برهان السلطة (PoA) هو آلية توافق مصرح بها تستخدم الهوية كرهان لتوفير معاملات سريعة وإضافة كتل عبر شبكة المحققين المعتمدين والموثوق بهم.

آلية الدليل على الهوية (PoA) هي خوارزمية توافق تقديم بديل عملي وفعال لشبكات البلوكشين، خاصة البلوكشينات الخاصة. يستخدم PoA الهويات الحقيقية لتمكين التحقق داخل سلسلة الكتل. تعتمد آلية PoA على عدد صغير من محققي الكتل، مما يتيح لها أن تكون نظامًا قابلا للتوسيع.

يتم قيمة الهوية والسمعة في آلية الاتفاق PoA بدلاً من الأصول التشفيرية المرهونة في PoS أو استهلاك الطاقة والقوة الحسابية الهائلة في PoW. تستخدم آليات الاتفاق PoS و PoW التراكم والتعدين على التوالي لتحقق صحة المعاملات وإضافة الكتل إلى سلسلة الكتل. يعد PoA فعالًا في الشبكات التي يثق فيها المشاركون ويعرفون بعضهم البعض.

وفيما يلي، اقترح غافين وود، المؤسس المشارك لثاني أكبر سلسلة كتلية في العالم، إثيريوم، Proof of Authority في عام 2015، وأصبحت بعد ذلك آلية توافق بارزة. كانت الدافع وراء الاقتراح هذا هو اثنان: الحاجة المتزايدة للابتعاد عن Proof of Work المستنفد للطاقة والحاجة لمعالجة القضايا الخاصة بـ Proof of Stake. وبالتالي، يناقش هذا المقال PoA ومبادئ عمله، وكيفية تحسينه لـ Proof of Work و Proof of Stake، وفوائده وقيوده.

البلوكشينات التي تستخدم بروف وثوريتي

تُعتبر PoA مناسبة تمامًا للشبكات ذات مستوى عالٍ من الثقة بين الأعضاء، مثل تحالفات بلوكشين والشبكات الخاصة. الأمثلة تشمل:

• Hyperledger Besu، التنفيذ الخاص بـ Ethereum، يوفر خيارين PoA، Clique و IBFT 2.0.
• يتم استخدام PoA أيضًا من قبل ثلاثة من Testnets Ethereum: Kovan وGoerli وRinkeby.
• PoA هو خيار ممتاز لجانب السلسلة، وهو نوع من البلوكشين الذي يعمل بشكل متواز ويتصل بسلسلة أم من خلال جسر ثنائي الاتجاه. مثال جيد هو شبكة PoA، وهي سلسلة جانبية عامة لإيثيريوم تعتمد على محددات محددة مسبقًا يمكن التحقق من هويتها وهي عامة. ثم هناك VeChainThor، والذي ربما يكون أشهر مثال على شبكة عامة تستخدم توافق PoA.

الفرق بين سلاسل الكتل المصرح بها وغير المصرح بها

يتميز سلاسل الكتل غير المرخصة بأنها شبكات لامركزية مفتوحة للجمهور، ويمكن لأي شخص يمتلك المعدات اللازمة المشاركة فيها. يُستخدم هذا النوع من سلاسل الكتل في كثير من الأحيان للعملات المشفرة مثل بيتكوين، وإثيريوم، ولايتكوين، وأفالانش، إلخ، لأنها تستخدم آلية حافز تشجع المستخدمين على تشغيل الشبكة.

البلوكشينات المصرح بها، من ناحية أخرى، مركزية وخاصة - يجب أن تكون جميع العقد مُصادق عليها مُسبقًا، ويتم منح الوصول إلى الشبكة فقط بإذن. أمثلة على هذا النوع من البلوكشين هي Hyperledger، Corda، و Ripple.

بينما تعتمد سلاسل الكتل العامة وغير المحدودة على آليات التوافق مثل دليل العمل ودليل الحصة، تستلزم سلاسل الكتل المأذونة استخدام خوارزميات توافق بديلة مثل دليل السلطة.

كيف يعمل آلية التوافق Proof of Authority

يستخدم دليل الهوية مسبق الاعتماد محققين يخاطرون بهوياتهم وسمعتهم الفعلية لضمان الشفافية، وهو إجراء يتضمن اختيار هؤلاء المحققين الموثوق بهم عشوائيًا. المحققون هم أعضاء العقدة ذوي السلطة لتحقق المعاملات وإضافة الكتل إلى سلسلة الكتل، وفقًا للعملية الموضحة في الشكل أدناه:

المصدر: فيريدوك غلوبال

يقوم المحققون بتنظيم المعاملات إلى كتل باستخدام البرنامج. نظرًا لأن العملية مؤتمتة، فإن المحققين لا يحتاجون إلى مراقبة أجهزتهم باستمرار. وهذا يعني أنه يجب على المحققين دائمًا الحفاظ على أجهزتهم (مواقع الإدارة) في حالة تشغيل جيدة.

في آلية PoA، يمتلك كل محقق هوية مميزة خاصة به ويمكنه أيضًا تشغيل عقدة مكررة لكل هوية لضمان أن تتم الاحتفاظ بالتعاون في التوافق حتى لو فشلت إحدى العقد.

آلية توافق PoA تعمل باتباع الخطوات التالية:

• يتم بدء المعاملات من قبل المستخدمين والعقود الذكية، ويتم تقديمها باستمرار إلى الشبكة.
• تتلقى طلبات المعاملات باستمرار من قبل شبكة ند للشبكة من الموافقين المعتمدين للقبول في الكتلة التالية.
• تصميم خوارزمية يعين محددًا واحدًا كعقدة مدقق أساسية.
• يقوم العقدة المحققة الأساسية بتجميع المعاملات في كتلة، وتأكيد صحتها، وتوقيعها.
• يؤكد مقبولون العُقداء الآخرون في الشبكة صحة كتلة العُقدة الأساسية.
• بمجرد التوصل إلى اتفاق، يتم إضافة كتلة جديدة إلى سلسلة الكتل.

ملاحظة: إذا فشل العقد الأساسي في توليد كتلة جديدة خلال الدورة، سيقوم العقد الصادق الآخر بوضع علامة "غير نشط" عليه. سيُعتبر العقد الغير نشط "نشطًا" بمجرد توليده كتلة جديدة. أيضًا، إذا قام عقد التحقق بمعالجة صفقة خبيثة أو احتيالية، يمكن أن يتم حظره أو إزالته من قائمة عقد التحقق، مما يتسبب في الإضرار بالسمعة الخاصة بالمحقق الذي يقوم بتشغيله. بالإضافة إلى ذلك، يجب على المحققين تحقيق مجموعة من المعايير لكي يحظوا بسمعة جيدة.

شروط وأحكام PoA

يجب تلبية المتطلبات الأساسية التالية ليعمل خوارزمية PoA، على الرغم من أن الإعدادات قد تتغير اعتمادًا على البيئة:

• تأكيد الهوية: يجب تأكيد هويات المحققين الحقيقية.
• معايير الأهلية الصارمة: ليصبح محققًا، يجب على المرشح أن يستوفي معايير الأهلية الصارمة مثل المعايير الأخلاقية الجيدة، وعدم وجود سجلات جنائية، والجدارة، والالتزام بالشبكة.
• عملية اختيار عالمية: يجب أن يكون عملية اختيار الحكماء هي نفسها لجميع المشاركين الذين هم حكماء محتملين.

PoA vs. PoW

إثبات العمل (PoW) هو نوع من الإثبات التشفيري حيث يجب على أحد العقد (المدعي) أن يثبت للعقد الآخر (التحقق) أنه أنفق كمية معينة من الطاقة الحسابية في حل تجزئة. يستند PoW على شبكات كبيرة من الحواسيب التي يديرها منقبو العملات المشفرة، الذين يتولون التحقق وتتبع المعاملات وكذلك ضخ العملة الجديدة.

أهم عيوب PoW هي استهلاكه الهائل للطاقة وقدرته المحدودة على التوسع. كما أنه يعتمد على تجهيزات وأجهزة متخصصة، مما يقيد المشاركة. هذه العيوب هي المزايا التي تمتلكها PoA على PoW.

PoA مقابل PoS

يعمل خوارزمية توافق الحصة (PoS) عن طريق تحديد المحققين الذين يرهنون عملاتهم للحصول على فرصة لإضافة كتلة إلى السلسلة والتحقق من الصفقة. يتم اختيار المحققين بشكل عشوائي وبناءً على عدد الأصول المرهونة بدلاً من المنافسة لإضافة كتلة من الصفقات إلى سلسلة الكتل كما يفعل المنقبون في PoW. وقد تمت تقديم PoS كبديل يحظى بالثناء على PoW. يوفر حوافز مالية للمشاركين دون النشاط الحسابي المكثف للحواسيب القوية. كما يسمح بالتجزئة، مما يجعل شبكة البلوكشين قابلة للتوسيع إلى حد كبير.

بالرغم من جميع هذه المزايا، هناك عيب كبير يتم تجاهله بشكل متكرر. يُفترض أن كلما كان حصة الشخص أكبر، كان أكثر دوافعًا لضمان نجاح الشبكة. ومع ذلك، فإن هذا الافتراض لا يأخذ في الاعتبار حقيقة أنه على الرغم من أن الحصص المتطابقة قد تكون متساوية من حيث القيمة المالية، إلا أنها قد لا تكون متساوية من حيث قيمتها لدى أصحابها. على سبيل المثال، بغض النظر عن مبلغ الحصة الفعلي، من المرجح أن يكون المستخدم الذي يمتلك 10% من ممتلكاته بالكامل موضوعة في شبكة أكثر التزامًا بنجاح تلك الشبكة من مستخدم يمتلك 1% من حصصه.

هنا حيث أدخل PoA تحسينات. يعتمد خوارزمية PoA على مفهوم أن يقوم المشاركون برهان هوياتهم بدلاً من الرموز. هذا يعني أن المحققين هم كيانات معروفة جيدًا يخاطرون بسمعتهم لتحقق الكتل. تقوم هذه التعديلات على نموذج PoS بالتخلص من الحاجة إلى النظر في اختلافات مالية محتملة بين المحققين والتأكد من أن جميع المحققين مدفوعون بالمثل للعمل من أجل نجاح شبكتهم.

كيف تقوي PoA ضد الهجمات الشائعة في مجال العملات الرقمية

• هجوم 51%:يتطلب هجوم بنسبة 51% في توافق PoA من المهاجم الحصول على سيطرة على 51% من عقد الشبكة. وهذا يتنافى مع هجوم 51% لآلية توافق PoW، حيث يجب على المهاجم الحصول على 51% من الطاقة الحاسوبية للشبكة. السيطرة على العقد في شبكة بلوكشين ذات الإذن مثل PoA أصعب بكثير من الحصول على الطاقة الحسابية. المهاجم سيكون عليه السيطرة على 51% من الكيانات المعتمدة، مما يجعل من الصعب بكثير تنفيذ ذلك، خصوصًا عندما لا تكون متصلة مباشرة.
• خدمة الإنكار الموزع (DDoS):تحاول هجمات إنكار الخدمة الموزعة (DDoS) إسقاط خدمة عبر الإنترنت عن طريق غمرها بحركة مرور من مصادر متعددة. يقوم المهاجم بقصف عقد الشبكة المستهدف بعدد هائل من المعاملات في محاولة للتدخل فيه وجعله غير قابل للوصول. في اتفاق PoA ، يتم تسجيل عقد الشبكة مسبقًا ، ويمكن منح الطاقة لتوليد الكتل فقط لعقد الشبكة الذي تتوفر فيه الأمان اللازم لتحمل هجمات DDoS.

فوائد نظام البرهان على الهوية (PoA)

فوائد PoA تشمل:

• معدل تحويل عالي
• الكفاءة الزمنية والطاقوية
• قابل للتوسيع بشكل كبير
• اختيار رائع للبلوكشين الخاص أو المرخص
• لا توجد موارد عالية للطاقة الحسابية مطلوبة
• حماية ضد هجمات 51%
• لا حاجة للتواصل بين العُقَد للتوصل إلى توافق
• سعة إنتاج أعلى

القيود المفروضة على دليل السلطة (PoA)

PoA ليس خوارزمية مثالية ولديها أيضًا قيودها، تمامًا مثل PoS و PoW.

• نظرًا لأن المصادقين معتمدين مسبقًا، يُعتبر آلية PoA مركزية. تم تطوير هذا النموذج لخوارزمية الاتفاق بشكل أساسي لتحسين كفاءة الأنظمة المركزية.
• المحققون مرئيون للجميع، مما قد يسمح لطرف ثالث بالتلاعب بهم.
• إنه أكثر مناسبة لـ بلوكشين خاص منها لبلوكشين عام.
• يصبح المشاركون أقل انخراطًا في العملية نتيجة للقضاء التلقائي للمحققين غير النشطين أو غير الملتزمين.
• من الصعب أن تصبح موثقًا على شبكة مرخصة.

تطبيقات آلية الاتفاق PoA

يصبح المزيد والمزيد من الشركات على علم بالمزايا التي تقدمها تقنية بلوكتشين مع توسعها. ونتيجة لذلك، تصبح سلاسل الكتل المصرح بها مثل PoA أكثر شهرة، خاصة في المجالات التي تعتبر فيها تعريف الهوية والخصوصية والأمان ومعالجة المعاملات السريعة متطلبات أساسية.

يمكن استخدام خوارزمية الاتفاق PoA لتحقيق إنتاجية عالية في مجموعة واسعة من الصناعات والمجالات، التي تشمل ما يلي:

• الحوكمة:يمكن تنفيذ PoA في المؤسسات اللامركزية لتسهيل عمليات اتخاذ القرار والتصويت، مما يتيح الحكم الأمني والشفافية.
• إدارة سلسلة التوريد:يمكن استخدام PoA لتتبع أو مراقبة حركة البضائع واللوازم عبر سلسلة التوريد، مما يؤدي إلى سجل محمي من التلاعب بالمنتجات، ومنشأها، وجودتها، وموقعها.
• التأمين:يمكن استخدام PoA في صناعة التأمين لتوحيد وتبسيط عملية المطالبات، مما يسمح بإجراء مدفوعات أسرع وأكثر دقة.
• التحقق من الهوية:يمكن استخدام PoA للمصادقة والتحقق من الهويات، مثل في حالة الشهادات الرقمية أو الوثائق الرسمية التي تصدرها الحكومة.

استنتاج

لا يوجد آلية توافقية مثالية، فجميعها لها مزايا وعيوب. ومع ذلك، في حالة PoA، عيبها الرئيسي هو غياب اللامركزية مما يجعلها خيارًا أفضل لحل مركزي. خصائص كفاءة PoA واستهلاك الطاقة تجعلها خيارًا جيدًا أيضًا ولكن من المحتمل أن تظل آليات التوافق الأكثر قوة ولامركزية، مثل PoW و PoS، صعبة التبديل على المدى الطويل.