سولانا یک پلتفرم بلاک چین عمومی با قابلیت پشتیبانی از قراردادهای هوشمند و برنامه های غیرمتمرکز است. شبکه سولانا با سرعتی بالا قادر است 6500 تراکنش در ثانیه انجام دهد. ارز رمزنگاری شده بومی آن SOL است. آناتولی یاکووِنکو (Anatoly Yakovenko)، از مهمترین بنیانگذاران سولاناست که در وایت پیپر آن که در نوامبر 2017 منتشر شد به شرح الگوریتم اجماع اثبات تاریخ یا PoH پرداخته.

در قسمت اول گفتیم که الگوریتم های اجماع، الگوریتم هایی اند که ارزهای دیجیتال برای امنیت شبکه بلاک چین و دفتر کل توزیع شده از آن استفاده می کنند.

آناتولی یاکوونکو (Anatoly Yakovenko) بنیانگذار سولانا از یک مکانیسم اجماع منحصر بفرد به نام  الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History) برای شبکه Solana استفاده کرده است.

اثبات تاریخ  (PoH) نوع دیگه ای از مکانیسم اجماع بلاک چین است که شبکه سولانا علاوه بر استفاده از الگوریتم  PoS از آن نیز استفاده میکنه تا بتواند مشکل زمان و توالی وقایع را در بلاک چین جهانی حل کنه.

شبکه سولانا بعنوان یکی از کارآمدترین بلاک چین های موجود با ترکیب الگوریتم اثبات تاریخ (PoH) و 7 نوآوری کلیدی توانسته بلاک چین جدیدی بوجود بیاورد که تراکنش ها را بسیار سریعتر از بیت کوین و اتریوم پردازش کند.

توان عملیاتی پایدار بیش از 50000 تراکنش در ثانیه 

الگوریتم اثبات تاریخ (PoH): ساعتی برای بلاک چین

فرآیند کاری سیستم‌های متمرکز (Centralized) کاملا وابسته به مفهوم اعتماد است. هنگام انجام هر تراکنشی، کاربر انتهایی امیدوار است که داده‌های دریافتی دستکاری نشده، واقعی و قابل اعتماد باشند. اما:

راه حل این مشکل ایجاد سیستمی است که نیاز به اعتماد کردن را حذف کند.  "ساتوشی ناکاموتو" برای حل  این مساله، مفهموم برچسب زمانی (Timestamp) را برای ایجاد شبکه بلاک چین بیت کوین به کار برد.

برچسب زمانی (Timestamp) مثل اثر انگشت منحصر به فرد برای بلوک است که در آن ذخیره شده و توسط آن زمان دقیق استخراج و اعتبارسنجی بلوک ها در بلاک چین مشخص میشه.


به کارگیری برچسب زمانی (Timestamp) در ساختار بلاک چین باعث شده تا تمامی اطلاعات به صورت هش شده، غیرقابل دستکاری، ناشناس و غیرمتمرکز در یک دفتر کل عمومی ذخیره بشند. نتیجه آن ایجاد شبکه های بلاک چین با ساختار غیرمتمرکز و بی نیاز به اعتماد است که جایگزین ساختار های متمرکز مبتنی بر اعتماد شده اند.

مشکل عمده ای که در سیستم های توزیع شده وجود داره، توافق بر سر زمان و توالی وقایع است. تا آن جا که برخی بر این باورند که ویژگی بسیار مهم الگوریتم اثبات کارِ (Pow) بیت‌کوین، چگونگی عملکرد آن به صورت یک ساعت غیرمتمرکز برای سیستم است.

اما در مورد شبکه Solana، معتقدند که الگوریتم (Proof of History) بدون استفاده از مفهوم برچسب زمانی(Timestamp) ثابت میکنه که با ارائه راه حلی هوشمندانه برای آن توانسته بلاک چینی را بر اساس آن بسازد.

شبکه های غیرمتمرکزی مثل Google’s Spanner، مشکل توافق بر سر زمان را از طریق ایجاد روش های زمان بندی متمرکز و قابل اعتماد حل کردند. مثلا گوگل برای حل این مشکل از ساعت های اتمی همزمان شده (synchronized atomic clocks) در مراکز داده اش استفاده میکنه. مهندسان گوگل این ساعت ها را با دقت بسیار زیادی همزمان کرده و از آنها نگهداری می کنند. 

مشکل توافق بر سر زمان و توالی وقایع در سیستم های غیرمتمرکزی مثل"بلاک چین" بسیار سخت تر است زیرا گره‌ها در شبکه نمیتونند به راحتی به یک منبع زمانی خارجی یا هر برچسب زمانی یا زمان تعیین شده ای در یک تراکنش که در پیام ظاهر میشه اعتماد کنند. پروتکل اثبات تاریخ (PoH) با یکپارچه سازی مهر زمان در هر تأیید تراکنش، کارایی بلاک چین را افزایش میده. این برچسب زمانی (Timestamp) گره ها را قادر میسازه تا ترتیب رویدادها را تعیین کنند. به این ترتیب، سیستم به عنوان یک ساعت رمزنگاری برای شبکه عمل میکنه.

حال اگه به جای اعتماد به تایم‌استمپ (Timestamp) میشد به نحوی اثبات کرد که یک تراکنش قبل یا بعد از یک تراکنش دیگه رخ داده چقدر خوب میشد!!

الگوریتم اثبات تاریخ (Proof of History) بدون این که نیاز داشته باشه که به تایم استمپ (Timestamp) اعتماد کنه، ثابت میکنه که یک تراکنش در زمانی خاص قبل یا بعد از یک تراکنش دیگه رخ داده. 

این:

مثل زمانی است که عکس یک هنرپیشه بر روی جلد مجله ای قرار میگیره و ما میتونیم ثابت کنیم که این عکس قبل از چاپ مجله گرفته شده. الگوریتم Proof of History هم تقریبا به همین شکل عمل میکنه. با این الگوریتم میشه یک سابقه تاریخی ایجاد کرد که ثابت کنه یک تراکنش در دوره زمانی خاصی و پیش از ثبت در بلاک چین  بوقوع پیوسته.

این کار بدون استفاده از برچسب زمانی (Timestamp) یا سیستم های همگام سازی انجام میشه.

الگوریتم اثبات تاریخ (POH) اولین بار جهت استفاده در بلاک چین سولانا ایجاد شد و دانشگاه استنفورد پروتکلی مشابه کارکرد PoH به نام (VDF(Verifiable Delay Functions یا تابع VDF را گسترش داد.  

در حقیقت الگوریتم POH هم یک تابع VDF با فرکانس بالاست این یعنی برای ارزیابی و ایجاد یک نتیجه منحصر به فرد به تعداد مشخصی از مراحل متوالی و قابل اعتماد نیاز دارد.

شبکه بلاک چین سولانا در ساختار الگوریتم POH خود از عملکرد هش SHA256 و بصورت توالی هش ها استفاده میکنه. چطوری؟

اینطوری که خروجی هر مرحله به‌عنوان ورودی هش بعدی به کار گرفته میشه و تابع هش مورد استفاده در شبکه سولانا در ازای دریافت ورودی ها، خروجی های منحصر به فرد غیر قابل پیش بینی را تولید می کنند.

VDFها را فقط میشه روی یک هسته CPU تولید و با انجام یک سری مراحل به صورت عملکردهای متوالی تایید کرد.  

البته بلاکچین سولانا علاوه بر فناوری الگوریتم اثبات تاریخ (PoH) برای کارآمدتر کردن بلاک چین به ترکیب چند فناوری دیگه هم پرداخته. مجموع این فناوری های نوین در شبکه سولانا منجر به طراحی بلاک چین جدیدی شده که مقیاس پذیری بسیار بالایی را در این شبکه ایجاد کرده. به عبارت دیگر شبکه بلاک چین سولانا شامل موارد زیر است:

1.الگوریتم اثبات تاریخ (PoH):

شبکه سولانا بواسطه استفاده از الگوریتم PoH بر مشکل شبکه های توزیع شده که نمیتوانند به تایید زمانی تراکنش های دریافتی از گره های دیگه اعتماد کنند غلبه کرده و بدین ترتیب توانسته بر سر زمان و توالی تراکنش ها به توافق دست یابد.

این مکانیسم با همگام سازی برچسب زمانی (Timestamp) در هر تایید تراکنش باعث افزایش کارایی و ردیابی آسان معاملات در بلاک چین میشه. بدین ترتیب گره ها میتونند ترتیب رویدادها را تعیین کرده و همانند یک ساعت رمزنگاری شده برای شبکه عمل کنند.


2.الگوریتم اجماع Tower BFT:

قبل از اجماع اصلی، سولانا با اجرای مکانیسم اجماع TBFT در Proof of History -مشابه نسخه پیشرفته (PBFT(Practical Byzantine Tolerant در سیستم سبب کاهش تاخیر در شبکه سولانا میشود. 

3.پروتکل Turbine:

شبکه سولانا برخلاف شبکه های توزیع شده که در آنها افزایش تعداد گره ها زمان مورد نیاز برای انتشار داده ها در شبکه را افزایش میده؛ با استفاده از پروتکل توربین که همان مکانیسم نشر بلوک در شبکه است، سبب ارسال سریع تر بسته ها و استفاده از پهنای باند کمتر میشه.

4.بایگانی کننده ها یا آرکایورها یا Archivers:

این بایگانی کننده ها در اجماع شبکه نقشی ندارند و وظیفه ذخیره سازی دفتر کل توزیع شده (داده ها) به آنها داده شده تا داده های رمزنگاری شده و کوچک شده را ذخیره کنند. بدین ترتیب اعتبار سنج ها مسئولیت ذخیره سازی داده ها را به عهده ندارند ( در شبکه های توزیع شده به عهده دارند).

5.پردازش خط لوله ای یا Pipelining:

در شبکه سولانا واحد پردازش تراکنش ها (TPU) از روش پردازش خط لوله ای یا پایپ لاینینگ مبتنی بر CPU جهت پردازش تراکنش ها استفاده میکنه. هنگامی که جریانی از داده های ورودی وجود داره، برای اعتبارسنجی بهتر گروهی از داده ها با سخت افزاری مجزا برای هر مرحله پردازش میشند.

 6.کلاود بریک یا Cloudbreak:

کلاود بریک توسط شبکه سولانا، با پروتکل های خط لوله ای و بایگانی برای تسهیل خواندن و نوشتن همزمان داده ها به کار میره که از این طریق بر کمبود حجم حافظه و سرعت دسترسی محدود شبکه های توزیع شده غلبه میکنه.

 7.گلف استریم یا Gulfstream:

در زمان تولید هر بلوک در شبکه سولانا، پروتکل گلف استریم قبل از اتمام بلوک معاملات فعلی، شبکه معاملات را به سوی اعتبارسنج ها هدایت کرده بدون این که در استخر انتظار یا ممپول معطل بشند و بدین ترتیب سبب افزایش سرعت شبکه و کاهش فشار حافظه موقت تراکنش های تایید نشده بر روی اعتبارسنج ها میشه.

8.سی لول یا Sealevel:

مکانیسم پردازش موازی Sealevel  که یه عنوان اولین موتور پردازش موازی قراردادهای هوشمند در جهان به حساب میاد باعث شده تا سولانا بدون وجود هیچ مانعی در کارکرد شبکه، به اجرای همزمان قراردادهای هوشمند بپردازه. بدین ترتیب سولانا قادر به ایجاد یک ساعت زمانی هماهنگ در کل شبکه است.

ادامه دارد...