ارز هارمونی وان چیست؟ — دانستنی های مهم Harmony One

پروژه‌های بلاک چینی علی‌رغم تمام امکاناتی که دارند هنوز به طور کامل مناسب فعالیت‌های انسانی نیستند. سرعت کم انتقال و تایید نهایی تراکنش‌ها، هزینه بالای ثبت تراکنش‌ها و نبود ارتباط بین بلاک چین‌های مختلف از جمله مشکلات اساسی این پروژه‌ها هستند. ارز هارمونی وان برای پاسخ دادن به این نیازها ایجاد شده و در طی چند سال گذشته موفقیت‌های زیادی را در این حوزه‌ها به دست آورده است. در این مقاله می‌خواهیم به طور کامل به سوال ارز هارمونی چیست و چه کاربردهایی دارد پاسخ دهیم.

ارز هارمونی وان چیست ؟

ارز هارمونی وان یک بلاک چین سریع و متن باز است که قابلیت اجرای اپلیکیشن‌های ساخته شده بر روی شبکه اتریوم را با «زمان تایید نهایی» (Transaction Finallity) 2 ثانیه و با یک‌هزارم هزینه شبکه اتریوم دارد. این شبکه برای استفاده و نگهداری از انواع ارزهای دیجیتال دارایی، توکن‌های غیرقابل معاوضه NFT، توکن حاکمیتی و شناسه بلاک چینی مناسب بوده و با استفاده از پل‌های خود، امکان انتقال دارایی‌های مختلف بین شبکه‌های بلاک چینی مختلف مانند بیت کوین، اتریوم و بایننس را فراهم می‌کند.

فیلم آموزش ارزهای دیجیتال و رمزارزها و اصول سرمایه گذاری در این بازار – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

ارز هارمونی وان را می‌توان نسخه عملی شده اتریوم 2 در نظر گرفت. در این شبکه از «شاردینگ» (Sharding) برای افزایش «مقیاس‌پذیری» (Scalability) شبکه استفاده شده است. شاردینگ را می‌توان زنجیره‌های بلاک چینی موازی هم در نظر گرفت که به صورت همزمان می‌توانند تراکنش‌ها را تایید و ثبت کنند. با استفاده از این روش، تعداد تراکنش‌های زیادی را می‌توان در واحد زمان تایید کرد و همین مساله باعث افزایش مقیاس‌پذیری شبکه هارمونی وان می‌شود.

در حال حاضر ارز هارمونی وان از 4 شارد استفاده می‌کند که هر یک از آن‌ها توانایی تایید 500 تراکنش در ثانیه را دارند. با این حساب، هارمونی وان در حال حاضر قادر به ثبت 2 هزار تراکنش در ثانیه است که در صورت لزوم می‌تواند با افزایش تعداد شاردهای خود، مقیاس‌پذیری شبکه را افزایش دهد. تراکنش‌های هر شارد در حال حاضر توسط 250 نود از سراسر دنیا تایید می‌شود بنابراین تعداد کل نودهای شبکه برابر 1000 است. در ادامه به بررسی ویژگی‌های اصلی پروژه ارز دیجیتال هارمونی وان می‌پردازیم.

ویژگی‌های اصلی ارز هارمونی چیست ؟

تعداد پروژه‌های ارز دیجیتال دائم در حال افزایش است و هر پروژه‌ای با ایده و ویژگی‌های خاصی خود را به جامعه کاربران معرفی می‌کند. پروژه هارمونی وان نیز از این قاعده مستثنی نیست و خود را با ویژگی‌های خاصی مثل مقیاس‌پذیری و ایجاد ارتباط میان‌زنجیره‌ای معرفی می‌کند. نکته مهم این است که پروژه بتواند در عمل این ویژگی‌ها را به نمایش بگذارد که در طی سال‌های گذشته رمز ارز هارمونی وان عملیاتی شدن این ایده‌ها را نیز به کاربران اثبات کرده است.

فیلم آموزش ارزهای دیجیتال و رمزارزها و اصول سرمایه گذاری در این بازار – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

شاردینگ امن و تصادفی

سه‌گانه امنیت، عدم تمرکز و مقیاس‌پذیری به عنوان سه ویژگی اساسی در تکنولوژی بلاک چین شناخته می‌شود که بسیاری معتقدند این سه ویژگی باهم جمع‌پذیر نیستند و برای رسیدن به دو ویژگی از این سه‌گانه، ویژگی دیگر قربانی می‌شود. ارز هارمونی وان با تبدیل تلاش‌های علمی و تحقیقاتی به اپلیکیشن‌های عملیاتی از این سه‌گانه عبور کرده است. شاردینگ که در بخش ارز هارمونی وان چیست مختصری در مورد آن توضیح داده شد، به عنوان یک روش مقیاس‌پذیری بلاک چین بدون به خطر انداختن امنیت شبکه و عدم تمرکز آن به اثبات رسیده است و هارمونی از این روش در بلاک چین خود استفاده می‌کند.

شاردینگ در هارمونی وان نه تنها برای نودهای شبکه که بلکه بر روی وضعیت بلاک چین نیز اعمال می‌شود و همین مساله منجر به مقیاس‌پذیری در هر سه بخش تراکنش‌ها، ابزارهای محاسباتی و فضای ذخیره‌سازی می‌شود. برای جلوگیری از حملات به تک تک شاردها، باید در بلاک چین دو ویژگی به طور همزمان برقرار باشد.

• تعداد نودهای هر شارد زیاد باشد.
• نودها به صورت تصادفی و با الگوریتم‌های رمزنگاری به صورت منظم بین شاردهای مختلف تقسیم شوند.

در بلاک چین هارمونی وان هر شارد یک چهارم کل نودهای شبکه را در اختیار دارد تا در مقابل رفتارهای مخرب امن باشد.همچنین از «توابع تصادفی قابل تایید» (VRF) برای انتخاب غیرقابل پیش‌بینی و بدون بایاس نودهای هر شارد استفاده می‌شود که این نودهای به صورت منظم با همین الگوریتم در شبکه تغییر می‌کنند.

اجماع و نهایی کردن سریع تراکنش‌ها

الگوریتم اجماع در بلاک چین برای هماهنگی بین کاربران در بررسی، تایید و ثبت اطلاعات یکسان در دفتر کل توزیع شده استفاده می‌شود. ارز هارمونی وان برای اجماع سریع‌تر بر روی بلاک‌های تراکنش‌ها یک ابداع جدید و عملیاتی بر روی الگوریتم «تحمل خطای بیزانسی عملیاتی» (Practical Byzantine Fault Tolerance | PBFT) ابداع کرده است که با عنوان الگوریتم «تحمل خطای بیزانسی سریع» (FBFT) شناخته می‌شود. این الگوریتم باعث کاهش هزینه ثبت تراکنش‌ها در شبکه و سریع‌تر شدن فرآیند نهایی کردن تراکشن می‌شود.

تحمل خطای بیزانسی که به مساله فرماندهان بیزانسی نیز مشهور است اشاره به داستانی دارد که در آن فرماندهان مختلف یک شهر را محاصره کردند و شکست یا برد آن‌ها در این است که در مورد حمله یا عدم حمله به شهر همگی باهم به یک تصمیم مشترک برسند. در این حالت نیاز است که پیام‌های رد و بدل شده بین فرماندهان دستکاری نشود و فرماندهان بتوانند از ارسال کننده پیام مطمئن باشند. هارمونی وان از امضاهای با اندازه ثابت با نام (Boneh-Lynn-Shacham | BLS) برای تایید بلاک‌ها در یک دور از پیام‌های اجماع استفاده می‌کند که امکان تایید نهایی 2 ثانیه‌ای بلاک را با در نظر گرفتن نودهای غیرقابل دسترس و نودهای متخاصم به شبکه می‌دهد.

اثبات سهام موثر و توکنومیک

هارمونی وان مکانیزم جدیدی از «اثبات سهام» (Proof of Stake | PoS) را برای تامین امنیت و اقتصاد شبکه طراحی کرده است. این مکانیزم که با نام «اثبات سهام موثر» (Effective Proof of Stake | EPoS) معرفی می شود شبکه را غیرمتمرکز کرده و پاداش‌های شبکه را به صورت عادلانه بین هزاران اعتبارسنج تقسیم می‌کند. شبکه هارمونی وان نیز مشابه سایر شبکه‌های با اجماع اثبات سهام از فرآیند استیکینگ برای تامین امنیت شبکه خود استفاده می‌کند. مکانیزم استیکینگ هارمونی از «تفویض اختیار» (Delegation) برای مشارکت تعداد بیشتری از کاربران در شبکه پشتیبانی می‌کند.

هارمونی برای حمایت از مشارکت کاملا آزاد نودها در شبکه خود، اعتبارسنج‌هایی را که بلاک‌ها را دو بار امضا می‌کنند را اخراج و نودهای انتخاب شده‌ای که در دسترس نیستند را جریمه می‌کند. مدل اقتصادی هارمونی وان انتشار سالانه توکن‌های خود را به 441 میلیون توکن محدود کرده است که در بلند مدت نرخ 3 درصد رشد را شامل می‌شود. این مدل به اعتبارسنج‌ها سود بازگشتی مناسب و قابل پیش‌بینی می‌دهد. تمامی کارمزدهای شبکه در بلاک چین هارمونی به منظور غلبه بر انتشار توکن‌ها سوزانده می‌شوند. در صورتی که استفاده از شبکه افزایش یابد در آن زمان نرخ تورم شبکه نیز به صفر خواهد رسید. در ادامه به بررسی جزئیات فنی بخش‌های مختلف ارز هارمونی وان می‌پردازیم.

الگوریتم اجماع تحمل خطای بیزانسی سریع

همانطور که در بخش ویژگی‌های ارز هارمونی وان چیست گفته شد، الگوریتم اجماع شبکه هارمونی وان «تحمل خطای بیزانسی سریع» (Fast Byzantine Fault Tolerance | FBFT) نامیده می‌شود. الگوریتم اجماع امنیت و کارایی یک بلاک چین را تامین می‌کند و به همین دلیل به آن ماشین بلاک چین گفته می‌شود. الگوریتم FBFT نسخه به‌روز و خلاقانه الگوریتم تحمل خطای بیزانسی عملیاتی (PBFT) است.

فیلم آموزش مدیریت حرفه ای ترید در بازار سرمایه در فرادرس

کلیک کنید

این الگوریتم سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتر از PBFT است زیرا از امضای با اندازه ثابت BLS برای کاهش هزینه انتقال در آن استفاده می‌شود. به طور خاص FBFT به حداقل 250 تایید کننده اجازه می‌دهد تا در عرض 2 ثانیه به توافق برسند. در هر چرخه اجماع در FBFT یک اعتبارسنج به عنوان رهبر عمل می‌کند و فرآیند رسیدن به اجماع در 3 فاز انجام می‌شود که در ادامه به بررسی این سه فاز می‌پردازیم.

• فاز اعلام: در این فاز رهبر یک بلاک جدید را به شبکه معرفی می‌کند و هش آن را به تمام اعتبارسنج‌ها ارسال می‌کند.
• فاز آماده‌سازی: در این مرحله اعتبارسنج‌ها پیام را تایید می‌کنند و روی هش بلاک امضا کرده و آن را برای رهبر ارسال می‌کنند. مرحله آماده‌سازی، زمانی به پایان می‌رسد که امضای بیش از دو سوم قدرت رأی‌دهی جمع‌آوری شده باشد. پس از آن رهبر امضاهای جمع‌آوری شده را در یک امضای با اندازه ثابت تجمیع و آن را به همراه کل بلاک منتشر می‌کند تا فاز سوم آغاز شود.
• فاز اجرا: این فاز شامل اعتبارسنج‌هایی است که بلاک را تایید می‌کنند و فرآیند امضای مشابه مرحله آماده‌سازی را انجام می‌دهند. پس از این مرحله اجماع به اتمام می‌رسد که کل این فرآیند در عرض 2 ثانیه در شبکه اصلی انجام می‌شود.

یکی از مشکلاتی که الگوریتم اجماع مبتنی بر BFT دارد توقف احتمالی اجماع در صورت متخاصم بودن رهبر بلاک است. راه حل این موضوع در الگوریتم PBFT مربوط به ارز هارمونی وان استفاده از یک پروتکل «تغییر نگرش» (view change) در بالای الگوریتم اجماع است که می‌تواند رهبر بلاک را در صورت توقف اجماع تغییر دهد. پروتکل تغییر نگرش الگوریتم PBFT در سیستم‌های توزیع شده سنتی به خوبی عمل می‌کند اما در فضای پیچیده بلاک چین با شکست مواجه می‌شود.

به طور خاص تغییر نگرش در PBFT به مکانیزم توقف زمانی تکیه می‌کند که در آن زمان بر مبنای پیشرفت زنده فرآیند اجماع به‌روز می‌شود. اگر نودها همیشه آنلاین باشند و با پیشرفت اجماع هماهنگ باشند این کار به خوبی انجام می‌شود. با این حال، در دنیای واقعی نودها می‌توانند برای مدت طولانی خاموش باشند یا به خاطر خرابی ماشین دوباره راه‌اندازی شوند. به همین دلیل نودهای شبکه دید متناقض به پیشرفت اجماع دارند و نمی‌توانند در پروتکل تغییر نگرش پیشرفت کنند.

هارمونی وان از یک نسخه بهبودیافته پروتکل تغییر نگرش استفاده می‌کند که کاملا همزمان با ساعت محلی است. بنابراین در این پروتکل به جای تنظیم «شناسه نگرش» (view id) اعتبارسنج براساس پیشرفت اجماع، شناسه نگرش بر اساس زمان سپری شده از آخرین مهر زمانی بلاک که با موفقیت انجام شده محاسبه می‌شود. طبیعی است که یک ساعت جهانی برای محاسبه زمان سپری شده وجود ندارد و هر اعتبارسنج از زمان محلی برای این منظور استفاده می‌کند. تا زمانی که بیش از دو سوم اعتبارسنج‌ها ساعت محلی نسبتا دقیقی را حفظ کنند این روش کاملا خوب است. رسیدن به این دقت با مجبور کردن اعتبارسنج‌ها به هماهنگ‌سازی ساعت‌های محلی خود با زمان پروتکل شبکه «NTP» ممکن است.

تغییرات انجام شده در این پروتکل، روش هارمونی وان را تا زمانی که دو سوم اعتبارسنج‌های وفادار آنلاین هستند کاملا قوی و کاربردی می‌کند و ادامه حیات شبکه را تضمین می‌کند. علاوه بر این، امضاهای با اندازه ثابت BLS در پروتکل تغییر نگرش نیز استفاده می‌شوند تا هزینه ارتباط شبکه را کاهش دهد. با این کار فرآیند بسیار کارا شده و در طی چند ثانیه به اتمام می‌رسد.

شاردینگ ارز هارمونی چیست ؟

بلاک چین هارمونی همانطور که در بخش ویژگی‌های ارز هارمونی چیست گفته شد، یک بلاک چین شارد شده است که در سه بعد وضعیت بلاک چین، شبکه اعتبارسنج‌ها و تراکنش‌ها این کار را انجام می‌دهد. در ادامه به بررسی نحوه انجام این کار در بخش‌های ذکر شده می‌پردازیم.

فیلم آموزش قراردادهای هوشمند – مبانی و مقدمات در فرادرس

کلیک کنید

شاردینگ وضعیت بلاک چین در ارز هارمونی چیست ؟

در ارز دیجیتال هارمونی وان هر شارد تنها زنجیره بلوکی و پایگاه داده وضعیت خود را نگهداری می‌کند. بنابراین اعتبارسنج‌های هر شارد تنها باید یک چهارم (چهار تعداد شاردها است که با تغییر آن نسبت نیز به همان مقدار تغییر می‌کند) وضعیت کلی شبکه را نگهداری کنند. سازگاری بین وضعیت‌ها در شاردهای مختلف توسط «خاصیت اتمی نهایی تراکنش‌های میان شارد» (Eventual Atomicity of Cross-shard Transactions) تضمین می‌شود. این ویژگی از خرج مضاعف (Double-Spend) توکن‌‌‌‌ها در شاردهای مختلف جلوگیری می‌کند.

شاردینگ شبکه اعتبارسنج‌ها در ارز هارمونی چیست ؟

شبکه اعتبارسنج‌های ارز هارمونی وان نیز بین شاردهای مختلف تقسیم شده است که هر شارد مجموعه‌ای منحصر به فرد از اعتبارسنج‌های متصل به هم را دارد که با هماهنگی بین هم، الگوریتم اجماع شبکه را اجرا می‌کنند.در بیشتر اوقات اعتبارسنج‌ها با سایر اعتبارسنج‌های حاضر در یک شارد ارتباط برقرار می‌کنند تا به اجماع برسند و بلاک‌ها را هگام کنند. در مواقعی که نیاز به انجام «تراکنش‌های بین شارد» (Cross-shard) یا هماهنگی در «بیکین چین» (beacon chain) است، اعتبارسنج‌ها از شاردهای مختلف از طریق شبکه اتصال کل شبکه، پیام‌ها را به یکدیگر ارسال می‌کنند.

بیکن‌چین شارد اصلی شبکه است که هماهنگی بین شاردهای مختلف را بر عهده دارد. کاربران بلاک چین هارمونی هر کدام اطلاعات خود را در یکی از شاردها دارند و اگر بخواهند تراکنشی ایجاد کنند که کاربر مقصد در یک شارد دیگر است در این حالت نیاز به یک تراکشن میان زنجیره‌ای وجود خواهد داشت. اتصال بین شاردها به نوعی شبیه ارتباط بین دو بلاک چین است که هارمونی این مشکل را بدون افزودن پیچیدگی به شبکه حل کرده است. این مساله در رمزارزهای مهمی مانند اتم و پولکادات نیز یک مساله است.

شاردینگ تراکنش‌ها در ارز هارمونی چیست ؟

تراکنش‌ها در بلاک چین هارمونی به جای این که به همه شاردها ارسال شوند تنها به یکی از آن ها ارسال شده و در همان شارد پردازش می‌شوند. با این روش تراکنش‌های شبکه می‌توانند به صورت موازی پردازش شوند که همین مساله باعث افزایش ظرفیت شبکه و مقیاس‌پذیرتر شدن آن می‌شود. کاربران باید قسمتی به نام «shard-id» را برای تراکنش امضا شده مشخص کنند که نشان می‌دهد این تراکشن مربوط به کدام شارد است. در تراکنش‌های میان‌شاردی قسمت دیگری به نام «to_shard_id» برای نشان دادن شارد مقصد مورد نیاز است و در این حالت «shard-id» نشان دهنده شارد مبدا است.

اپوک در شاردینگ ارز هارمونی چیست ؟

«اپوک» (Epoch) در شاردینگ هارمونی به مدت زمان مشخصی گفته می‌شود که اعتبارسنج‌های شاردها بدون تغییر باقی می‌مانند. در شبکه اصلی (main net) هارمونی هر اپوک برابر با زمان تایید 32768 بلاک است که برابر با 18/2 ساعت می‌شود. در شبکه تست (test net) هارمونی هر اپوک برابر با 8192 بلاک و معادل 4/6 ساعت است. زمانی که یک اپوک به اتمام برسد انتخاب کمیته جدیدی از اعتبارسنج‌ها در بیکن‌چین انجام خواهد شد و نتیجه آن در آخرین بلاک بیکن‌چین قرار خواهد گرفت.

پس از انجام این فرآیند، بیکن‌چین اپوک جدید را با بلاک‌های ایجاد شده توسط کمیته جدید اعتبارسنج‌ها به شبکه وارد می‌کند. زمانی که برای اولین بار بیکن‌چین اپوک جدید را اضافه می‌کند تمامی شاردهای دیگر از آن پیروی کرده و اپوک جدید را به دفتر کل اضافه خواهند کرد. وضعیت جدید شارد بیکن‌چین در بلاک جدید تمامی شاردها نوشته خواهد شد که نشان دهنده آحرین بلوک برای آن شارد در اپوک خواهد بود.

کراس‌لینک در شاردینگ ارز هارمونی وان چیست ؟