آشنایی با الگورند (Algorand)؛ شبکه‌ایی با هدف رفع مشکلات سه‌گانه بلاک چین‌

اگر با دنیای بلاک چین آشنا باشید، حتماً می‌دانید که این فناوری با هدف غیرمتمرکزسازی و حفظ امنیت اطلاعات پا به عرصه گذاشته‌؛ اما با مشکلاتی روبه‌رو شده است. این مشکلات را با اصطلاح سه‌گانه (Trilemma) مقیاس‌پذیری می‌شناسیم. امروزه، پروژه‌های بسیاری برای رفع این مشکل وارد عرصه شده‌اند و مهم‌ترین رقابت بلاک چین‌ها بر سر حفظ هم‌زمان تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری و امنیت است. یکی از این پروژه‌ها الگورند است.

این شبکه بلاک چینی تقریباً نوپا تمرکز خود را روی مقیاس‌پذیری شبکه بدون قربانی‌کردنِ تمرکززدایی گذاشته است. نباید فراموش کنیم که این مسئله یکی از ایرادهای اصلی‌ مشترک میان بسیاری از بلاک چین‌های نسل اول و دوم، مانند بیت کوین و اتریوم است.

الگورند برای غلبه بر این معضل از مکانیسم اجماع خاصی استفاده کرده است که آن را می‌توان جزو ویژگی‌های برجسته‌‌اش دانست. قابلیت یادشده در‌کنار مدل جدید سهام‌گذاری، الگورند را به پروژه‌ای باارزش تبدیل کرده است که در میان کاربران محبوبیت فراوانی دارد.

در این مقاله، قصد داریم درباره ساختار و ویژگی‌های الگورند، بنیان‌گذاران، نحوه کار آن و ارز بومی این شبکه صحبت کنیم. پس با ما همراه باشید تا ببینیم الگورند بنابر ادعای سازندگانش چگونه به یکی از زیرساخت‌های بلاک چینی غیرمتمرکز و مقیاس‌پذیر و امن‌ جهان تبدیل شده است.

الگورند (َAlgorand) چیست؟

الگورند شبکه مستقل غیرمتمرکز و مبتنی‌بر بلاک چین است که از طیف گسترده‌ای از نرم‌افزارها پشتیبانی می‌کند. این شبکه همه ویژگی‌های مهم و موردنیاز نرم‌افزارهای کاربردی برای دنیای واقعی، یعنی امنیت و مقیاس‌پذیری را دارد.

هدف از ایجاد الگورند حل سه‌گانه مقیاس‌پذیری است. این یعنی شبکه الگورند تلاش می‌کند هم‌زمان به سرعت و امنیت زیاد و تمرکززدایی دست یابد. تمرکز الگورند رسیدن به نهایی‌سازی آنی تراکنش‌هاست تا بتواند ۱٬۰۰۰ تراکنش را در کسری از ثانیه پردازش و در کمتر از ۵ ثانیه تمامی آن‌ها را نهایی کند.

شبکه الگورند ساختار بلاک چینی دولایه‌ای دارد که لایه اول آن از قراردادهای هوشمند ساده و ایجاد دارایی و اتمیک سواپ (Atomic Swap) پشتیبانی و به تأمین امنیت و سازگاری کمک می‌کند. لایه دوم نیز به قراردادهای هوشمند پیچیده و توسعه نرم‌افزارهای غیرمتمرکز (dApp) اختصاص دارد.

بیشتر بخوانید: اتمیک سواپ (Atomic Swap) یا مبادله اتمی چیست؟

این دو لایه به الگورند امکان می‌دهد که تراکنش‌ها را با کارایی بیشتری پردازش کند؛ بدین‌شکل که قراردادهای هوشمند پیچیده در لایه دوم و خارج از زنجیره اصلی قرار می‌گیرند تا تراکنش‌های ساده در لایه اول با سرعت بیشتری پردازش شوند.

مکانیسم اجماع الگورند نیز در نوع خود منحصربه‌فرد است. این مکانیسم با نام اثبات سهام خالص (Pure Proof of Stake – PpoS) نوعی الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) است که سطحی حداقلی برای سهام‌گذاری (Staking) و مشارکت در تأمین امنیت شبکه (فقط یک توکن الگو) دارد. این امر باعث می‌شود که دموکراسی بیشتری در الگورند برقرار شود.

تاریخچه الگورند

ژوئن۲۰۱۹، مسیر شبکه الگورند با عرضه اولیه سکه (ICO) آغاز شد و در آن، ۲۵میلیون توکن بومی شبکه را به قیمت ۲.۴ دلار به‌ازای هر توکن فروخت. شبکه اصلی نیز پس از عرضه اولیه در همان ماه راه‌اندازی شد و تا دسامبر‌۲۰۲۰، به ظرفیت پردازش روزانه یک‌میلیون تراکنش رسید.

بیشتر بخوانید: عرضه‌ اولیه‌ سکه (ICO) چیست؟

اگرچه الگورند در عرصه بلاک چین نسبتاً تازه‌وارد به‌شمار می‌آید، تا همین‌جا هم خود را به‌عنوان پلتفرمی قدرتمند با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و پشتیبانی توسعه‌دهندگان و کاربرد در جهان واقعی اثبات کرده است.

سازندگان الگورند

بنیان‌گذار الگورند، سیلویو میکالی (Silvio Micali)، استاد علوم کامپیوتر در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) است. سال ۲۰۱۲، او به‌خاطر نقشش در محاسبه دوطرفه امن، پول الکترونیک، ارز دیجیتال و پروتکل‌های بلاک چینی موفق شد جایزه تورینگ (Turing Award) را از انجمن ماشین‌های حسابگر (ACM) دریافت کند. میکالی یکی از خالقان پیشرو ارزهای دیجیتال در جهان محسوب می‌شود.

سال ۲۰۱۵، میکالی تصمیم گرفت به‌جای انتقاد از بیت کوین، درباره نحوه ساخت بلاک چین بیشتر تحقیق کند. وی نتایج تحقیقاتش را در اینترنت منتشر و سپس با همکاری یکی دیگر از استادان مؤسسه فناوری ماساچوست، نیکلای زلدوویچ (Nickolai Zeldovich)، این نتایج را روی سرورهای آمازون شبیه‌سازی کرد.

سال ۲۰۱۷، میکالی با استفاده از موفقیت‌هایی که در آزمایش فناوری جدید بلاک چین با شبیه‌سازی‌ تراکنش‌های به‌دست آورده بود، شرکت الگورند را تأسیس کرد. در همان سال، وی به‌همراه جینگ چن (Jing Chen)، استاد دانشگاه استونی بروک (Stony Brook University)، وایت پیپر الگورند را منتشر کرد.

بنیاد الگورند

بنیاد الگورند سازمانی غیرانتفاعی است که بر تأمین مالی و توسعه شرکت الگورند و پروتکل آن نظارت می‌کند. این بنیاد وظیفه پشتیبانی از آموزش توسعه‌دهندگان در دانشگاه‌ها و مؤسسه‌های آموزشی را نیز بر‌عهده دارد. برنامه جهانی دانشگاه (Global University Program) بنیاد الگورند دانشگاه‌های نامداری مانند مؤسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه کالیفرنیا در برکلی (UCB) و دیگر مؤسسه‌های آموزشی پیشرو در جهان را شامل می‌شود. همچنین، بنیاد الگورند رویدادها، هکاتون (Hackathon)، کلاس‌های آموزشی و گواهینامه‌های مرتبط با بلاک چین را میزبانی می‌کند.

سال ۲۰۲۰، بنیاد الگورند دو برنامه شتاب‌دهنده را راه‌اندازی کرد: یکی شتاب‌دهنده آسیا و دیگری شتاب‌دهنده اروپا. هدف از این برنامه‌ها کمک به پروژه‌ها و توسعه‌دهنده‌های علاقه‌مند به ساخت در بلاک چین الگورند است. برنامه‌های شتاب‌دهنده پشتیبانی کامل از طراحی راهبرد تا راه‌اندازی پروژه‌ها را برای کمک به رشد و پیشرفت اکوسیستم الگورند در دستور‌کار دارند.

الگورند چگونه کار می‌کند؟

همه ارزهای دیجیتال برای تأیید یا رد تراکنش‌های ارسالی کاربران به شبکه مکانیسم اجماع دارند. بلاک چین‌های قدیمی مانند بیت کوین از روش اجماع اثبات کار (Proof of Work) استفاده می‌کنند؛ اما مشکل این روش آن است که به‌دلیل نیاز به قدرت محاسباتی بسیار زیاد، انرژی بیشتری مصرف می‌کند. یکی از روش‌های جایگزین که مصرف انرژی‌اش بسیار کمتر است، روش اجماع اثبات سهام نام دارد.

الگورند و برخی دیگر از بلاک چین‌های جایگزین مانند پولکادات (Polkadot) و سولانا (Solana) از مکانیسم‌های دیگری با مصرف انرژی کمتر استفاده می‌کنند؛ به‌همین‌دلیل، این بلاک چین‌ها مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند. آنچه الگورند را از دیگر بلاک چین‌ها متمایز می‌کند، استفاده از الگوریتم اثبات سهام خالص است که کلید الگورند به مقیاس‌پذیری محسوب می‌شود. پروتکل مذکور این امکان را فراهم کرده است که تعداد زیادی تراکنش با سرعت زیاد و بدون قربانی‌کردن تمرکززدایی پردازش شوند.

بلاک چین‌های اثبات سهام مقیاس‌پذیر هستند؛ اما اغلب این مقیاس‌پذیری به‌نفع تعداد کمی از اعتبارسنج‌هایی است که سهام بیشتری در‌اختیار دارند و بلاک‌ها را تأیید می‌کنند. البته نباید فراموش کنیم که اثبات کار نیز همین مشکل را دارد؛ چراکه استخرهای استخراج بزرگ تقریباً همیشه برنده رقابت برای ایجاد بلاک جدید هستند.

این در حالی است که مکانیسم اجماع اثبات سهام خالص در الگورند اعتبارسنج‌ها و پیشنهاددهنده‌های بلاک را به‌صورت تصادفی از میان سهام‌گذارانی انتخاب می‌کند که کلید اشتراک ایجاد کرده‌اند. در این الگوریتم، احتمال انتخاب‌شدن با نسبت سهام سهام‌گذاران به کل مقدار سهام‌گذاری‌شده رابطه مستقیم دارد. بدین‌ترتیب، دارندگان سهام کمتر بخت کمتری نیز برای انتخاب‌شدن دارند؛ اما الگورند برخلاف دیگر بلاک چین‌های اثبات سهام، حداقلی برای سهام‌گذاری تعیین نکرده است و هرکسی حتی با یک توکن الگو می‌تواند سهام‌گذاری و نود (Node) را اجرا کند. به‌همین‌‌دلیل، در این روش امنیت شبکه غیرمتمرکزتر از شبکه‌هایی است که فقط تعداد مشخصی اعتبارسنج منتخب دارند.

علاوه‌براین، در پروتکل اثبات سهام خالص از‌لحاظ نظری فقط کاربرانی که حجم زیادی سهام‌گذاری کرده‌اند، در فعالیت‌های مخرب می‌توانند مشارکت کنند؛ اما از‌آن‌‌جا‌‌که سیستمی مبتنی‌بر وابستگی متقابل میان مشارکت‌کنندگان است، هر فعالیت مخربی به‌ضرر عاملان آن خواهد بود. ازاین‌رو، مشارکت‌کنندگان هیچ انگیزه‌ای برای انجام فعالیت‌های مخرب نخواهند داشت.

بیشتر بخوانید: نود یا گره (Node) چیست؟

در الگوریتم اثبات سهام خالص الگورند، تأیید تراکنش‌ها در سه مرحله انجام می‌شود که عبارت‌اند از:

مرحله پیشنهاد

در شبکه الگورند، کاربران توکن‌های بومی شبکه را سهام‌گذاری و کلید مشارکت را تولید می‌کنند تا بتوانند یک نود مشارکت را اجرا کنند. این نودها از‌طریق رله (Relay) با‌هم ارتباط برقرار می‌کنند. سپس، فاز پیشنهاد بلاک چند پیشنهاددهنده را از‌طریق تابع تصادفی قابل‌تأیید (VRF) از میان نودها و بر‌اساس نسبت سهام آن‌ها انتخاب می‌کند.

هویت پیشنهاد‌دهندگان انتخاب‌شده تا زمان پیشنهاد بلاک جدید محفوظ می‌ماند تا بازیگران مخرب نتوانند اعتبارسنج انتخاب‌شده را هدف حمله قرار دهند. این کار امنیت شبکه را ارتقا می‌دهد؛ البته پیشنهاد‌دهندگان می‌توانند برای اثبات اصالت خود، خروجی VRF را به‌همراه بلاک پیشنهادی اعلام کنند. این دو مقدار را می‌توان راستی‌آزمایی و از روی آن‌ها اصالت پیشنهاددهنده را بررسی کرد؛ اما نمی‌توان با استفاده از این دو مقدار به هویت آن‌ها پی برد.

مرحله رأی‌گیری نرم

در مرحله بعد، چندین نود مشارکت به‌صورت تصادفی انتخاب می‌شوند تا کمیته رأی‌گیری نرم را تشکیل دهند. در این مرحله، پیشنهادها به‌گونه‌ای فیلتر می‌شوند که فقط یک نامزد بتواند بلاک جدیدی به بلاک چین اضافه کند. قدرت رأی در کمیته رأی‌گیری نرم با حجم سهام‌گذاری نودها متناسب است. آرای جمع‌آوری‌شده برای انتخاب بلاک پیشنهادی‌ای استفاده می‌شود که کمترین مقدار هش VRF را دارد. بدین‌ترتیب، حمله پیشگیرانه به پیشنهاددهنده بلاک غیرممکن می‌شود؛ چراکه کمترین هش VRF مقداری است که حدس‌زدن آن غیرممکن است.

مرحله تأیید رأی

در این مرحله، کمیته جدیدی تشکیل می‌شود تا دوبار خرج‌کردن (Double-Spending) و یکپارچگی تراکنش‌های بلاک حاصل از مرحله رأی‌گیری نرم را بررسی کند. اگر این کمیته فرایند را تأیید کند، بلاک جدید به بلاک چین افزوده می‌شود؛ وگرنه بلاک رد و بلاک چین وارد حالت بازیابی می‌شود تا بلاک دیگری را انتخاب کند.

در بلاک چین الگورند، در هر مقطع فقط یک بلاک پیشنهادی امکان رسیدن به مرحله تأیید رأی را دارد؛ ازاین‌رو، احتمال بروز فورک (Fork) در الگورند برخلاف بسیاری از بلاک چین‌های دیگر بسیار کم است. وقتی بلاک جدید اضافه شد، همه تراکنش‌های موجود در آن نهایی به‌شمار می‌روند.

در برخی از بلاک چین‌های اثبات سهام، اگر بلاک پیشنهادی معتبر نباشد و اعتبارسنج‌ها آن را رد کنند، پیشنهاددهنده بلاک با مجازات حذف سهام روبه‌رو خواهد شد. این یعنی بخشی از توکن‌هایی که آن پیشنهاددهنده سهام‌گذاری کرده است تا در شبکه مشارکت کند، توقیف می‌شود. درمقابل در الگورند، نودی که بلاک نامعتبر را پیشنهاد داده است، برای حذف سهام با هیچ مجازاتی روبه‌رو نخواهد شد. این مسئله یکی از ویژگی‌های بحث‌برانگیز مکانیسم اجماع اثبات سهام خالص است.

الگورند چه اهدافی دارد؟

صنعت ارزهای دیجیتال درگیر سه مشکل اساسی است که عبارت‌اند از: مقیاس‌پذیری شبکه و امنیت و تمرکززدایی. همان‌طور‌که پیش‌تر گفتیم، در دنیای بلاک چین به این سه مشکل به‌اصطلاح «سه‌گانه مقیاس‌پذیری» می‌گویند. ارزهای دیجیتال بزرگ مانند بیت کوین و اتریوم توانسته‌اند دو مشکل امنیت و تمرکززدایی را تا حدی حل کنند؛ اما مشکل مقیاس‌پذیری همچنان باقی است.

بیت کوین با سرعت پردازش ۳ تراکنش در هر ثانیه کُندترین بلاک چین است. این در حالی است که الگورند در‌حال‌حاضر در هر ثانیه حداکثر ۱٬۳۰۰ تراکنش را پردازش می‌کند و هدف آن رسیدن به پردازش ۳٬۰۰۰ تراکنش در ثانیه است.

در‌عین‌حال، الگورند قصد دارد ویژگی «نهایی‌سازی آنی» (Instant Finality) را به بلاک چین خود بیفزاید. این یعنی می‌خواهد تراکنش‌ها را تقریباً در همان لحظه پردازش و نهایی کند و امکان وجود تراکنش‌های متناقض و اصلاح یا برگشت تراکنش را از بین ببرد. این کار می‌تواند مقیاس‌پذیری الگورند را تا حد چشمگیری افزایش دهد.

امنیت

پروتکل الگورند در‌مقابل حملات خراب‌کارانه ایمن است و این باعث می‌شود که برای انجام تراکنش و نگه‌داری دارایی‌های ارزشمند و ایجاد نرم‌افزارهای ایمن انتخابی ایدئال باشد. الگورند امنیت را در سطح شبکه و پروتکل اجماع تأمین و از حساب‌های شخصی کاربران محافظت می‌کند.

مقیاس‌پذیری

پروتکل الگورند با قابلیت پردازش تعداد زیادی تراکنش در ثانیه امکان مقیاس‌پذیری بیشتری از بیت کوین و اتریوم دارد. پروتکل اجماع الگورند مانند بیت کوین به قدرت محاسباتی برای حل مسائل رمزنگاری نیازی ندارد؛ بلکه قدرت محاسباتی هر‌یک از کاربران را فقط برای تولید و تأیید امضا و محاسبات سبک به‌کار می‌گیرد. الگورند ادعا می‌کند که امکان ارائه مقیاس‌پذیری به میلیون‌ها کاربر و حفظ نرخ چشمگیر پردازش تراکنش را بدون تحمیل هزینه بیشتر به آنان دارد.

تمرکززدایی

الگورند بلاک چینی کاملاً غیرمتمرکز است و هیچ قدرت مرکزی یا مقام کنترلگری در آن وجود ندارد. نودهای مشارکت‌کننده در شبکه تراکنش‌ها را راستی‌آزمایی می‌کنند و هر نود یک رأی برابر در تصمیم‌گیری‌ها دارد. این ویژگی‌ها الگورند را به سیستمی بسیار غیرمتمرکز تبدیل کرده است.

از‌آن‌‌جا‌‌که اعضای کمیته تأییدکننده بلاک‌ها در الگورند به‌صورت تصادفی و محرمانه انتخاب می‌شوند، همه مشارکت‌کنندگان در شبکه امکان انتخاب‌شدن را دارند. نکته دیگر اینکه هیچ کمیته ثابتی در کار نیست و نودها را افراد مختلفی از سراسر جهان می‌گردانند.

توکن الگو (ALGO) چیست؟

الگو (ALGO) ارز دیجیتال بومی شبکه الگورند و یکی از شالوده‌های ساختار این شبکه است. در پروتکل الگورند، فقط تولیدکنندگان بلاک‌ها پاداش تولید بلاک را دریافت نمی‌کنند؛ بلکه این پاداش تقسیم و میان همه دارندگان توکن الگو توزیع می‌شود. این یعنی همه کسانی که توکن الگو را در کیف پول‌های غیرامانی نگه‌داری می‌کنند، پاداش می‌گیرند.

پاداش تقریباً هر ۱۰ دقیقه یک‌ بار توزیع می‌شود و هدف آن تشویق کاربران به پیوستن به پلتفرم سهام‌گذاری الگورند و حفظ تمرکززدایی این شبکه است. با این توصیف، لازم نیست که کاربران خود در فرایند تولید و تأیید بلاک مشارکت کنند؛ بلکه فقط کافی است که توکن‌های الگو را در کیف پول غیرامانی یا در صرافی نگه‌داری کنند تا پاداش به‌دست بیاورند.

توکن الگو سقف عرضه ۱۰‌میلیارد‌واحدی دارد که تاکنون، بیش از ۷‌میلیارد واحد آن عرضه شده است و بقیه نیز به‌مرور‌زمان تا سال ۲۰۳۰ عرضه خواهند شد. تمرکززدایی از توکن الگو در اکوسیستم الگورند نیز مانند دیگر بلاک چین‌ها فرایندی زمان‌بر و چرخه‌ای است. در‌حال‌حاضر، بنیاد الگورند مقدار فراوانی توکن الگو در‌اختیار دارد. این مسئله انتقاداتی را درباره متمرکزبودن پروتکل در کوتاه‌مدت برانگیخته است؛ اما مکانیسم توزیع پاداش دموکراتیزه الگورند ایجاده شده است تا در طولانی‌مدت تمرکز در شبکه از بین برود.

کیف پول‌های الگورند

همه ارزهای دیجیتال برای نگه‌داری به کیف پول نیاز دارند و ارز دیجیتال الگو نیز از این قاعده مستثنا نیست. بهترین کیف پول برای الگو کیف پول پرا والت (Pera Wallet) است که الگورند آن را به‌عنوان کیف پول رسمی خود معرفی کرده است. پرا والت کیف پول امن و غیرمتمرکزی است که روی گوشی موبایل نصب می‌شود و نسخه وب نیز دارد.

این کیف پول داده‌های مربوط به دارایی‌های شما را فقط در گوشی نگه‌داری می‌کند و به‌جز شما هیچ فرد یا نهاد دیگری به این داده‌ها دسترسی ندارد. کیف پول پرا والت می‌تواند دارایی‌های بومی بلاک چین الگورند را ذخیره کند و همه دارایی‌های شما و ارزش دلاری آن‌ها را نمایش دهد. از کیف پول یادشده می‌توانید برای اتصال به اکوسیستم الگورند و کار با نرم‌افزارهای غیرمتمرکز روی این اکوسیستم نیز استفاده کنید.

پرا ولت با کیف پول سخت‌افزاری لجر نانو ایکس (Ledger Nano X) نیز سازگاری دارد. از این گذشته، می‌توانید دارایی‌های الگو خود را ازطریق کیف پول پرا والت سهام‌گذاری و در ازای آن پاداش دریافت کنید. کیف پول‌های دیگری نیز ارز دیجیتال الگو را پشتیبانی می‌کنند. نام برخی از این کیف پول‌ها در جدول زیر آمده است:

جمع‌بندی

الگورند شبکه بلاک چینی غیرمتمرکز و مستقلی است که هدف خود را حل مشکل سه‌گانه مقیاس‌پذیری و دستیابی هم‌زمان به امنیت و تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری اعلام کرده است. پس از عرضه اولیه سکه در سال ۲۰۱۹، سیلویو میکالی، استاد علوم کامپیوتر مؤسسه فناوری ماساچوست، این شبکه را راه‌اندازی کرد. بلاک چین الگورند زیرنظر بنیاد الگورند فعالیت می‌کند که سازمانی غیرانتفاعی است و برای توسعه این بلاک چین برنامه‌های مختلفی برای آموزش کارشناسان راه‌اندازی و از توسعه‌دهندگان حمایت می‌کند.

درمجموع، الگورند بلاک چینی است که قصد دارد کاستی‌های دیگر بلاک چین‌ها را در مقیاس‌پذیری رفع و هدف نهایی‌سازی آنی تراکنش‌ها را محقق کند. الگورند می‌خواهد هر تراکنشی را در لحظه پردازش و بلافاصله آن را تأیید یا رد کند. در‌حال‌حاضر، الگورند ظرفیت پردازش حدود ۱٬۳۰۰ تراکنش را در هر ثانیه دارد و هدفش رسیدن به پردازش ۳,۰۰۰ تراکنش در ثانیه در آینده نزدیک است.