الگوریتم اثبات اهمیت یا Proof of Importance یکی از سازوکارهای نوآورانه‌ای است که در ساختار برخی شبکه‌های بلاکچینی مانند NEM به‌کار گرفته شده و به دلیل ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاصش، توجه بسیاری از کاربران و توسعه‌دهندگان را به خود جلب کرده است. اثبات اهمیت (PoI) به‌عنوان یک سازوکار اجماع، با هدف رفع نقایص الگوریتم اثبات سهام (PoS) طراحی و پیاده‌سازی شده است.
اما اثبات اهمیت دقیقاً به چه معناست و چه ارتباطی با پلتفرم NEM دارد؟ برجسته‌ترین مزایا و تفاوت‌های آن نسبت به اثبات سهام چه مواردی هستند و سازوکار ساخت بلاک و توزیع پاداش میان نودها در این الگوریتم چگونه است؟ اگر مایلید پاسخ این پرسش‌ها و اطلاعات بیشتری درباره این موضوع را بدانید، پیشنهاد می‌کنیم تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

الگوریتم اثبات اهمیت چیست؟

الگوریتم‌های اجماع در واقع فرآیندهای تصمیم‌گیری جمعی هستند که طی آن، افراد و مشارکت‌کنندگان یک شبکه به اتفاق آرا، تصمیمی را اتخاذ و از آن حمایت می‌کنند. چنین تصمیم‌گیری‌هایی در راستای منافع اکثریت جامعه و با هدف تسهیل فرایندها و دستیابی به کارایی حداکثری صورت می‌گیرد. در عرصه فناوری بلاکچین، دلیل استفاده از الگوریتم‌های اجماع این است که همه اعضای شبکه نسبت به وضعیت و شرایط بلاکچین به توافق برسند. این توافق بنیادی است؛ چرا که مانع بروز تقلب می‌شود، امنیت و اعتماد را در شبکه حفظ می‌کند و تضمین می‌نماید که اطلاعات صرفاً در اختیار یک فرد یا گروه خاص قرار نگیرد و کل شبکه همچنان قابل اتکا باقی بماند.

انواع متعددی از الگوریتم‌های اجماع وجود دارد؛ از جمله اثبات کار (PoW)، اثبات سهام (PoS) و اثبات اهمیت (PoI). در این مقاله تمرکز ما روی PoI است. این الگوریتم نوعی مکانیزم اجماع مشابه اثبات سهام و الگوریتم تحمل خطای بیزانس (Byzantine Fault Tolerance) به شمار می‌رود. چهارچوب کلی اثبات اهمیت به گونه‌ای است که حتی اگر برخی افراد یا نودها در عملکرد شبکه اختلال ایجاد کنند، سیستم همچنان به فعالیت پایدار خود ادامه می‌دهد.

مکانیسم اجماع PoI را اولین بار بلاکچین نم (NEM) معرفی کرد. این سازوکار، امتیازدهی به نودهای مختلف شبکه را بر اساس مدلی نوآورانه انجام می‌دهد؛ اما در مقایسه با مکانیسمی مانند اثبات سهام، امتیازدهی در PoI صرفاً به مقدار دارایی اختصاص‌یافته محدود نیست و معیارهای دیگری همچون میزان فعالیت هر نود، شهرت و تعداد تراکنش‌هایی که با آدرس مربوطه صورت می‌گیرد، ارزیابی می‌شوند.

در این الگوریتم، نودهایی که امتیاز بالاتری کسب می‌کنند، شانس بیشتری برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و تولید بلاک‌های جدید خواهند داشت. به این ترتیب، مشارکت فعال در شبکه تشویق می‌شود و الگوریتم تا حد زیادی از احتکار یا انباشته‌سازی غیرمولد دارایی‌ها جلوگیری می‌کند.

به‌طور کلی، هدف از طراحی چنین مکانیسمی حل مشکلات الگوریتم اثبات سهام بوده است. در شبکه‌های مبتنی بر PoS، همواره این نگرانی وجود دارد که نودها با جمع‌آوری و نگهداری بیشتر دارایی‌ها، بتوانند شبکه را به نفع خود دستکاری کنند. اما PoI تلاش می‌کند با لحاظ مجموعه‌ای از فاکتورها، این دغدغه مهم را تا جایی که ممکن است برطرف کند.

مشکل اصلی اثبات سهام و ارتباط آن با توسعه Proof of Importance

همان‌طور که اشاره شد، توسعه PoI با هدف رفع کاستی‌های PoS صورت گرفته است. PoS در ابتدا با هدف انجام تراکنش‌های ارزان‌تر و کاهش مصرف انرژی به‌جای PoW مطرح شد، اما محدودیت‌هایی دارد.

برای درک بهتر، فرض کنید یک شبکه PoS داشته باشیم که در آن نودها به نسبتی که دارایی بیشتری نگه می‌دارند، پاداش اعتبارسنجی بلاک‌ها را به دست می‌آورند. در نتیجه، هرچه دارایی و کوین بیشتری در اختیار هر نود باشد، قدرت و حق تصمیم‌گیری آن بیشتر می‌شود و سهم بیشتری از پاداش شبکه دریافت می‌کند.

هرچند اثبات سهام از منظر زیست‌محیطی یک روش مقرون‌به‌صرفه، سریع‌تر و پایدارتری نسبت به اثبات کار محسوب می‌شود، مشکل اصلی آن اینجاست که این مدل به سود ثروتمندان است؛ یعنی افرادی که از ابتدا دارایی بیشتری دارند، در طول زمان ثروتمندتر خواهند شد. این مساله، اصل عدالت و تمرکززدایی که بنیاد رمزارزها بر آن بنا شده را تا حدی زیر سوال می‌برد.

ارتباط میان بلاک چین (NEM) و اثبات اهمیت

همان‌طور که اشاره شد، الگوریتم اثبات اهمیت (PoI) اولین بار توسط بلاک چین نم (NEM) معرفی گردید و کاربران با این مدل جدید اجماع آشنا شدند. پیش از پرداختن به نحوه عملکرد این سازوکار، بهتر است نگاهی به معرفی شبکه نم و ارز بومی آن داشته باشیم. واژه NEM مخفف New Economy Movement یا “جنبش اقتصاد نوین” است که هدف اصلی آن بازتعریف ساختار سیستم‌های مالی و اصلاح آنها بود.

NEM یک پلتفرم بلاکچینی و غیرمتمرکز است که امکان ایجاد، مدیریت و انتقال دارایی‌های دیجیتال را برای کاربران فراهم می‌کند. این شبکه زیرساختی قدرتمند ارائه داده که می‌توان بر روی آن انواع برنامه‌ها و خدمات مالی جدید طراحی کرد. از جمله قابلیت‌های منحصر به فرد آن، ایجاد “دارایی‌های هوشمند” است؛ به‌طوری که کاربران می‌توانند انواع مختلف دارایی، از ارزهای دیجیتال تا دارایی‌های مشهودی مانند اقلام زنجیره تأمین را بر روی بلاک چین نم بسازند. یکی از مهم‌ترین نقاط تمایز NEM، مکانیزم اجماع اختصاصی آن یعنی اثبات اهمیت (PoI) است که پیش‌تر به آن پرداختیم.

ایده بلاک چین NEM نخستین بار در سال ۲۰۱۴ توسط توسعه‌دهنده‌ای به نام UtopianFuture در انجمن معروف BitcoinTalk مطرح شد. چشم‌انداز او بر این بود که پلتفرمی ایجاد کند که بتواند محدودیت‌های ارزهای دیجیتال رایج را برطرف سازد. پس از آن، ایده وی مورد استقبال گروهی از توسعه‌دهندگان قرار گرفت و آن‌ها تصمیم گرفتند در راستای تحقق این هدف، پلتفرمی نوآورانه بر پایه این ایده طراحی و راه‌اندازی کنند.

بلاک چین NEM به‌طور رسمی در مارس ۲۰۱۵ راه‌اندازی شد و از همان ابتدا چندین ویژگی مهم و شاخص را معرفی کرد. این شبکه به دلیل بهره‌مندی از الگوریتم اجماع منحصر به فرد خود یعنی PoI، ویژگی‌های امنیتی پیشرفته و رابط کاربری ساده و کاربرپسند، به‌سرعت جایگاه ویژه‌ای در جامعه رمزنگاری کسب کرد و مورد استقبال کاربران قرار گرفت. در گذر زمان، توسعه‌دهندگان شبکه نم با به‌روزرسانی‌های متنوع و تلفیق راه‌کارهای نوآورانه، تلاش کردند تا همواره پاسخگوی نیازها و انتظارات کاربران در حوزه خدمات مالی و دارایی‌های دیجیتال باشند.

در پایان این بخش، شایسته است ذکر شود که ارز دیجیتال NEM، یا همان دارایی بومی این شبکه، “XEM” نام دارد که نقشی کلیدی و حیاتی در اکوسیستم نم، ساخت بلاک‌ها و اعتبارسنجی تراکنش‌ها ایفا می‌کند.

PoI چطور کار می‌کند و چرا اهمیت دارد؟

به طور کلی، الگوریتم اثبات اهمیت (PoI) مکانیسمی است که تعیین می‌کند کدام نود یا گره فعال در شبکه، مجاز به افزودن یک بلاک جدید خواهد بود. نکته جالب این است که فرآیند تأیید بلاک‌ها در ساختار PoI، نام اختصاصی و متفاوتی دارد و به آن «واگذاری» (Vesting) یا «برداشت» (Harvesting) گفته می‌شود.

در فرآیند هاروستینگ یا همان تولید بلاک، گره‌های منتخب می‌توانند کارمزدهای تراکنش‌های موجود در آن بلاک را به عنوان پاداش دریافت کنند. اما برای این‌که یک نود واجد شرایط هاروستینگ باشد، پروتکل NEM الزام کرده که نودها باید حداقل ۱۰ هزار واحد XEM در حساب خود داشته باشند. در شبکه، حساب‌هایی که امتیاز بالاتری دارند، شانس بیشتری برای انتخاب شدن جهت هاروستینگ یک بلاک خواهند داشت. نحوه محاسبه این امتیاز یا همان «اهمیت» (Importance Score) موضوعی است که در ادامه به آن می‌پردازیم.

نحوه ارائه امتیاز اثبات اهمیت

پلتفرم نم (NEM) با توجه به سه ویژگی اصلی، امتیاز نودها را تعیین و محاسبه می‌کند. این ویژگی‌ها عبارتند از:

۱. واگذاری یا وستینگ (Vesting):

وستینگ بخش جدایی‌ناپذیر از این الگوریتم اجماع است. هر نود باید ابتدا حداقل ۱۰ هزار XEM داشته باشد. الگوریتم، میزان XEM موجود در حساب هر نود را طی مدت مشخصی (معمولاً ۳۰ روز) در نظر می‌گیرد تا امتیاز اهمیت را تعیین کند. بنابراین، هرچه مقدار XEM بیشتری به‌طور مستمر نگهداری شود، امتیاز گره افزایش می‌یابد.

۲. مشارکت فعال در تراکنش‌ها:

PoI به کاربرانی که با دیگر حساب‌های NEM تعامل و تراکنش داشته باشند، پاداش می‌دهد. شبکه رفتار و تراکنش‌های حساب‌ها را زیر نظر می‌گیرد و فقط به تراکنش‌های واقعی امتیاز اختصاص می‌دهد. در این سیستم، اقدام به هر گونه شبه‌تراکنش یا فعالیت غیرواقعی برای افزایش امتیاز، موجب حذف شدن امتیاز می‌شود.

۳. تعداد و اندازه تراکنش‌ها:

هرچه تعداد و همچنین میزان تراکنش‌ها بیشتر باشد، امتیاز اهمیت گره افزایش می‌یابد. انجام تراکنش‌های بزرگ و مکرر منجر به بالا رفتن شانس انتخاب نود برای هاروستینگ و دریافت پاداش خواهد شد. نکته مهم اینجاست که امتیازها عمدتاً بر مبنای تراکنش‌های انجام‌شده در طول یک ماه گذشته محاسبه می‌شوند.

مزایای الگوریتم اثبات اهمیت

با توجه به ویژگی‌های خاص و نوآورانه الگوریتم اثبات اهمیت (PoI)، می‌توان مزایای متعددی را برای این سازوکار نام برد که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

استفاده بهینه از انرژی

در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار (PoW)، تعادل عادلانه‌ای میان نودها وجود ندارد و معمولاً گره‌هایی با توان محاسباتی بالا شانس بیشتری برای کسب پاداش دارند. این گره‌ها علاوه بر مصرف میزان بالای انرژی که آسیب‌های زیست‌محیطی به دنبال دارد، هزینه‌های زیادی را نیز متحمل می‌شوند. در مقابل، نودهای موجود در شبکه‌های پیاده‌سازی شده با الگوریتم اثبات اهمیت (PoI)، هم از نظر مصرف انرژی و هم از دید هزینه‌ها، به مراتب کارآمدتر و بهینه‌تر هستند.

جلوگیری از احتکار و تشویق به افزایش مشارکت فعال

در سیستم اثبات سهام (PoS)، توزیع ثروت اغلب میان تعدادی از نودها متمرکز می‌شود؛ بدین معنا که نودهایی با دارایی بیشتر، سود بیشتری کسب می‌کنند و انگیزه آن‌ها برای خرج‌کردن دارایی کاهش می‌یابد. نتیجه چنین شرایطی، پایین آمدن حجم تراکنش‌ها و بالارفتن سهم غیرمنطقی برخی نودها از پاداش شبکه است. اما در PoI با تکیه بر مجموعه‌ای از معیارها نظیر تراکنش‌های واقعی و مشارکت فعال، امتیازدهی و توزیع پاداش به گونه‌ای انجام می‌شود که شبکه به سمت یک وضعیت عادلانه‌تر سوق پیدا کند.

توازن در میزان انگیزه و میزان پاداش

در اثبات کار، رقابتی سنگین و نامتوازن برای دریافت پاداش وجود دارد و ماینرها با سخت‌افزارهای قدرتمند خود انرژی بسیاری را مصرف می‌کنند تا پاداش‌های بزرگ دریافت کنند. اما در PoI، پاداش به فعالیت و امتیاز اهمیت هر نود بستگی دارد و نیازی به تلاش افراطی با تجهیزات گران‌قیمت نیست. این وضعیت باعث می‌شود راه‌اندازی و مشارکت در شبکه برای افراد بیشتری ممکن باشد و همچنین هزینه انجام تراکنش‌ها متعادل‌تر و دسترس‌پذیرتر شود.

جلوگیری از فورک (انشعاب‌های جدید)

در شبکه‌های PoS، امکان ایجاد شاخه‌ها یا فورک‌های مختلف از بلاک چین اصلی وجود دارد که می‌تواند منجر به بروز نسخه‌های متعدد و موازی شود. اما در PoI، به علت اینکه امتیاز اهمیت گره براساس مشارکت واقعی و فعال تعیین می‌شود، ایجاد یک فورک جدید مستلزم کسب امتیاز بالا هم در شبکه اصلی و هم در زنجیره جدید است؛ موضوعی که کار را برای انشعاب‌های غیرضروری دشوار می‌کند و از تکرار آن جلوگیری خواهد کرد.

الگوریتم اثبات اهمیت و مقاومت در برابر حملات Sybil

همان‌طور که می‌دانیم، حمله Sybil زمانی رخ می‌دهد که هکرها با ساخت تعداد زیادی هویت جعلی، تلاش می‌کنند کنترل یک شبکه همتا به همتا (P2P) را به دست گیرند. در چنین حمله‌ای، به طور ظاهری تعداد کاربران فعال شبکه زیاد به نظر می‌رسد، اما در واقع همه این هویت‌های جعلی زیر نظر یک مهاجم واحد قرار دارند و او قادر خواهد بود شبکه را دستکاری کند.

در حوزه فناوری بلاکچین، حملات Sybil یک تهدید جدی محسوب می‌شوند، چرا که می‌توانند منجر به قدرت‌گیری غیرمنصفانه یک نهاد واحد و تسلط بر زنجیره شوند. اما مکانیسم اثبات اهمیت (PoI) برای مقابله با این تهدید، برای هر گره در شبکه یک امتیاز خاص تعیین می‌کند که براساس میزان دارایی، فعالیت و پارامترهای دیگر محاسبه می‌گردد. این رویکرد یعنی صرفاً ایجاد هویت‌های جعلی کافی نیست؛ بلکه افزایش تاثیر هویت‌ها نیاز به تزریق سرمایه واقعی و مشارکت فعال دارد.

در واقع، اجرای حمله Sybil در شبکه‌هایی با الگوریتم PoI به دلیل هزینه‌های بالای ایجاد و نگهداری هویت‌های “بااهمیت” بسیار پرهزینه و دشوار است. در نتیجه، احتمال نفوذ موفق و دستکاری شبکه توسط مهاجمان تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند و امنیت کل شبکه افزایشی چشمگیر می‌یابد.

سخن پایانی
الگوریتم اجماع اثبات اهمیت (PoI) توانسته است چشم‌انداز جدیدی برای کاربران و توسعه‌دهندگان بلاکچین ایجاد کند. این الگوریتم نه‌تنها تراکنش‌ها را تسهیل و برخی از نواقص و معایب الگوریتم اثبات سهام (PoS) را برطرف می‌کند، بلکه جلو فعالیت‌های مخرب نودها و تبانی بین آن‌ها را نیز می‌گیرد. اگرچه PoS از نظر بسیاری روشی ساده و کم‌دردسر برای اعتبارسنجی بلاک‌ها محسوب می‌شود، اما محدودیت‌ها و مشکلات خاص خود را دارد؛ به همین دلیل، چهارچوب‌هایی مانند PoI به میدان آمده‌اند تا این ضعف‌ها را جبران کنند. در این میان، شبکه بلاکچینی نم (NEM) با ارز دیجیتال XEM و با تکیه بر سازوکار اجماع اثبات اهمیت توانسته جایگاه قابل توجهی میان کاربران و فعالان حوزه بلاکچین به دست آورد.