اثبات تاریخ چیست؟
اثبات تاریخ یک پروتکل برای حفظ امنیت داده ها بر روی بلاکچین است.
می دانیم که اثبات کار(POW) پروتکل معرف حفظ امنیت شبکه بیتکوین و اتریوم 1 است.
وظیفه پروتکل های امنیتی ایجاد اطمینان از ذخیره داده ها بر روی یک شبکه غیر متمرکز است.
در یک سیستم متمرکز مانند بانک وظیفه حفظ داده ها با مسئولین امنیت شبکه و سلسله مراتب اداری است.
به همین منظور از متد های ویژه ای مانند اثبات کار ، اثبات سهام ، اثبات سوزاندن و بتازگی اثبات تاریخ برای حفظ امنیت بلاک چین استفاده میشود.
اثبات تاریخ یک تابع تاخیر قابل تایید با فرکانس بالا است.
یک تابع تأخیر قابل تأیید به تعداد مشخصی از مراحل متوالی برای ارزیابی نیاز دارد، اما یک خروجی منحصر به فرد تولید می کند که می تواند به طور مؤثر و عمومی تأیید شود.
اثبات تاریخ چگونه کار می کند؟
فرض کنید عکس شما در میدان انقلاب در تاریخ مشخصی بر روی جلد یک مجله منتشر شده است.
این مسئله اثبات می کند که عکس شما پیش از تاریخ انتشار روزنامه باید گرفته شده باشد.
این یک برهان قاطع است که بین گرفتن تصویر از شما و انتشار روزنامه توالی زمانی مشخصی وجود دارد.
توافق راجع به زمان مشکل شبکه های توزیع شده
یکی از سخت ترین مشکلات در سیستم های توزیع شده توافق راجع به زمان است.
در واقع، برخی استدلال می‌کنند که ضروری‌ترین ویژگی الگوریتم اثبات کار بیتکوین، عملکرد یک ساعت غیرمتمرکز برای سیستم است.
شبکه های غیرمتمرکز این مشکل را با راه حل های زمان بندی متمرکز و قابل اعتماد حل کرده اند.
به عنوان مثال، Google’s Spanner از ساعت های اتمی همگام شده بین مراکز داده خود استفاده می کند.
مهندسان گوگل این ساعت ها را با دقت بسیار بالایی همگام می کنند و دائماً آنها را نگهداری می کنند.
اثبات کار تلاش کرده است تا این مشکل را به روشی غیر از استفاده از ساعت حل کند.
اثبات کار و مهر زمان
در واقع، برخی استدلال می‌کنند که ضروری‌ترین ویژگی الگوریتم اثبات کار بیتکوین، عملکرد یک ساعت غیرمتمرکز برای سیستم است.
در سیستم اثبات کار برای این که مشخص شود زمان دقیق یک تراکنش کدام است از مکانیزم ویژه ای بهره برده می شود.
گره‌ها در شبکه نمی‌توانند به منبع زمانی خارجی یا هر مهر زمانی که در پیام ظاهر میشود اعتماد کنند.
برای مثال، هشگراف، این مشکل را با مهر زمانی «میانگین» حل می‌کند.
هر پیامی که توسط شبکه دیده می شود توسط اکثریت فوق العاده شبکه امضا و مهر زمانی می شود.
مهر زمانی متوسط برای پیام همان چیزی است که Hashgraph آن را سفارش “عادلانه” می نامد.
هر پیام باید به اکثریت گره‌های سیستم سفر کند، سپس پس از جمع‌آوری امضای کافی از پیام، کل مجموعه باید به کل شبکه منتشر شود.
همانطور که می توانید تصور کنید، این فرآیند واقعا کند است.
تیم سولانا باور دارند که اثبات تاریخ ( Proof of History) موثرترین راه حل را ارائه می دهد و یک بلاک چین بر اساس آن ساخته اند.
راه حل سولانا
آناتولی یاکونکو، سال 2018 در مقاله ای در تارنمای مدیوم به توصیف گواهی اثبات تاریخ پرداخت.
او نشان داد که با ثبت توالی زمانی در بلاکچین می توان مشکل مهر زمانی را حل کرده و صرفه جویی عظیمی در منابع بلاکچین انجام داد.
در مقاله با اشاره به نوآوری یک دانشجوی دانشگاه استنفورد در معرفی الگوریتم تابع تاخیر قابل تایید نوشت :
Proof of History یک تابع تاخیر قابل تایید با فرکانس بالا است.
یک تابع تأخیر قابل تأیید به تعداد مشخصی از مراحل متوالی برای ارزیابی نیاز دارد، اما یک خروجی منحصر به فرد تولید می کند که می تواند به طور مؤثر و عمومی تأیید شود.
به‌طور پیوسته با خروجی قبلی که به‌عنوان ورودی بعدی استفاده میشود، روی خودش اجرا میشود.
به صورت دوره ای شمارش(Count) و خروجی جریان ثبت می شود.
سپس می‌توانیم مطمئن باشیم که زمان واقعی بین هر شمارنده که تولید شده است گذشته است، و ترتیب ثبت شده هر شمارنده همان است که در زمان واقعی بوده است.
امنیت اثبات تاریخ
برای یک تابع هش SHA256، موازی کردن این فرآیند بدون حمله brute force با استفاده از 2 به توان 128 هسته پردازنده غیرممکن است.
چه سازمانهایی می توانند چنین قدرت پردازشی داشته باشند؟
آیا هر CPU متفاوت نیست و برخی از آنها بسیار سریعتر از بقیه نیستند؟
واقعاً چگونه به این اطمینان دارید که «زمان» تولید شده توسط حلقه SHA256 ما دقیق است؟
خلاصه داستان این است که ما خیلی اهمیتی نمی‌دهیم که برخی از CPUها سریعتر از سایرین باشند، و اگر ASIC میتواند سریعتر باشد، CPUهای موجود در شبکه. مهمترین چیز این است که یک محدودیت محدود برای سرعت بیشتر یک ASIC وجود دارد.
این الگوریتم از SHA256 استفاده می کند و به لطف بیت کوین تحقیقات قابل توجهی برای سریع کردن این تابع هش رمزنگاری انجام شده است.
افزایش سرعت این عملکرد با استفاده از یک منطقه قالب بزرگتر، مانند یک جدول جستجو، یا باز کردن آن بدون ضربه به سرعت ساعت غیرممکن است.
هم اینتل و هم AMD در حال عرضه تراشه های مصرفی هستند که می توانند دور کامل SHA256 را در 1.75 چرخه انجام دهند.
به همین دلیل، ما مطمئن هستیم که یک ASIC سفارشی 100 برابر سریعتر نخواهد بود، چه رسد به 1000 برابر ، و به احتمال زیاد در 30٪ از آنچه در شبکه در دسترس است خواهد بود.
ما می‌توانیم پروتکل‌هایی بسازیم که از این محدودیت استفاده کنند و فقط به مهاجم فرصت بسیار محدود، برای شناسایی و کوتاه مدت برای حمله انکار سرویس را می‌دهند.
ضبط پیام ها در یک دنباله اثبات تاریخچه
داده‌ها را می‌توان با اضافه کردن هش داده‌ها به حالت تولید شده قبلی در دنباله وارد کرد.
وضعیت، داده های ورودی و شمارش همگی منتشر می شوند.
الحاق ورودی باعث می شود تمام خروجی های آینده به طور غیرقابل پیش بینی تغییر کنند.
ما می توانیم ثابت کنیم که بین هر دو عملیات الحاقی زمان سپری شده است.
می‌توانیم ثابت کنیم که داده‌ها قبل از الحاق ایجاد شده‌اند.
همانطور که می دانیم وقایع منتشر شده در روزنامه مانند عکس مثال بالا قبل از نوشتن روزنامه رخ داده است.
عملکرد سولانا
شبکه آزمایشی سولانا در آن زمان توانسته بود با استفاده از 200 گره فیزیکی متمایز به 50000 تراکنش دست یابد.
دستیابی به چنین چیزی مستلزم اجرای چندین بهینه سازی و فناوری های جدید است.
و نتیجه آن پیشرفتی در ظرفیت شبکه است که نشان دهنده مرحله جدیدی در توسعه بلاک چین است.
نو آوری های سولانا
از یک هش متوالی پیش -تصویر استفاده می‌کند
اثبات تاریخ (POH) – یک ساعت قبل از اجماع.
Tower BFT – یک نسخه بهینه شده برای PoH از PBFT.
توربین – یک پروتکل انتشار بلوک.
Gulf Stream – پروتکل انتقال بدون Mempool;
Sealevel – زمان اجرا قراردادهای هوشمند موازی.
Pipelining – یک واحد پردازش تراکنش برای بهینه‌سازی اعتبار
Cloudbreak – پایگاه داده حساب‌های با مقیاس افقی.
Replicators – فروشگاه دفتر کل توزیع شده
کران بالا در زمان
داده‌ها را می‌توان با اضافه کردن هش داده‌ها به حالت تولید شده قبلی در دنباله وارد کرد.
وضعیت، داده های ورودی و شمارش همگی منتشر می شوند. الحاق ورودی باعث می شود تمام خروجی های آینده به طور غیرقابل پیش بینی تغییر کنند.
موازی کردن هنوز غیرممکن است، و تا زمانی که عملکرد هش در برابر تصویر و برخورد مقاوم باشد، ایجاد نوعی ورودی که در آینده هش مورد نظر را ایجاد کند یا یک تاریخچه جایگزین با همان هش ها ایجاد کند، غیرممکن است.
کران پایین در زمان
تایید
در حالی که توالی ضبط شده را می توان تنها روی یک هسته CPU تولید کرد، خروجی را می توان به صورت موازی تأیید کرد.
تأیید موازی
هر برش ضبط شده را می توان از ابتدا تا انتها بر روی هسته های جداگانه در 1/(تعداد هسته) زمانی که برای تولید طول کشید تأیید کرد. بنابراین یک پردازنده گرافیکی مدرن با 4000 هسته می تواند یک ثانیه را در 0.25 میلی ثانیه تأیید کند.
موفقیت سولانا
نو آوری بزرگ یاکوونکو برایش ثروت زیادی فراهم کرد.
شبکه سولانا آغاز به کار کرد و قرارداد های هوشمند با موفقیت بر روی آن اجرا می شوند.
این شبکه از زبان برنامه نویسی راست (RUST) بهره میبرد.
این زبان برنامه نویسی مورد توجه شرکت های بزرگی مانند ق=فیسبوک برای پروژه متاورس و همچنین گوگل و هواوی چین قرار گرفته است.
سرعت تراکنش های شبکه خارق العاده است.
اثبات تاریخ تا به امروز انقلابی در بلاکچین محسوب می شود که با سرعت تراکنش فوق العاده و امکانات بی نظیری که برای برنامه نویسان به ارمغان آورده میتواند اینده پروژه های بلاک چین را متحول کند.
قیمت سولانا از زمان اجرا 20000 درصد افزایش یافته است. و حجم سرمایه آن از بسیاری از توکن های دیگر پیشی گرفته است.
اگر اثبات تاریخ از نر امنیتی با مشکلی مواجه نشود استفاده تجاری از بلاک چین بسیار آسان خواهد شد.