بیکن چین (Beacon Chain) : قلب اتریوم 2

بیکن چین (Beacon Chain) ، زنجیره بلوکی جدید در قلب اتریوم جدید است.

همانطور که در مقاله اتریوم 2.0 بیان کردیم، اتریوم 2 در واقع نسخه به روز رسانی شده اتریوم 1 به نام سرنیتی است. این نسخه شامل چند فاز اصلی می باشد:

- Advertisement -

Phase 0: the beacon chain

Phase 1: the shard chains

Phase 1.5: mainnet becomes a shard

Phase 2: fully formed shards

در این مقاله به بررسی فاز صفر یا همان زنجیره بیکن می پردازیم.

هسته اصلی اتریوم2 Beacon Chain است که مدل اجماع را از اثبات کار به اثبات سهام تغییر می دهد. در واقع اتریوم2 مجموعه ای از به روزرسانی هایی برای رسیدگی به مسائل مقیاس بندی ، مسائل مربوط به استخراج و تا حدی مسائل امنیتی است. که شامل راه حل های اثبات سهام ، Sharding و موارد دیگر است.

[irp posts=”3946″ name=”اثبات کار چیست؟”]

هر یک از راه حل های ذکر شده مقیاس بندی را برطرف کرده ،تراکنش ها را سریعتر انجام می دهد و در نتیجه فضای بهتری را برای قراردادهای هوشمند و DApp ها ایجاد می کند . روش استخراج اتریوم را تغییر می دهد و به امنیت بیشتر شبکه کمک می کند.

مطلب مفید: ماشین حساب ارز دیجیتال

نسخه های به روزرسانی در اتریوم

همانطور که در مقالات قبلی اشاره شد، اتریوم در 4 نسخه راه اندازی شد:

Frontire : مرحله اولیه توسعه اتریوم که از 30 ژوئیه 2015 ، تا مارس 2016 ادامه داشت.

Homestead : مرحله دوم توسعه اتریوم که در مارس 2016 راه اندازی شد.

Metropolis : سومین مرحله توسعه Ethereum است.

Serenity : در تاریخ 1 دسامبر2020 راه اندازی شد.

ETH2 از یک راه حل زنجیره ای ترکیبی استفاده می کند. یک زنجیره اثبات سهام و دیگری با PoW. اتریومی که امروزه می شناسید روی هر دو زنجیره قابل استفاده خواهد بود و زنجیرها قابلیت همکاری دارند. فقط یک ETH وجود خواهد داشت و کاربران و dapp ها نباید تغییری (به غیر از تراکنش های سریعتر و ارزان تر) مشاهده کنند.

[irp posts=”4766″ name=”اتریوم 2.0 چیست؟ آنچه باید درباره اتریوم 2.0 بدانیم”]

راه حل های Ethereum 2.0

• اثبات سهام (PoS) : این راه حل به نحوه ایمن سازی سیستم و ایجاد کوین های جدید می پردازد.
• Sharding : به طور کلی تقسیم یک پایگاه داده بزرگ به قسمتهای کوچکتر و قابل کنترل تر ، همان مفهوم کلی برای شاردینگ است. این موضوع مساله مقیاس پذیری و سرعت تراکنش را حل می کند .
• eWASM : این راه حل به کدها اجازه می دهد تا سریعتر اجرا شوند. این راه حل، گزینه ها و قابلیت های کدگذاری را برای ماشین مجازی Ethereum گسترش می دهد.
• Plasma : پلاسما یک لایه اضافی است که در بالای شبکه قرار دارد و می تواند تراکنش های بزرگ را مدیریت کند. این نسخه اتریوم برگرفته از شبکه لایتنینگ بیت کوین است.
• Raiden : یک راه حل مقیاس پذیری خارج از زنجیره است ، مانند پلاسما.

[irp posts=”9265″ name=”شاردینگ در اتریوم 2″]

Proof of Stake چیست؟

در Proof of Stake ، یک کاربر دارایی خود را به عنوان سپرده امنیتی برای شرکت در پروتکل اجماع نگه داری می کند.به این افراد اعتبارسنج گفته می شود که مسئول تشکیل بلاک ها هستند (در PoW ماینرها مسئول تشکیل بلاک ها بودند).

یک اعتبار سنج به طور تصادفی برای پیشنهاد بلاک بعدی انتخاب می شود. سپس بلاک (از طریق رأی گیری) توسط بقیه اعتبارسنجها تأیید می شود. پس از تأیید بلاک ، در شبکه پخش می شود.اثبات سهام اتریوم Casper نام دارد.

[irp posts=”3994″ name=”اثبات سهام چیست؟”]

مزایای PoS

حذف سخت افزارهای مصرف کننده انرژی

احتمال حمله 51٪ را کاهش می دهد

مقیاس پذیری شبکه را افزایش می دهد

بیکن چین (Beacon Chain) چیست؟

Beacon Chain قلب اتریوم2 است. بیکن چین لایه ای است که بقیه مولفه ها مانند Shard ، eWasm بر روی آن ساخته می شوند.این زنجیره (زنجیره مبتنی بر PoS) به طور موازی با شبکه اصلی (زنجیره مبتنی بر PoW) کار خواهد کرد. زنجیره بیکن به طور عمده برای اعتبار سنج ها ساخته شده است. به آن لایه هماهنگی نیز گفته می شود.که به عنوان یک راهنما برای هماهنگ کردن اجزا در شبکه به کار می رود.

Beacon Chain چه کاری انجام می دهد؟

Beacon Chain شبکه گسترش یافته از شارد ها و staker ها را هدایت یا هماهنگی خواهد کرد. اما مانند شبکه اصلی اتریوم امروزی نخواهد بود. این لایه نمی تواند حساب ها یا قراردادهای هوشمند را اداره کند. نقش Beacon Chain با گذشت زمان تغییر خواهد کرد اما یک مولفه اساسی برای امنیت ، پایداری و مقیاس پذیری اتریوم است .

ویژگی های Beacon Chain

Beacon Chain اثبات سهام را برای اتریوم به کار می گیرد. این لایه، یک روش جدید برای کمک به حفظ امنیت Ethereum است. در عمل ، به شما کمک می کند تا تا نرم افزار اعتبارسنج را فعال کنید. به عنوان یک اعتبار سنج ، تراکنش ها را پردازش کرده و بلاک های جدیدی را در زنجیره ایجاد خواهید کرد.

Staking و اعتبارسنج شدن آسان تر از استخراج است و امید است که این امر به امنیت بیشتر Ethereum در طولانی مدت کمک کند. هرچه تعداد بیشتری از افراد در شبکه مشارکت داشته باشند ، شبکه غیرمتمرکز شده و از حمله در امان می ماند.

بیکن چین چگونه کار می کند؟

برای درک Beacon Chain ، مقدمه ای در مورد شاردینگ به شما کمک می کند. مشکل اصلی در مقیاس پذیری که بلاکچین ها ، از جمله Ethereum ، در حال حاضر با آن روبرو هستند ، این است: هر گره باید هر تراکنش را تأیید و اجرا کند.

در علوم کامپیوتر ، دو روش اصلی برای مقیاس گذاری وجود دارد:

مقیاس گذاری به صورت عمودی: اساساً گره ها را قدرتمندتر می کنند.

مقیاس گذاری به صورت افقی: در اصل ، گره های بیشتری اضافه می کنند.

برای تمرکززدایی ، بلاکچین ها باید به صورت افقی مقیاس بندی شوند. هدف از Ethereum 2.0 ، که eth2 یا Serenity نیز نامیده می شود ، اجرای گره ها از طریق سخت افزار مصرف کننده است. Sharding اصطلاحی برای تقسیم افقی یک پایگاه داده است.

به طور کلی ، یک زنجیره شارد دارای زیر مجموعه ای از گره ها است که آن را پردازش می کند. ماینرهای مجازی یا اعتبارسنج ها ، به قطعات شارد شده اختصاص می یابند و فقط تراکنش ها را در آن شارد پردازش و تأیید می کنند.

شارد های اتریوم دارای یک زیر مجموعه پویا از گره ها هستند که آن را بلاک به بلاک پردازش می کنند.

چالش اصلی در مورد شارد کردن بلاکچین امنیت قطعات شارد شده است. از آنجا که اعتبار سنج ها در شارد ها پخش شده اند ، اعتبار سنج های مخرب می توانند یک شارد را تصاحب کنند.

راه حل امنیت شاردها

جابجایی تصادفی یا شافل کردن اعتبار سنج ها ، به طوری که هر بلاک شارد شده دارای یک کمیته شبه تصادفی انتخاب شده از اعتبار سنج ها است . این جابجایی اطمینان می دهد که از نظر ریاضی غیرممکن است که مهاجمی که کنترل کمتر از ⅓ از تمام اعتبار سنج ها را در اختیار دارد بتواند به یک شارد حمله کند.

اتریوم 2 برای 64 شارد برنامه ریزی شده است. شاردها از Beacon Chain جدا هستند .

فازهای Ethereum 2.0

به طور خلاصه ، Ethereum 2.0 دارای سه مرحله است:

فاز 0 – بیکن چین یا زنجیره بیکن که قلب اتریوم 2 است.

فاز 1 – زنجیره شاردها

مرحله 2 – اجرا

تمام فازها با سیستم یکپارچه هستند و ویژگی های مختلفی دارند.

مطلب مفید: اتریوم(Ethereum) چیست؟ ویدئو راهنمای جامع آشنایی با اتریوم

مفهوم دوره زمانی (Epoch) و اسلات(Slot)

بیکن چین، سرعت و ریتم هماهنگی سیستم را فراهم می کند.در بیکن چین،مفهوم زمان با slot و epoch بیان می شود. هر اسلات 12 ثانیه و هر دوره زمانی 32 اسلات است: چیزی معادل 6.4 دقیقه.

32 اسلات اول در Epoch 0 وجود دارد. بلاک های Genesis در اسلات 0 است

اسلات فرصتی برای اضافه شدن یک بلاک به زنجیره بیکن و شارد است. هر 12 ثانیه ، یک بلاک بیکن و 64 بلاک شارد اضافه می شود. اعتبار سنج ها باید هماهنگ شوند. در این چارچوب زمانی ، یک اعتبار سنج به طور تصادفی انتخاب می شود.

ایپاک ،یک دوره زمانی 12 ثانیه ای است که یک اعتبار سنج انتخاب شده برای پیشنهاد یک بلاک وقت دارد. هر اسلات ممکن است دارای یک بلاک باشد. تعداد کل اعتبارسنج ها در کمیته ها تقسیم می شود و یک یا چند کمیته منفرد مسئول تأیید هر اسلات هستند. در هر کمیته حداقل 128 اعتبار سنج وجود دارد.

اسلات مانند زمان بلاک (block time) است ، اما اسلات ها می توانند خالی باشند. بلاک های Genesis برای بیکن چین و شارد ها در اسلات صفر قرار دارند.

اعتبار سنج ها  و زنجیره بیکن

در حالی که اثبات کار (PoW) با ماینرها مرتبط است ، در اتریوم2 اثبات سهام(PoS) با اعتبارسنج ها (validator) یا ماینرهای مجازی مرتبط هستند. اعتبارسنج ها به طور فعال در اجماع پروتکل اتریوم2 شرکت می کنند. پاداش و مشوقهای آنها Staking و پنالتی ها است.یک پیشنهاد دهنده بلاک (block proposer )، اعتبارسنجی است که به طور شبه تصادفی برای ساخت بلاک انتخاب شده است. وظیفه پیشنهاد دهنده جمع آوری گروهی از تراکنش ها برای تشکیل بلاک است. باید توجه داشته باشید که تعداد تراکنش های انجام شده در یک بلاک متناسب با سهم سپرده شده توسط اعتبار سنج است. پس از اعتبارسنجی و پخش بلاک ، پیشنهاد دهنده پاداشی به همراه هزینه های تراکنش دریافت می کند. طبق گفته ویتالیک ، بازدهی سهام می تواند از 2.2٪ تا 6٪ متفاوت باشد.

بیشتر اوقات ، اعتبارسنجها ، گواهی دهنده هایی(attesters ) هستند که به بلاک های بیکن و بلاک های شارد رأی می دهند. این آرا در زنجیره بیکن ثبت شده و هد بیکن و شارد را مشخص می کند.

در هر دوره زمانی (epoch) ، یک اعتبار سنج به طور تصادفی به یک اسلات و شارد اختصاص می یابد. اعتبار سنج در اجماع آن شارد اختصاص داده شده شرکت می کند تا بتواند به هد آن شارد رأی دهد. اعتبارسنج ، هد شارد را به بلاک بیکن برای یک اسلات متصل می کند.

گواهی یا attestation ، رأی اعتبارسنج است که با میزان موجودی اعتبارسنج سنجیده می شود. گواهی ها علاوه بر بلاک ، توسط اعتبارسنج نیز پخش می شوند.

اعتبارسنج ها یکدیگر را کنترل می کنند و برای گزارش کردن اعتبارسنج های دیگری که آرا متناقضی را ارائه می دهند یا چندین بلاک را پیشنهاد می کنند ، پاداش می گیرند.

محتویات Beacon Chain در درجه اول یک رجیستری از آدرس های اعتبارسنج ، وضعیت هر یک از اعتبار سنج ها ، گواهی ها و اتصالات به شاردها است. اعتبار سنج ها توسط Beacon Chain فعال می شوند و می توانند به حالت هایی منتقل شوند.

چگونه می توان به اعتبارسنج Ethereum تبدیل شد؟

برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنج ، یک گره باید 32 اتر را به یک قرارداد هوشمند در شبکه اصلی Ethereum واریز کند. این مبلغ قفل شده است ، و قرارداد یک کلید ورود به سیستم (یک هش مرکل) تولید می کند ، که اثبات سهام شما است.پس از آن ، شما به عنوان یک اعتبارسنج “فعال” شناخته می شوید و حق شرکت در فرایندهای تأیید را کسب کرده اید.

گره مجاز است به بخشی از کمیته اعتبارسنج تبدیل شود ، که به اعتبار بلاک ها رأی می دهد. یک کمیته متشکل از 120 اعتبار سنج می باشد که به صورت تصادفی انتخاب شده است. هر کمیته مسئول Shard خواهد بود .

Slashing در بیکن چین (Beacon Chain)

اگر اعتبار سنج یک تراکنش نامعتبر را انتخاب کند، گواهی دهندگان آن را فاقد اعتبار می دانند و متقاضی آن نیستند.در نتیجه ، پیشنهاد دهنده بخشی از سهام خود را از دست خواهد داد ،به این امر Slashing گفته می شود.

همچنین اگر مقدار سهام زیر 16ETH باشد ، اعتبار سنج از Beacon Chain حذف می شود.

برای تعامل با بیکن چین ، به یک Client نیاز دارید. برای اجرای Beacon Chain Client روی دستگاه خود می توانید از Geth ، Parity یا Pantheon استفاده کنید.

سخن پایانی

زنجیره beacon زنجیره بلوکی جدید در قلب اتریوم جدید است.یکی از مسئولیت های این زنجیره این است که به Validators اجازه ورود به سیستم staking و ساخت بلاکچین به جای ماینرها را بدهد. مورد دیگر ذخیره منابع به حالت شارد است.

Beacon Chain هسته جدید Ethereum 2.0 است که تمام شارد ها به آن متصل شده و از طریق آن با زنجیره تعامل دارند. در واقع بیکن چین وسیله ای برای ورود به سیستم staking و به دست آوردن درآمد منفعل بر روی اتر استیک شده شما می باشند.