هش گراف Hashgraph چیست؟

در این مقاله از حامی پرداخت با عنوان هش گراف چیست به معرفی و بررسی الگوریتم هش گراف می پردازیم . هش‌گراف الگوریتمی نوآورانه و معتبر است که بهبود بلاک‌چین را فراهم می‌کند. این الگوریتم توسط لیمون بیرد ابداع شده و توسط شرکت سوئرلدز مالکیت معنوی آن است. هش‌گراف ویژگی‌های مهمی مانند غیرمتمرکز بودن، توزیع‌شده بودن و حفظ امنیت از طریق هش را به ارمغان می‌آورد. از نقاط ضعف این دفتر کل توزیع شده می‌توان به متمرکز بودن نسبت به بلاک‌چین اشاره کرد؛ زیرا اعضا به صورت انتخابی انتخاب می‌شوند و ساختار کلی آن غیرمتمرکز است.

در مقایسه با بیت‌کوین که تقریباً تا ۵ تراکنش در ثانیه و اتریوم که تا ۱۵ تراکنش در ثانیه را پشتیبانی می‌کنند، هش‌گراف قادر به پردازش هزاران تراکنش در ثانیه است. این الگوریتم با استفاده از روش‌های Gossip و Event، تراکنش‌ها را تایید می‌کند، به طوری که نیازی به توافق اکثریت شبکه بر روی یک اتفاق یا تراکنش نیست.

در این مقاله، کارکرد هش‌گراف و نحوه‌ی جایگزینی آن با بلاک‌چین به طور کامل توضیح داده شده است. این تکنولوژی نوآورانه می‌تواند در حل مسائل مقیاس پذیری و سرعت در حوزه بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال موثر باشد.

هش گراف چیست ؟

هش‌گراف یک تکنولوژی نوآورانه است که برای بهبود بلاک‌چین و ارتقاء کارایی آن ایجاد شده است. برای درک بهتر هش‌گراف، می‌توانید آن را به عنوان یک نوع دفتر کل (ledger) توزیع‌شده تصور کنید که تراکنش‌ها و رکوردها را ثبت و مدیریت می‌کند.

در بلاک‌چین های سنتی مانند بیت‌کوین، نیاز به توافق اکثریت شبکه برای تأیید تراکنش‌ها وجود دارد. این به این معنی است که بیشتر اعضای شبکه باید به اتفاق برسند که یک تراکنش معتبر است و در دفتر کل ثبت شود. این مسئله باعث محدودیت سرعت و مقیاس‌پذیری بلاک‌چین می‌شود، زیرا زمان و انرژی زیادی برای تأیید تراکنش‌ها نیاز است.

اما هش‌گراف به جای اتکا بر توافق اکثریت، از روشی به نام Gossip و Event برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کند. این به این معنی است که هر عضو در شبکه اطلاعات خود را با دیگر اعضا به اشتراک می‌گذارد و این اطلاعات به صورت گسترده در سراسر شبکه پخش می‌شود. این روش باعث افزایش سرعت و کارایی بلاک‌چین می‌شود، زیرا تراکنش‌ها به سرعت تأیید و ثبت می‌شوند بدون نیاز به توافق اکثریت.

به عبارت ساده‌تر، هش‌گراف مانند یک دفتر کل هوشمند است که تراکنش‌ها را به صورت سریع و غیرمتمرکز ثبت می‌کند. این باعث می‌شود که بتوان هزاران تراکنش را در ثانیه پردازش کرد و کاربران بتوانند با سرعت بیشتری از بلاک‌چین و تکنولوژی‌های مبتنی بر آن استفاده کنند.

ایده و هدف هش گراف

بلاک‌چین مشابه یک درخت است که با رشد، شاخه‌ها و برگ‌های آن هرس می‌شوند. انجام عملیات هرس برای حفظ کنترل و یکپارچگی دفتر کل بسیار ضروری است تا تنها یک زنجیره بلاک معتبر و بدون تداخل ایجاد شود. اما در الگوریتم اجماع هش‌گراف، به‌جای انجام هرس، هر رشد جدید در شبکه به‌طور همگرا به داخل بدنه دفتر کل هدایت می‌شود.

در هر دو فناوری بلاک‌چین و هش‌گراف، کاربران می‌توانند تراکنش‌های خود را ایجاد کنند که سپس در کانتینرها (بلاک‌ها) ثبت و در سراسر شبکه توزیع‌شده پخش می‌شوند. اما در بلاک‌چین، هر بلاک به‌عنوان یک زنجیره طولانی واحد در نظر گرفته می‌شود و اگر دو بلاک به‌طور همزمان ایجاد شوند، منجر به ایجاد فورک‌های بلاک‌چین و تقسیم زنجیره به دو شاخه جداگانه می‌شود.

هدف اصلی الگوریتم اجماع هش‌گراف، ایجاد اعتماد و توافق در جامعه کاربران است. این الگوریتم به کاربران اجازه می‌دهد تا در مسائل مختلف با هم توافق کنند، حتی در صورتی که به یک شخص واحد اعتماد نداشته باشند.

به‌اختصار، الگوریتم اجماع هش‌گراف با ایجاد اتفاق‌نظر و اعتماد، به بهبود شبکه‌های توزیع‌شده کمک می‌کند و از مسائل مربوط به هرس کردن و فورک‌های بلاک‌چین جلوگیری می‌کند.

نحوه عملکرد هش گراف

• Gossip Protocol (پروتکل شایعه‌پراکنی) : در هش‌گراف، اعضای شبکه اطلاعات خود را به صورت شایعه‌ای  (Gossip)  با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. این به این معنی است که هر عضو، تراکنش‌ها و اطلاعات جدید را به دیگر اعضا منتقل می‌کند. این اطلاعات به صورت گسترده در شبکه پخش می‌شود و تمام اعضا به‌روزرسانی‌ها را دریافت می‌کنند.
• Event-driven (تحت کنترل رویدادها) : هش‌گراف بر مبنای رخدادها (Events) عمل می‌کند. به جای انتظار تایید تراکنش‌ها توسط تمام اعضا، در هش‌گراف تایید تراکنش‌ها به صورت خودکار و به سرعت انجام می‌شود. این اتفاق‌ها به صورت مستقل و بدون نیاز به توافق اکثریت رخ می‌دهند.
• تأیید تراکنش‌ها : هنگامی که یک تراکنش به یک عضو شبکه وارد می‌شود، این عضو اطلاعات تراکنش را به صورت گسترده‌ای به اعضای دیگر ارسال می‌کند. اعضا با دریافت اطلاعات تراکنش، آن را به‌صورت مستقل بررسی می‌کنند و صحت آن را تأیید می‌کنند.
• تراکنش‌های تأییدشده : پس از تأیید تراکنش توسط اعضا، آن به صورت دائمی در دفتر کل هش‌گراف ثبت می‌شود. این دفتر کل توزیع‌شده است، به این معنی که هر عضو دسترسی به کل تاریخچه‌ی تراکنش‌ها دارد و این اطلاعات همگام‌سازی می‌شوند.

مفهوم رای مجازی در هش گراف

رای مجازی (Virtual Voting) در هش‌گراف به عنوان یکی از مکانیزم‌های کلیدی تصمیم‌گیری در شبکه استفاده می‌شود. این مفهوم به تغییر نحوه‌ی تصمیم‌گیری در هش‌گراف نسبت به بلاک‌چین‌های سنتی می‌پردازد.

در بلاک‌چین‌های سنتی مانند بیت‌کوین، تصمیم‌گیری‌ها براساس توافق اکثریت اعضا اتخاذ می‌شوند. این به این معنی است که بیشتر اعضا باید با یکدیگر موافقت کنند تا تصمیمی اجرا شود. این مسئله می‌تواند زمان‌بر و پیچیده باشد.

اما در هش‌گراف از روش رای مجازی استفاده می‌شود تا تصمیم‌گیری‌ها سریعتر و آسان‌تر انجام شوند. در رای مجازی، اعضای شبکه به جای انجام توافق اکثریت، به صورت مجازی رأی می‌دهند. این به این معنی است که هر عضو می‌تواند نظر خود را اعلام کند و به یک انتخاب مشخص رأی دهد.

این رأی‌ها سپس با استفاده از روش‌های رمزنگاری و مکانیزم‌های امنیتی بررسی می‌شوند. پس از اتمام فرآیند رای‌گیری و تأیید رأی‌ها، تصمیم‌گیری‌ها اجرا می‌شوند و مشکلات مربوط به توافق اکثریت در بلاک‌چین‌های سنتی برطرف می‌شود.

استفاده از رای مجازی در هش‌گراف باعث افزایش سرعت و کارایی تصمیم‌گیری‌ها می‌شود و به عنوان یکی از مزایای این تکنولوژی در بهبود کارکرد شبکه مطرح می‌شود. همچنین، این مکانیزم غیرمتمرکز بوده و هر عضو می‌تواند به‌صورت مستقل رأی بدهد.

ویژگی های هش گراف

1. سرعت بالا : یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های هش‌گراف، سرعت بالای اجرا است. این تکنولوژی به عنوان یک روش توزیع‌شده، قادر به انجام معاملات به سرعت بسیار بالا است که معمولاً در حدود گرها (کاربران) انجام می‌شود. به دلیل استفاده از الگوریتم‌های بهینه و نوآورانه، هش‌گراف معمولاً نرخ تراکنش‌های ثانیه‌ای بالاتری نسبت به بلاکچین‌ها دارد.
2. انعطاف‌پذیری : هش‌گراف از نظر معماری انعطاف‌پذیری بالایی دارد. این به این معناست که می‌تواند برای انواع مختلفی از برنامه‌ها و نیازها به‌کار رود و به راحتی به اندازه‌گیری‌های مختلفی از تراکنش‌ها و کاربران مورد پاسخگویی برسد.
3. امنیت بالا : هش‌گراف با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری قوی و الگوریتم‌های امنیتی پیشرفته اطمینان‌بخش است. به دلیل استفاده از الگوریتم معروف “الگوریتم غربال گره‌ها” (Gossip about Gossip) و تایم‌استمپ‌ها، هش‌گراف تغییرات غیرمجاز و حملات دیگر را به راحتی تشخیص می‌دهد و پیشگیری می‌کند.
4. عدم نیاز به ماینرها : برخلاف بلاکچین‌ها که به ماینرها برای ایجاد بلوک‌ها و تایید تراکنش‌ها نیاز دارند، هش‌گراف بدون نیاز به ماینرها کار می‌کند. این به معنای عدم نیاز به مصرف انرژی برای استخراج بلوک‌ها و امکان انجام تراکنش‌ها بدون هزینه اضافی است.
5. کنش‌پذیری بهتر : هش‌گراف، برخلاف بلاکچین‌ها که معمولاً منطق توافقی به نام “منجمد شدن بلوک” دارند، کنش‌پذیری بهتری دارد. این به این معناست که اطلاعات تراکنش‌ها و بلوک‌ها به صورت مستقیم منتقل می‌شوند و نیازی به انتظار تایید بلوک توسط بقیه گره‌ها وجود ندارد.
6. هزینه‌های کمتر : با عدم نیاز به ماینرها و اجرای کنش‌پذیری بهتر، هزینه‌های مرتبط با تراکنش‌ها در هش‌گراف کمتر از بلاکچین‌ها است. این ویژگی می‌تواند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار باشد، به خصوص در صورت استفاده از این تکنولوژی برای پرداخت‌ها و معاملات روزمره.

معایب هش‌گراف

1. محدودیت دسترسی به کدها : هش‌گراف کدهای خود را محدودتر ارائه می‌دهد و برخی از توسعه‌دهندگان ممکن است به دلیل این محدودیت‌ها، تنوع کاربردها و اپلیکیشن‌های مختلف را کاهش دهد.
2. پیچیدگی الگوریتم‌ها : هش‌گراف از الگوریتم‌های پیچیده‌ای برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد اجماع بین گره‌ها استفاده می‌کند. این پیچیدگی ممکن است منجر به اجرای زمان‌بر و محاسباتی‌تر شود.
3. نیاز به اتصال اینترنت : برای ارتباط و تبادل اطلاعات بین گره‌ها، نیاز به اتصال اینترنت و شبکه‌های اجتماعی است. این می‌تواند در مناطقی با دسترسی محدود به اینترنت یا در شرایط آسیب‌پذیری شبکه، به مشکل تبدیل شود.
4. مصرف انرژی : اجرای الگوریتم‌های پیچیده و تایید تراکنش‌ها در هش‌گراف ممکن است نیاز به مصرف بالای انرژی داشته باشد، این موضوع می‌تواند در مقابل حساسیت محیط زیست نقض شود.
5. تراکنش‌های مکرر : هش‌گراف به علت کارکرد خود به صورت تراکنش‌های مکرر در شبکه به روز رسانی انجام می‌دهد، این ممکن است باعث ایجاد اشغال پهنای باند شود.
6. محدودیت در انتقال اطلاعات : هش‌گراف برای انتقال می‌تواند محدودیت‌هایی بر روی حجم و نوع داده‌ها اعمال کند.

چرا هش گراف از بلاکچین سریع تر است ؟

1. تراکنش‌های موازی : در بلاکچین‌های سنتی، بلوک‌ها به ترتیب زمانی به صورت یک پس از دیگری ایجاد می‌شوند. این به این معنی است که تراکنش‌ها باید به ترتیب به یکدیگر ارسال شوند و این باعث کاهش سرعت پردازش می‌شود. اما در هش‌گراف، تراکنش‌ها به صورت موازی ارسال می‌شوند و این به شبکه اجازه می‌دهد تا تعداد بیشتری تراکنش را به طور همزمان پردازش کند و سرعت بالاتری را تجربه کند.
2. الگوریتم‌های هش‌گراف : هش‌گراف از الگوریتم‌های غیرمتمرکز برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد کنسانتره استفاده می‌کند. این الگوریتم‌ها اجازه می‌دهند که اطلاعات به طور فوری به تمام اعضای شبکه ارسال شود و بدون نیاز به استخراج بلوک‌ها یا انتظار تأیید توسط معدن‌کنندگان، تراکنش‌ها تایید شوند. این به شبکه این امکان را می‌دهد تا تعداد بیشتری تراکنش را در همان زمان پردازش کند.
3. انتشار سریع اطلاعات : الگوریتم‌های هش‌گراف اطلاعات تراکنش‌ها را بسیار سریع به تمامی اعضای شبکه منتقل می‌کنند. این امر باعث می‌شود که تأیید تراکنش‌ها و انجام معاملات به سرعت بیشتری انجام شود.
4. عدم نیاز به استخراج : در بلاکچین‌های سنتی، استخراج بلوک‌ها نیازمند محاسبات سنگین و مصرف انرژی بالاست. اما در هش‌گراف به دلیل عدم نیاز به استخراج بلوک، مصرف انرژی کاهش می‌یابد و سرعت بالاتری را تجربه می‌کنیم.

خلاصه و نتیجه گیری

هش‌گراف یک تکنولوژی نوآورانه و معتبر است که بهبود و ارتقاء بلاک‌چین را به ارمغان می‌آورد. با استفاده از روش‌های Gossip و Event، تراکنش‌ها به صورت غیرمتمرکز و توزیع‌شده تایید می‌شوند، بدون نیاز به توافق اکثریت شبکه. این ویژگی‌ها باعث افزایش سرعت و کارایی بلاک‌چین می‌شود و هش‌گراف قادر به پردازش هزاران تراکنش در ثانیه است. این تکنولوژی می‌تواند به طور موثر در حل مسائل مقیاس‌پذیری و سرعت در حوزه بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال به کار گرفته شود.

هش‌گراف با روش‌های خود، امنیت دفتر کل را حفظ می‌کند و از تراکنش‌های ناشناخته جلوگیری می‌کند. با توجه به ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصر به فرد این تکنولوژی، می‌توان آن را به عنوان یک رقیب جدی برای بلاک‌چین‌های سنتی معرفی کرد.

در نتیجه، هش‌گراف به عنوان یک الگوریتم نوآورانه و موثر، احتمالاً می‌تواند به حل مشکلات موجود در بلاک‌چین‌ها کمک کند و در آینده نقش مهمی در حوزه بلاک‌چین و ارز دیجیتال ایفا کند. با ادامه تحقیقات و توسعه‌ها، امیدواریم که این تکنولوژی بهبودهای بیشتری در زمینه‌های مختلف ارائه دهد و به عملکرد بهتر و رونق بیشتر این حوزه کمک کند.