هش گراف(Hashgraph) چیست؟

پروژه های مختلفی برای بهبود ایده اولیه بلاک چین وجود داره که هش گراف یکی از اون هاست. از ابتدای تاسیس بیت کوین و فناوری ارزهای دیجیتال و بلاک چین، موضوع مقیاس پذیری و سرعت از مسائل مهم در این حوزه بود. برخی افراد تلاش می کردن با ساختار بلاک چین باگ سرعت و مقیاس پذیری رو حل کنن. اما برخی ترجیح دادن به طور کلی سیستم جدیدی رو خلق کنن. همونطور که گفتیم هش گراف از روش های ارائه شده برای حل این باگ ها هست که به معرفی و بررسی هش گراف می پردازیم. در هش گراف مثل بلاک چین نیازی به توافق اکثریت شبکه بر روی یک اتفاق یا تراکنش نیست، بلکه با استفاده از Gossip و Event کار تایید تراکنش ها انجام میشه. از نقاط ضعف این دفتر کل توزیع شده، متمرکز بودن اون نسبت به بلاک چین هست، چراکه اعضا انتخابی هستن و ساختار کلی غیرمتمرکز هست.

هش گراف (Hashgraph):

اجماع هش گراف جایگزینی برای نسل بعدی  فناوری پشت مکانیسم های اجماع بلاک چین هست. به جای استفاده از قدرت محاسباتی شبکه‌های بزرگ برای تایید تراکنش‌ها، تراکنش‌ها از طریق پروتکلی که از ارتباطات گره‌ای استفاده می‌کنه، ثبت و تایید میشن.

هش گراف یک دفتر کل غیرمتمرکز هست به همون شکلی که یک بلاک چین هست. اطلاعات رو ذخیره می کنه، اون رو با رمزنگاری ایمن می کنه، دسترسی رو محدود می کنه و از داده های ذخیره شده به عنوان تایید استفاده می کنه. با این حال، یک شبکه هش گراف به روشی بسیار متفاوت از یک بلاک چین به اجماع میرسه.

اجماع هشگراف با استفاده از مفاهیمی به نام شایعات و رای گیری مجازی حاصل میشه. طراحان این سیستم گزارش میدن که مشکلات ذاتی الگوریتم های ایجاد اجماع، مانند اثبات کار (PoW) رو از نظر سرعت بهتر و کارایی بالاتر حل می کنه.

عملکرد هش گراف:

مفاهیمی به نام‌های شایعه (gossip) و رویداد (Event) وجود دارن که کار تایید تراکنش‌ها و اجماع هش گراف با استفاده از اون‌ها انجام میشه. هش گراف جایگزینی برای بلاک چین هست. مانند بلاک چین، داده ها رو ذخیره و رمزگذاری می کنه. یک هش برای اطلاعات تراکنش ایجاد میشه و تراکنش‌ها یا داده‌های جدید اضافه و بر اساس اون ساخته میشن. با این حال، بلاک چین دفتری هست که از بلوک های داده تشکیل شده. هر بلوک با استفاده از داده های خود به بلوک قبلی پیوند داده میشه و توسط شبکه ای از اعتبار سنجی ها برای ایجاد بلوک بعدی تایید میشه. این فرآیند یک زنجیره ایجاد می کنه. هش گراف یک زنجیره نیست بلکه همه اطلاعات در یک دفتر کل رمزگذاری شده نگهداری میشن و هر کاربر در فرآیند اعتبار سنجی شرکت می کنه، نه در فقط اعتبار سنجی ها.

 به عنوان مثال، آلیس یک تراکنش با باب ایجاد می کنه و تمام اطلاعاتی که می دونه به او داده میشه. سپس باب معامله ای با کریس انجام میده. تمام اطلاعاتی که باب داره به کریس منتقل میشه. کریس با الی معامله می کنه و هر چیزی می دونه به الی منتقل میشه. این در سراسر شبکه ادامه داره و زنجیره اساسا در مورد رویدادهایی که در حال وقوع هست، شایعات می کنه.  هر گره چیزی رو می دونه که تمام گره های دیگه می دونن، بنابراین نیازی به اعتبارسنجی محاسباتی نیست.

همونطور که شایعات از کاربر به کاربر دیگر پخش میشن، شبکه از الگوریتم ها و اتوماسیون استفاده می کنه تا مطمئن بشه که وضعیت دفتر کل هش گراف به روز شده و یکسان هست.

مقاله پیشنهادی: معرفی شبکه های بلاکچین با کامزد تراکنش کم

شایعات (Gossip):

یکی از روش های به اشتراک گذاشتن اطلاعات در هش گراف، شایعات هست. در این روش هر عضو از شبکه کارشون رو با یک تراکنش شروع می کنن که به یک رویداد (Event) ختم میشه. سپس هر عضو، عضو دیگه ای رو که بطور تصادفی انتخاب شده، صدا می کنه و سابقه مبادلات خودش رو به اشتراک می ذاره. این فراخوانی بین چندین عضو صورت می گیره که هر فراخوانی به یک رویداد منجر میشه و هر رویداد حاوی هش های بلاک های قبلی هست.

مقاله پیشنهادی: انواع الگوریتم های اجماع کدامند؟

نقش Gossip در هش گراف

همونطور که بیان کردیم اطلاعات در مورد داده‌های یک رویداد Gossip نام داره. ساختار این داده‌ها شامل 4 پارت هست:

• زمان: مربوط به زمانی هست که رویداد ایجاد شده و تراکنش‌ها نیز می‌تواند 0 عدد یا بیشتر باشن.
• 2 هش: 2 عدد هش موجود در ساختار داده‌های این تکنولوژی مربوط به اعضای مادر یک رویداد هستن. عضو A رویدادش رو با عضو B به اشتراک میذاره و به این ترتیب هش‌های مربوط به A و B به عنوان اعضای مادر اون رویداد در داده‌ها قرار می‌گیرن.
• امضای رمزنگاری شده: یک امضای رمزنگاری شده با توجه به اطلاعات داخل رویداد، تولید میشه تا امنیت شبکه با استفاده از رمزنگاری تامین بشه.
• تراکنش

رای مجازی:

روش دیگه به اشتراک گذاشتن اطلاعات در هش گراف، رای مجازی هست. رای‌گیری مجازی زمانی اتفاق می‌افته که گره‌ها رویدادها رو با هم مقایسه می‌کنن و از طریق یک الگوریتم رای‌گیری به اجماع می‌رسن. زمانی که یک گره اون رو دریافت می کنه، به یک تراکنش یک مهر زمانی اختصاص داده میشه. همونطور که به گره های دیگه در شبکه منتقل میشه، یک مهر زمانی به اون اختصاص داده میشه که میانه تمام مهرهای زمانی اون تراکنش دریافت شده توسط گره های شبکه هست. این یک سیستم تراکنش منصفانه تری نسبت به بلاک چین ایجاد می کنه زیرا تصمیم گیرنده شبکه هست نه گره.

الگوریتم اجماع در هش گراف:

مثل بیشتر دفتر کل های توزیع شده و بلاک چین، همیشه این احتمال وجود داره که یک شرکت کننده در شبکه حقیقی نباشه. ممکن هست تاخیر در ارتباطات یا تاخیر شبکه وجود داشته باشه که باعث میشه گره ها به درستی ارتباط برقرار نکنن. مکانیسم‌های اجماع برای مقابله با این خطاها با تعیین معیارهای تحمل خطا طراحی شدن. توسعه دهندگان باید  اتصالات مشکل دار، تاخیر شبکه، اقدامات نادرست کاربران و سایر مسائل شبکه رو در نظر بگیرن. اجماع هش گراف می تونه یک سوم شبکه رو به صورت مخرب تحمل کنه. هش گراف از Byzantine fault tolerant در بالاترین سطحش برای رفع این مشکلات استفاده می‌کنه. به این صورت حتی اگه افراد خرابکار بین اعضا باشن، ممبرهای درست کار به راحتی و بدون مشکل می‌تونن به کار خودشون ادامه بدن.

تفاوت هش گراف با بلاک چین:

هش گراف یک ساختار داده هست که سوابق مربوط به اینکه چه کسی اطلاعات رو با چه کسی به اشتراک گذاشته و به چه ترتیبی این کار رو انجام داده رو حفظ می کنه. این یک تاریخچه مشترک از رویدادهای شایعات هست زیرا شرکت کنندگان اطلاعاتی رو اضافه و به اشتراک میذارن، که تراکنش ها رو بسیار سریع تر از یک بلاک چین تایید می کنه.

بلاک چین اطلاعات تراکنش های قبلی رو به اطلاعات تراکنش های جدید اضافه می کنه و اون رو رمزگذاری می کنه. یک شخص ثالث برای تایید معاملات بین طرفین نیاز هست. هش گراف به دلیل پروتکل شایعات به این روند کند نیاز نداره.

 اجماع هشگراف بسیار سریع‌تر از مکانیسم‌های اجماع بلاک چین هست، با میانگین زمان تایید تراکنش در ثانیه به جای دقیقه.

 بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال با زمان بندی پیام ها مشکل دارن. با این حال، تحمل خطای بیزینسی ناهمزمان هش گراف بر مشکل زمان‌بندی پیام غلبه می‌کنه با این فرض که پیام‌های گم شده یا تاخیری در نهایت به مقصد میرسن.

 به عنوان مثال، اگر دو تراکنش به طور همزمان انجام بشه، یک شبکه بلاک چین انتخاب می کنه که تراکنش ها چه ترتیبی انجام شده. در برخی از بلاک چین ها، کارمزد تراکنش ها در اولویت تایید قرار می گیرن. شبکه‌های دیگه ممکنه تصمیم بگیرن که کدوم تراکنش بر اساس تعداد توکن‌هایی که یک اعتبار‌دهنده به اشتراک گذاشته، تایید بشه. در این بلاک چین ها، یک گره بر نتیجه تاثیر میذاره.

اجماع هشگراف تاثیری رو که یک گره یا گروهی از گره ها می تونن بر تراکنش ها داشته باشن رو از بین می بره. از اونجایی که در هر تراکنش یک مهر زمانی وجود داره و هر تراکنش به کل شبکه اطلاع رسانی میشه، مسائل مربوط به زمان بندی تراکنش حل میشه.

هدرا هش گراف:

پروژه‌های رمزارزی که از بلاکچین به عنوان دفتر کل توزیع شده استفاده می‌کنن، خیلی زیاد هستن، اما کاربردهای هش گراف هنوز زیاد نشده. هدرا با ارز HBAR یکی از ارزهای دیجیتالی هست که از این تکنولوژی برای تراکنش‌هاش استفاده می‌کنه. هدرا هنوز نوین هست و اولین پروژه ای هست که از هش گراف استفاده می کنه. این ارز دیجیتال برای شرکت‌ها و بخش صنعتی پر کاربرد هست. هش گراف توانایی انجام بیش از هزار تراکنش در ثانیه رو داره، اما اگه این تراکنش‌ها مربوط به قراردادهای هوشمند باشن، هدرا فقط توانایی نهایی کردن 10 تراکنش در هر ثانیه رو داره.

نتیجه و جمع بندی:

همونطور که گفتیم هش گراف جایگزینی برای نسل بعدی  فناوری پشت مکانیسم های اجماع بلاک چین هست که به جای استفاده از قدرت محاسباتی شبکه‌های بزرگ برای تایید تراکنش‌ها، تراکنش‌ها رو از طریق پروتکلی که از ارتباطات گره‌ای استفاده می‌کنه، ثبت و تایید میشن. نکته قابل توجه دیگه این هست که پروژه هش‌گراف هدرا یک شبکه هش‌گراف عمومی در اختیار توسعه‌دهندگان قرار خواهد داد. جهت پذیرش عمومی الگوریتم هش‌گراف، هش‌گراف هدرا مکانیزم مشابه اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS) را به‌کار گرفته.