یکی از اهداف اولیه‌ی شکل‌گیری ارزهای دیجیتال، ارائه‌ی سیستمی ارزان، ایمن و سریع برای انجام مبادلات مالی همتابه‌همتا بود. بااینکه بیت کوین با استقبال گسترده‌ای مواجه شد، اما بیشتر برای سرمایه‌گذاری و ترید استفاده میشود. ازاین‌رو، شبکه‌های دیگری به‌منظور محقق کردن این هدف راه‌اندازی شدند. یکی از این پروژه‌ها، استلار (Stellar) است. البته ویژگی‌های منحصربه‌فرد این شبکه نیز باعث شده که افراد زیادی به سرمایه‌گذاری روی توکن بومی آن، یعنی XLM، علاقه‌مند شوند.
از طرفی، سرمایه‌گذاری روی هر ارز دیجیتال، نیاز به تحقیق و تفحص دارد. یکی از روش‌های خوب تحلیل بنیادین رمز ارزها، مطالعه‌ی وایت پیپر (Whitepaper) آن‌ها است. وایت پیپر، سپیدنامه یا برگه‌ی سفید متنی به حساب می‌آید که توسط بنیان‌گذاران یک پروژه ارائه میشود و جنبه‌های فنی آن را به‌طور کامل توضیح میدهد. به‌خاطر همین، در این مقاله از اکسبیتو، قصد داریم که وایت پیپر استلار را به زبان ساده بررسی کنیم تا با این پروژه‌ی کریپتو بیشتر آشنا شوید.
معرفی استلار (Stellar)
استلار (Stellar) یک شبکهی پرداخت غیرمتمرکز و منبع‌باز است که در سال 2014 راه‌اندازی شد. این شبکه امکان انتقال هرگونه دارایی، مانند توکن‌ها، دلار، سهام، طلا و... را فراهم کرده است. این دارایی‌ها با استفاده از توکن بومی استلار، با عنوان Lumens یا XLM، جابه‌جا می‌شوند؛ یعنی این توکن نقش واسطه را در فرایند انتقال بر عهده دارد. به‌این‌ترتیب، استلار میتواند بین افراد، بانک‌ها و سیستم‌های پرداخت ارتباط برقرار کند و امکان انجام تراکنش‌های مالی برون‌مرزی، سریع و کم‌هزینه را به آن‌ها ارائه دهد.
خلاصه‌ی وایت پیپر استلار (Stellar)
ما در این وایت پیپر، مدل جدیدی را برای اجماع، با عنوان «توافق متحد بیزانس» (Federated Byzantine Agreement) یا FBA مطرح خواهیم کرد. این الگوریتم بر اساس حد نصاب تصمیمات فردی گره‌ها کار می‌کند که به آن‌ها «برش‌های حد نصاب» (Quorum Slices) گفته میشود. این برش‌ها کل سیستم را به هم متصل کرده و امکان انتقال بین شبکه‌های مختلف را فراهم می‌کنند.
در ادامه، به «پروتکل اجماع استلار» (Stellar Consensus Protocol) یا SCP خواهیم پرداخت. این پروتکل زیرساختی برای FBA ارائه میدهد. برخلاف سایر الگوریتم‌های بیزانسی، SCP پیش‌فرضی را برای مهاجمان در نظر نمی‌گیرد. به‌این‌ترتیب، همه‌ی افراد با هزینه‌ی پایینی می‌توانند به عضویت شبکه درآیند. این مسئله باعث کاهش هزینه‌ی پردازش تراکنش‌ها خواهد شد.
مقدمه‌ی وایت پیپر استلار (Stellar)
درحال‌حاضر، سیستم‌های فعلی باعث ایجاد آشفتگی در زیرساخت‌های مالی شده‌اند. شکاف موجود بین این سیستم‌ها، افزایش هزینه‌های تراکنش‌ها را به‌دنبال خواهد داشت. همچنین، مبادلات پولی برون‌مرزی با سرعت بسیار پایینی انجام می‌شوند. این موانع جلوی رشد امور مالی را گرفته‌اند و میلیاردها نفر را از دریافت خدمات بانکی محروم کرده‌اند. برای رفع این مشکلات، ما به ساختاری نیاز داریم که نحوه رشد و نوآوری را از اینترنت الگوبرداری کند و در عین حال، یکپارچه هم باشد.
در همین راستا، ما به موسسات مالی غیرانتفاعی اعتماد داریم و سعی خواهیم کرد که بین آن‌ها تعامل برقرار کنیم. بااین‌حال، انحصارطلبی موجود در سیستم‌های مالی فعلی، با اهداف یک اکوسیستم ارگانیک در تناقض است. پس، باید بازیگران جدیدی وارد میدان شوند؛ حتی اگر بودجه و قدرت محاسباتی اندکی داشته باشند.
ما به یک شبکه مالی در سراسر جهان نیاز داریم که به روی هر کسی باز باشد تا افرادی جدید بتوانند به آن بپیوندند و دسترسی مالی را گسترش دهند. چالش اصلی چنین شبکه‌ای، ثبت صحیح اطلاعات تراکنش‌های کاربران است. بنابراین، یک جایگزین قانع‌کننده برای سیستم‌های مالی فعلی، شبکه‌ای غیرمتمرکز خواهد بود که در آن، شرکت‌کنندگان باید درباره‌ی صحت تراکنش‌ها به توافق برسند. ازاین‌رو، وایت پیپر استلار مدل «توافق متحد بیزانس» (Federated Byzantine Agreement) یا FBA را مطرح می‌کند. در این روش، اکثریت شرکت‌کنندگان باید، پیش از تسویه‌ی نهایی، نسبت به صحت تراکنش به اجماع برسند. دراین‌صورت، دیگر یک فرد مهاجم نمی‌تواند در کار شبکه اختلال ایجاد کند.
ازاین‌رو، می‌توان گفت که مدل FBA یکپارچگی شبکه را فراهم کرده و غیرمتمرکز بودن آن باعث رشد ارگانیک استلار خواهد شد.
اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS)
معروف‌ترین مکانیزم اجماع موجود «اثبات کار» (Proof of Work) یا PoW است. این مکانیزم غیرمتمرکز توسط بیت کوین توسعه یافته و رویکردی دوجانبه به اجماع دارد. اولاً، انگیزه‌هایی را برای گره‌های منطقی ایجاد می‌کند تا رفتار درستی در شبکه داشته باشند. ثانیاً، تراکنش‌ها را با استفاده از الگوریتم اثبات کار نهایی می‌کند. در این مکانیزم، تا زمانی که کاربران مخرب به نیمی از توان محاسباتی دسترسی نداشته باشند، نمی‌توانند در عملکرد شبکه خللی ایجاد کنند.
اگرچه بیت کوین به‌خوبی کیفیت غیرمتمرکز الگوریتم اثبات کار را به نمایش گذاشته، اما این مکانیزم با محدودیت‌هایی نیز مواجه است. اول اینکه اثبات کار انرژی بسیار زیادی را هدر میدهد. طبق یک برآورد انجام‌شده در سال 2014، بیت کوین میتواند به‌اندازه‌ی کل کشور ایرلند برق مصرف کند. محدودیت دوم هم مربوط به تأخیر زیاد در نهایی کردن تراکنش‌ها است که احتمال دارد دقایق بسیار زیادی طول بکشد. علاوه‌بر آن، بیت کوین هیچ سازوکار جانبی‌ای برای حفظ امنیت تراکنش‌ها در برابر حملات مخرب در نظر نگرفته و صرفاً به مکانیزم اجماع خود بسنده کرده است.
همچنین، الگوریتم اثبات کار با چالش 51 درصد رفتار مخرب هم مواجه میشود؛ یعنی اگر یک فرد تبهکار بتواند حداقل 51 درصد گره‌ها را در اختیار داشته باشد، میتواند کل شبکه را کنترل کند. البته بیت کوین به‌خاطر تعداد زیاد ماینرهایش، هیچ‌وقت با چنین مشکلی مواجه نمی‌شود؛ اما شبکه‌های جدید در معرض این خطر قرار دارند.
یک جایگزین برای PoW، مکانیزم «اثبات سهام» (Proof of Stake) است. در این الگوریتم، اجماع توسط افرادی انجام میشود که در شبکه سهام‌گذاری کرده‌اند. اثبات سهام هم، مانند اثبات کار، از پاداش‌ها برای ترغیب افراد به رفتار مناسب استفاده می‌کند. حتی برخی از طرح‌های مربوط به این مکانیزم، کاربران مخرب را جریمه هم خواهند کرد. بااین‌حال، اثبات سهام با حملات «در خطر نبودن منبع» (Nothing at Stake) مواجه است؛ یعنی استیک‌کنندگانی که سهام خود را پس گرفته و آن را خرج کرده‌اند، می‌توانند به عقب برگردند و تاریخ را از زمانی که هنوز سهام داشتند، بازنویسی کنند. برای جلوگیری از چنین حملاتی، سیستم‌ها از اثبات کار و اثبات سهام به‌طور هم‌زمان بهره می‌برند. به‌این‌ترتیب، کار مورد نیاز برای اجماع، متناسب با میزان سهام ارائه‌شده، کاهش پیدا می‌کند.
تحمل خطای بیزانس (PBFT)
روش اجماع دیگری که در شبکه‌های غیرمتمرکز رواج دارد، توافق بیزانسی است که معروف‌ترین آن «تحمل خطای بیزانس» (PBFT) به حساب می‌آید. این مکانیزم تضمین می‌کند که علی‌رغم رفتار خودسرانه‌ی برخی از شرکت‌کنندگان، اجماع حاصل شود. این رویکرد بسیار سریع و کارآمد است و همچنین، اعتماد را از مالکیت منابع جدا می‌سازد. به‌این‌ترتیب، سازمان‌های غیرانتفاعی کوچک هم می‌توانند سازمان‌های قدرتمندتر، مانند بانک‌ها را وادار کنند که رفتار صادقانه‌ای داشته باشند.
بااین‌حال، در تحمل خطای بیزانس، همه‌ی طرف‌ها باید در مورد لیست دقیق شرکت‌کنندگان توافق کنند. همچنین، در این مکانیزم باید جلوی پیوستن چندین‌باره‌ی کاربران مخرب و حملات موسوم به «سیبل» (Sybil) گرفته شود. به‌طور کلی، برای عضویت در الگوریتم‌های مبتنی بر بیزانس باید از یک نهاد مرکزی مجوز کسب کرد. آمارها نشان میدهند که تلاش برای غیرمتمرکز کردن این فرایند، باعث ازدست‌رفتن برخی از ویژگی‌های این مکانیزم میشود.
یکی از رویکردهای رایج برای تمرکززدایی از توافق بیزانس، مشروط کردن عضویت به سهام‌گذاری است. بااین‌حال، در این روش، دوباره خطر حملات «در خطر نبودن منبع» (Nothing at Stake) پیش می‌آید. در همین راستا، ما «پروتکل اجماع استلار» (SCP) را پیشنهاد می‌دهیم. SCP اولین پروتکل توافق بیزانس است که به هر گره، آزادی کاملی برای انتخاب سایر شرکت‌کنندگان ارائه خواهد کرد.
سیستم‌های توافق متحد بیزانس (FBA)
در این بخش از وایت پیپر استلار (Stellar) به معرفی مدل «توافق متحد بیزانس» (FBA) می‌پردازیم. در این روش، با توافق بر سر اینکه چه به‌روزرسانی‌هایی اعمال شوند، از حالت‌های متناقض و آشتی‌ناپذیر جلوگیری خواهد شد. علاوه‌بر آن، یکی از چالش‌های پیش روی FBA، پیوستن چندین‌باره‌ی کاربران مخرب است تا ازاین‌طریق، تعداد آن‌ها از شرکت‌کنندگان صادق بیشتر شود. برای حل این مشکل، FBA از یک روش غیرمتمرکز استفاده می‌کند که به آن «برش‌های حد نصاب» (Quorum Slices) می‌گوییم.
برش‌های حد نصاب (Quorum Slices)
در یک پروتکل اجماع، گره‌ها پیام‌هایی را مبادله می‌کنند. این پیام‌ها حاوی بیانیه‌هایی درباره‌ی فرایند عملیاتی اجماع هستند. تا زمانی که گره‌ها با استفاده از کلیدهای عمومی نام‌گذاری می‌شوند و پیام‌ها را به‌صورت دیجیتالی امضا می‌کنند، می‌توان از صحت فرایند پیام‌رسانی اطمینان حاصل کرد. هنگامی که یک گره متوجه میشود که تعداد قابل توجهی از گره‌ها بیانیه‌ای را صادر کرده‌اند، فرض می‌گیرد که هیچ شرکت‌کننده‌ای با این بیانیه در تناقض نیست. ازاین‌رو، ما به یک مجموعه‌ی کافی از شرکت‌کنندگان، «برش‌های حد نصاب» (Quorum Slices) می‌گوییم.
ایمنی (Safety) و حیات (Liveness)
استلار گره‌ها را به دو دسته‌ی خوش‌رفتار و بدرفتار تقسیم‌بندی می‌کند. اصولاً یک گره خوش‌رفتار در انتخاب برش‌های حد نصاب دقت عمل کافی را به خرج میدهد. بنابراین، چنین گرهی به تمام پیام‌ها بهدرستی پاسخ خواهد داد. در عوض، گره‌های بدرفتار به «شکست بیزانسی» (Byzantine failure) دچار هستند؛ یعنی اینکه رفتار خودسرانه‌ای دارند. برای مثال، ممکن است که مالک گره، نرم‌افزار را به‌اشتباه نصب کرده باشد و یا اینکه نرم‌افزار کاملاً از کار بیفتد.
هدف از اجماع بیزانس این است که اطمینان حاصل شود که با وجود گره‌های بدرفتار، گره‌های خوش‌رفتار می‌توانند خروجی صحیحی را ارائه دهند. دراین‌بین، دو مفهوم زیر برای «توافق متحد بیزانس استلار» (FBAS) اهمیت دارند:
- ایمنی (Safety): تنها زمانی مجموعه‌ای از گره‌های FBAS دارای ایمنی هستند که هیچ دو گرهی، با دریافت یک ورودی ثابت، خروجی‌های متفاوتی را ارائه نکنند.
- حیات (Liveness): یک گره، در FBAS، زمانی دارای حیات است که بتواند مقادیر دریافتی را بدون کمک گره‌های دیگر، به‌عنوان خروجی بیرون بدهد. به‌این‌ترتیب، گره‌های خوش‌رفتاری که به‌طور هم‌زمان، دارای «ایمنی» و «حیات» باشند، گره‌های «صحیح» (Correct) نامیده می‌شوند. در سوی مقابل، هر گرهی که صحیح به حساب نیاید، با شکست مواجه شده است.
رای‌گیری متحد (Federated Voting)
در این بخش از وایت پیپر استلار، یک تکنیک رای‌گیری معرفی میشود که از طریق آن، گره‌های «توافق متحد بیزانس استلار» (FBAS) می‌توانند بر روی یک عبارت به اجماع برسند. در این تکنیک، ابتدا گره‌ها به عبارت a رای میدهند. درصورتی‌که رای‌گیری موفقیت‌آمیز باشد، گره‌ها این وضعیت را تأیید کرده و مرحله‌ی دوم رأی‌گیری برگزار خواهد شد. به‌این‌ترتیب، از دیدگاه هر گره، توافق بر سر یک عبارت به 3 مرحله تقسیم میشود:
- ناشناخته (Unknown): پیش از رای‌گیری اول، وضعیت عبارت a برای گره‌ها ناشناخته است.
- پذیرفته‌شده (Accepted): پس از این رای‌گیری، ممکن است که گره‌ها عبارت a را بپذیرند.
- تاییدشده (Confirmed): در نهایت، اگر عبارت a بتواند از رای‌گیری دوم هم با موفقیت عبور کند، وضعیت آن به تأییدشده تغییر خواهد کرد.
حیات (Liveness) و خنثی‌سازی (Neutralization)
چالش اصلی مکانیزم‌های اجماع توزیع‌شده، چه متمرکز و چه غیرمتمرکز، این است که احتمال دارد یک بیانیه، پیش از رسیدن به اجماع، در یک حالت دائمی نامعین گیر کند. بنابراین، یک پروتکل نباید به‌طور مستقیم، مقادیر خروجی را در ورودی قرار دهد. برای مثال، فرض کنید که عبارت ورودی ما «مقدار i برابر با x است» باشد. آن‌وقت اگر این عبارت در مکانیزم گیر کند، هیچ‌گاه سیستم نمی‌تواند درباره‌ی مقدار i به توافق برسد. برای حل این مشکل، عبارات باید با دقت بالایی طراحی شوند. ازاین‌طریق، امکان شکستنِ یک بیانیه‌ی گیر کرده وجود خواهد داشت.
پروتکل اجماع استلار (SCP)
این بخش از وایت پیپر استلار، پروتکل اجماع این شبکه یا SCP را توضیح میدهد. در واقع، SCP از دو پروتکل فرعی تشکیل شده است که عبارت‌اند از:
- پروتکل نامزدی (Nomination Protocol): این پروتکل مقادیر نامزد را برای هر عبارت تولید می‌کند. اگر درست اجرا شود، مجموعه‌ای از مقایر نامزد در هر گره، به‌صورت دست‌نخورده، قرار خواهد گرفت. گره‌ها این مقادیر را با هم ترکیب می‌کنند تا به یک خروجی مشخص برسند.
- پروتکل رای (Ballot Protocol): اگر گره‌ها احساس کنند که پروتکل نامزدی بهدرستی عمل نمی‌کند، پروتکل رای را اجرا خواهند کرد. در نتیجه، همه‌ی گره‌ها باید در مورد مقادیر نامزد رای بدهند تا اطمینان حاصل شود که عبارات گیرکرده با عبارات ارائه‌شده دارای مقداری یکسان هستند.
محدودیت‌های پروتکل اجماع استلار (SCP)
فقط زمانی SCP میتواند ایمنی را تضمین کند که گره‌ها «برش‌های حد نصاب» کافی را انتخاب کرده باشند. در نتیجه، وقتی که امنیت به یک پارامتر قابل تنظیم توسط کاربر بستگی دارد، ممکن است که افراد آن را اشتباه تنظیم کنند. بااین‌حال، حتی اگر برش‌های حد نصاب درست تنظیم شوند، ایمن بودن شبکه نمی‌تواند تضمینی بابت رفع مشکلات دیگر یک «سیستم متحد» (Federated System) ارائه دهد. برای مثال، در یک بازار مالی، گره‌های قابل اعتماد می‌توانند موقعیت خود را در یک شبکه به دست آورند تا داده‌هایی را کسب کنند که برای انجام مقاصد غیراخلاقی مفید خواهند بود.
علاوه‌بر آن، گره‌های بیزانسی می‌توانند تراکنش‌ها را در یک سمت ورودی فیلتر کنند. البته در چنین مواقعی، خروجی‌ها دچار مشکل نمی‌شوند، اما احتمال تأخیر در فرایند وجود خواهد داشت. پس می‌توان نتیجه گرفت که SCP رفتار بهینه‌ای دارد؛ اما ممکن است که گاهی با تأخیر و کُندی مواجه شود.
سخن پایانی
استلار (Stellar) با نماد اختصاری XLM، یک شبکهی پرداخت همتابه‌همتا است که امکان انتقال انواع دارایی‌ها، مانند رمز ارزها، دلار، طلا و... را فراهم می‌کند. این سیستم غیرمتمرکز از پروتکل اجماع استلار (SCP) کمک می‌گیرد تا تراکنش‌هایی سریع و ایمن را به کاربران ارائه دهد. این ویژگی‌ها باعث شده که استلار به رقیب قدرتمندی برای سیستم‌های متمرکز پرداخت تبدیل شود. به‌خاطر همین، در این مقاله، وایت پیپر استلار را به زبان ساده بررسی کردیم تا با این شبکه بیشتر آشنا شوید و با آگاهی کامل به خرید XLM اقدام کنید.
