنیت، مقیاس‌پذیری و کارایی شبکه است. یکی از بخش‌های کلیدی این به‌روزرسانی، تغییر الگوریتم اجماع از PoW به PoS است.

در اثبات سهام :(PoS)

• به جای استخراج‌کنندگان، اعتبارسنج‌ها (Validators) مسئول ایجاد بلاک‌های جدید و تأیید تراکنش‌ها هستند.
• اعتبارسنج‌ها به جای استفاده از قدرت محاسباتی، مقداری از اتر خود را به عنوان وثیقه (Stake) قفل می‌کنند.
• اگر اعتبارسنج وظایف خود را درست انجام دهد، پاداش می‌گیرد، اما در صورت رفتار مخرب، بخشی از وثیقه خود را از دست می‌دهد.

این تغییر به اتریوم امکان می‌دهد تا با کاهش مصرف انرژی و افزایش تعداد تراکنش‌ها در ثانیه (TPS) به مقیاس‌پذیری بیشتری دست یابد PoS .همچنین امکان پیاده‌سازی تکنیک‌های جدیدی مانند شاردینگ (Sharding)  را فراهم می‌کند که در ادامه توضیح داده می‌شود.

شاردینگ و مقیاس‌پذیری در اتریوم 2.0

یکی از چالش‌های اصلی بلاکچین‌ها، مقیاس‌پذیری است. اتریوم 1.0 قادر به پردازش حدود 15 تراکنش در ثانیه است که در مقایسه با سیستم‌های متمرکزی مانند ویزا (Visa) که هزاران تراکنش را در ثانیه پردازش می‌کنند، ناکارآمد است. برای حل این مشکل، اتریوم 2.0 از تکنیک شاردینگ استفاده می‌کند.

شاردینگ به معنای تقسیم بلاکچین به چندین بخش کوچک‌تر (شاردها) است که هر یک به طور مستقل تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند. هر شارد یک زنجیره جداگانه است که به شبکه اصلی اتریوم متصل است، اما به‌طور موازی عمل می‌کند. این تکنیک بار محاسباتی را توزیع می‌کند و تعداد تراکنش‌های قابل پردازش را به‌شدت افزایش می‌دهد.

قراردادهای هوشمند و ماشین مجازی اتریوم    (EVM)

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد اتریوم، امکان اجرای قراردادهای هوشمند است. این قراردادها برنامه‌های خوداجرا هستند که روی بلاکچین اجرا می‌شوند و نیازی به واسطه ندارند. به لطف این قابلیت، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) ایجاد کنند.

برنامه های غیرمتمرکز روی اتریوم (Ethereum Virtual Machine) یا (EVM) اجرا می‌شوند.  EVMیک محیط اجرایی است که کدهای قراردادهای هوشمند را اجرا می‌کند و از زبان‌های برنامه‌نویسی مانند Solidity پشتیبانی می‌کند.

توکن‌های ERC-20 و ERC-721

اتریوم به‌عنوان یک پلتفرم، به توسعه‌دهندگان امکان ایجاد توکن‌های دیجیتال را می‌دهد. ERC-20 یکی از معروف‌ترین استانداردهای توکن است که برای ایجاد توکن‌های قابل تعویض (Fungible Tokens) استفاده می‌شود. این توکن‌ها در امور مالی غیرمتمرکز (DeFi) و عرضه اولیه توکن‌ها (ICOs) کاربرد فراوانی دارند.

علاوه برERC-20، اتریوم استاندارد ERC-721 را نیز ارائه کرده است که برای ایجاد توکن‌های غیرقابل تعویض (NFTs) به کار می‌رود. این توکن‌ها نماینده مالکیت دارایی‌های دیجیتال منحصر به فرد هستند و در حوزه‌های هنری دیجیتال، بازی‌ها و کلکسیون‌های دیجیتال استفاده می‌شوند.

برای مشاهده اطلاعات کلی این رمزارز اتر می توانید به وب سایت زیر مراجعه نمایید.

https://coinmarketcap.com/

نتیجه‌گیری

اتریوم به عنوان یکی از برجسته‌ترین پروژه‌های بلاکچین، با تحولاتی که در چارچوب اتریوم 2.0 انجام داده است، به دنبال بهبود مقیاس‌پذیری، کاهش مصرف انرژی، و افزایش امنیت است. تغییر از PoW به PoS و استفاده از تکنیک‌هایی مانند شاردینگ و قراردادهای هوشمند، اتریوم را به یکی از پیشرفته‌ترین پلتفرم‌های بلاکچینی تبدیل کرده است. با این حال، چالش‌های امنیتی و پیچیدگی‌های فنی همچنان وجود دارد و آینده اتریوم بستگی به موفقیت در اجرای این تغییرات دارد.

برای جزئیات بیشتر و منابع گسترده‌تر می‌توانید به این سایت‌ها مراجعه کنید.

منابع:

1-Ethereum.org – Proof of Stake

2-Binance Academy – Sharding Explained

3-Investopedia – What is Ethereum?

برای بهره‌مند شدن از نظرات کارشناسان خبره و معامله ‌گران و تحلیلگران با تجربه می ‌توانید با مجتمع فنی تهران نمایندگی رشت در ارتباط باشید. در مجتمع فنی تهران نمایندگی رشت بهترین اساتید جهت آموزش کلیه بازارهای مالی حضور دارند و شما در کوتاه ترین زمان ممکن می توانید از آنها مشاوره بگیرید. همچینین می‌توانید با عضویت در کانال تلگرامی آموزشی از نحوه تحلیل کردن بازار و روندها و مطالب آموزشی بهره ببرید.

شماره تماس مجتمع فنی تهران نمایندگی رشت: 01334310000 داخلی 114 و 115