الگوریتم‌ها های ارز دیجیتال

الگوریتم چیست؟

الگوریتم یک سری مراحل مشخص و منظم است که برای حل یک مشکل یا انجام یک وظیفه خاص طراحی شده است. به عبارت دیگر، الگوریتم‌ها دستورالعمل‌هایی هستند که به یک سیستم (مانند کامپیوتر) می‌گویند چگونه یک کار را انجام دهد.

الگوریتم‌ها معمولاً شامل مراحل زیر هستند:

• ورودی : داده‌هایی که الگوریتم باید با آن‌ها کار کند

• پردازش: مراحل و عملیات‌هایی که بر روی ورودی‌ها انجام می‌شود

• خروجی: نتیجه نهایی یا پاسخ به مسئله

الگوریتم‌ها می‌توانند در زمینه‌های مختلفی مانند برنامه‌نویسی، ریاضیات، علوم داده، و حتی زندگی روزمره مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، یک الگوریتم ساده برای تهیه چای می‌تواند شامل مراحل زیر باشد:

• آب را بجوشانید.

• چای را در قوری بریزید.

• آب جوش را به قوری اضافه کنید.

• بگذارید چند دقیقه دم بکشد.

• چای را در فنجان بریزید و نوش جان کنید.

در علوم کامپیوتر، الگوریتم‌ها به طور خاص برای حل مسائل محاسباتی و بهینه‌سازی طراحی می‌شوند و معمولاً با معیارهایی مانند کارایی و سرعت ارزیابی می‌شوند.

و حالا منظور از الگوریتم در ارزهای دیجیتال چیست؟

الگوریتم در ارزهای دیجیتال به مجموعه‌ای از قواعد و مراحل مشخص اشاره دارد که برای انجام عملیات مختلف در شبکه‌های بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود. این الگوریتم‌ها می‌توانند در زمینه‌های مختلفی به کار روند، از جمله

• الگوریتم اجماع 

• الگوریتم رمزنگاری 

• الگوریتم استخراج 

الگوریتم اجماع چیست؟

یک روش است که در سیستم‌های توزیع شده، به ویژه در بلاک‌چین‌ها و شبکه‌های غیرمتمرکز، برای به‌دست آوردن توافق میان گره‌ها (نودها) در مورد وضعیت یک سیستم یا وضعیت یک داده خاص استفاده می‌شود. هدف اصلی این الگوریتم‌ها این است که اطمینان حاصل کنند که همه گره‌ها به یک نسخه مشترک از داده‌ها دست پیدا کنند، حتی در شرایطی که ممکن است برخی از گره‌ها خراب یا غیرقابل اعتماد باشند.

الگوریتم‌های اجماع متنوعی وجود دارند که هر کدام ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند. 

الگوریتم‌های اجماع تعیین می‌کنند که چگونه نودها در شبکه به توافق برسند. معروف‌ترین این الگوریتم‌ها شامل

Proof of Work (PoW) و Proof of Stake (PoS)

هستند. این الگوریتم‌ها به امنیت و صحت تراکنش‌ها کمک می‌کنند

•  اثبات کار یا Proof of Work (PoW) :این الگوریتم در بیت‌کوین استفاده می‌شود و نیاز به حل مسائل ریاضی پیچیده دارد. ماینرها برای حل این مسائل و افزودن بلوک‌های جدید به زنجیره، پاداش دریافت می‌کنند.

و از ویژگی های اثبات کار در الگوریتم اثبات کار، شرکت‌کنندگان (که به آن‌ها "ماینرها" گفته می‌شود) باید یک معما ریاضی حل کنند. این معما معمولاً شامل پیدا کردن یک مقدار (nonce)است که وقتی به هش تراکنش اضافه می‌شود، هش کل باید کمتر از یک مقدار مشخص (هدف) باشد.و همچمین ماینرها به صورت رقابتی تلاش می‌کنند تا این معما را حل کنند. اولین کسی که موفق به حل آن می‌شود، حق دارد تا بلوک جدیدی به زنجیره بلاک‌ها اضافه کند و پاداشی به عنوان درآمد دریافت کند. و دراثبات سهام پاداش معمولاً شامل مقدار مشخصی از ارز دیجیتال (مثل بیت‌کوین) و همچنین کارمزد تراکنش‌هایی است که در بلوک جدید گنجانده شده‌اند و پس از اضافه شدن بلوک جدید به زنجیره، تراکنش‌های موجود در آن بلوک به عنوان تأیید شده در نظر گرفته می‌شوند و نمی‌توانند به راحتی تغییر یا حذف شوند.

از مزایای اثبات کار:امنیت بالا و توزیع قدرت و معایب اثبات کار: آن زمان بر بودن و مصرف زیاد انرژی است .

اثبات سهام یا Proof of Stake (PoS)در این روش، اعتبارسنج‌ها بر اساس مقدار رمزارزی که در کیف پول خود دارند، انتخاب می‌شوند. این روش نسبت به PoW انرژی کمتری مصرف می‌کند.

از ویژگی های اثبات سهام سرمایه گذاری در اثبات سهام کاربران برای شرکت در فرآیند اعتبارسنجی باید مقدار مشخصی از توکن‌ها را "استیک (Stake)کنند. به عبارت دیگر، آنها باید توکن‌های خود را در شبکه قفل کنند.و همچنین در این سیستم، اعتبارسنج‌ها به صورت تصادفی از میان افرادی که توکن‌های بیشتری دارند، انتخاب می‌شوند. هرچه مقدار توکن‌های استیک شده بیشتر باشد، شانس بیشتری برای انتخاب به عنوان اعتبارسنج وجود دارد و یکی از مزایای PoSاین است که نیاز به محاسبات پیچیده و مصرف بالای انرژی ندارد. در POW نسبت به POS اعتبارسنجی و ایجاد بلاک‌ها به صورت بهینه‌تری انجام می‌شود.

اجماع عملی (Practical Byzantine Fault Tolerance - PBFT)

این الگوریتم برای سیستم‌هایی طراحی شده است که نیاز به تحمل نواقص و حملات بی‌سروصدا دارند.

PBFT به گروهی از نودها اجازه می‌دهد تا در مورد یک وضعیت توافق کنند حتی اگر برخی از نودها مخرب باشند

یک الگوریتم توافقی است

(consensus) است که برای تحمل خطاهای بیزانسی طراحی شده است. این الگوریتم به ویژه در سیستم‌های توزیع‌شده و بلاک‌چین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، جایی که نیاز به توافق بین نودهای غیرقابل اعتماد وجود دارد.

از ویژگی‌های کلیدیPBFT

PBFT می‌تواند تا یک سوم نودها (یا کمتر) از نودها را که ممکن است به صورت نادرست عمل کنند یا خرابکار باشند، تحمل کند و هنوز هم به توافق برسد و همچینین  PBFTمی‌تواند در شرایطی که تاخیرها و خطاهای بیزانسی وجود دارد، کارایی بالایی را ارائه دهد و زمان توافق را به حداقل برساند.

و بدلیل اینکه PBFT می‌تواند به طور مؤثری در مقابل حملات و خطاها مقاومت کند، برخی از بلاک‌چین‌ها و سیستم‌های توزیع‌شده مانندHyperledger Fabricاز این پروتکل استفاده می‌کنند.

مزایای الگوریتم  PBFT

• تحمل خطا: قابلیت تحمل خطاهای بیزانسی

• ایمنی :سیستم‌هایی که ازPBFTاستفاده می‌کنند، می‌توانند در برابر حملات خرابکارانه مقاوم باشند.

اجماع تصادفی:(Randomized Consensus).یکی از روش‌های اجماع در شبکه‌های بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال است که برای تأمین امنیت و توافق در مورد وضعیت شبکه استفاده می‌شود. در این روش، از تصادف و احتمال برای ایجاد توافق میان نودهای شبکه استفاده می‌شود. این روش می‌تواند به کاهش مصرف انرژی و افزایش مقیاس‌پذیری کمک کند. در این نوع الگوریتم‌ها، نودها به صورت تصادفی برای رسیدن به توافق انتخاب می‌شوند.

اجماع تصادفی می‌تواند مزایای زیادی داشته باشد، از جمله

کاهش مصرف انرژی: برخلاف الگوریتم‌های اثبات کار PoW

که نیاز به محاسبات پیچیده و مصرف انرژی بالا دارند، اجماع تصادفی می‌تواند با هزینه کمتری عمل کند.

• افزایش سرعت: با انتخاب تصادفی نودها، زمان لازم برای رسیدن به اجماع کاهش می‌یابد و می‌توان بلاک‌های جدید را سریع‌تر ایجاد کرد.

• مقیاس‌پذیری بهتر: این روش می‌تواند به شبکه‌ها کمک کند تا در مقیاس‌های بزرگ‌تر به خوبی عمل کنند و تعداد بیشتری از معاملات را پردازش کنند.

با این حال، اجماع تصادفی نیز چالش‌هایی دارد که باید به آن‌ها توجه شود، از جمله نیاز به اطمینان از اینکه انتخاب تصادفی نودها به طور منصفانه و بدون دستکاری انجام می‌شود.

Delegated Proof of Stake (DPoS) یک الگوریتم اجماع در بلاکچین است که به منظور بهبود کارایی و مقیاس‌پذیری شبکه‌ها طراحی شده است. این روش به کاربران این امکان را می‌دهد که نمایندگانی را برای تأیید تراکنش‌ها و تولید بلاک‌ها انتخاب کنند. در این سیستم، به جای اینکه هر کاربر به‌طور مستقل در تأیید تراکنش‌ها شرکت کند، کاربران به نمایندگان (یا نودهای تولیدکننده) رأی می‌دهند.

در این روش، کاربران می‌توانند نمایندگانی را انتخاب کنند که مسئولیت تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلوک‌ها را بر عهده دارند.

الگوریتم‌های اجماع به‌عنوان پایه‌ای برای امنیت و یکپارچگی داده‌ها در شبکه‌های توزیع شده عمل می‌کنند و به کاربران این امکان را می‌دهند که به یک سیستم اعتماد کنند، بدون اینکه نیاز به یک مرجع مرکزی باشد.

گره یا نود چیست؟

نود یا گره در ارزهای دیجیتال به یک کامپیوتر یا دستگاهی اشاره دارد که بخشی از شبکه بلاک‌چین را تشکیل می‌دهد و وظایف خاصی را در این شبکه انجام می‌دهد.

نود به هر دستگاهی در یک شبکه گفته می‌شود که می‌تواند داده‌ها را ارسال، دریافت یا پردازش کند. این دستگاه‌ها می‌توانند شامل کامپیوترها، روترها، سوئیچ‌ها و سایر تجهیزات شبکه باشند. و در برنامه‌نویسی و طراحی الگوریتم‌ها، نود به یک عنصر در ساختارهای داده‌ای مانند درخت‌ها و گراف‌ها اشاره دارد. هر نود می‌تواند شامل داده‌ها و ارجاعاتی به نودهای دیگر باشد. و اما در ارزدیجیتال نود به هر کامپیوتری اشاره دارد که در شبکه بلاک‌چین فعال است و می‌تواند اطلاعات را ذخیره و پردازش کند. نودها می‌توانند به عنوان نودهای کامل (Full Nodes) یا نودهای سبک (Light Nodes)عمل کنند.

به طور کلی، نودها نقش حیاتی در ارتباطات و پردازش اطلاعات دارند و بسته به زمینه کاربرد، ویژگی‌ها و عملکردهای متفاوتی می‌توانند داشته باشند.

الگوریتم رمز نگاری:

 رمز نگاری چیست؟ رمزنگاری ارز دیجیتال به مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و فناوری‌ها اشاره دارد که برای تأمین امنیت و حریم خصوصی تراکنش‌ها و اطلاعات در شبکه‌های ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود. این فرآیند شامل استفاده از الگوریتم‌های پیچیده ریاضی و پروتکل‌های امنیتی است که به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به واسطه‌های مرکزی، به صورت امن و ناشناس تراکنش انجام دهند.

ابرخی از ویژگی‌های کلیدی رمزنگاری ارز دیجیتال عبارتند از:

1.   امنیت : با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری، اطلاعات و تراکنش‌ها به گونه‌ای محافظت می‌شوند که فقط افراد مجاز قادر به دسترسی به آن‌ها باشند.

2. حریم خصوصی: بسیاری از ارزهای دیجیتال از تکنیک‌های خاصی برای حفظ ناشناسی کاربران و تراکنش‌ها استفاده می‌کنند

3. غبر قابل تغییر بودن: اطلاعات ثبت شده در بلاکچین (پایه‌گذار بیشتر ارزهای دیجیتال) تغییر ناپذیر است و هرگونه تغییر در آن نیازمند توافق اکثریت شبکه است.

4. توزیع شده: اطلاعات در یک شبکه توزیع شده ذخیره می‌شود، به طوری که هیچ نهاد مرکزی کنترل کاملی بر آن ندارد. 

5.  قابلیت رد یابی: برخی از ارزهای دیجیتال، مانند بیت کوین، امکان ردیابی تراکنش‌ها را فراهم می‌کنند، در حالی که برخی دیگر، مانند مونرو، تمرکز بیشتری بر روی حریم خصوصی دارند.

در کل، رمزنگاری ارز دیجیتال به کاربران این امکان را می‌دهد که با اطمینان و امنیت بیشتری در فضای دیجیتال فعالیت کنند.

الگوریتم رمز نگاری ارزهای دیجیتال:

• الگوریتم رمز نگاری ارزهای دیجیتال : الگوریتم‌های رمزنگاری در ارزهای دیجیتال نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند و امنیت، حریم خصوصی و یکپارچگی تراکنش‌ها را تضمین می‌کنند. در زیر به برخی از مهم‌ترین الگوریتم‌های رمزنگاری که در ارزهای دیجیتال استفاده می‌شوند، اشاره می‌کنم:

• SHA-256: این الگوریتم یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های هش است و توسط بیت‌کوین استفاده می‌شود.

• SHA-256: یک تابع هش یک‌طرفه است که ورودی را به یک خروجی ۲۵۶ بیتی تبدیل می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که تغییرات کوچک در ورودی، خروجی را به‌طور کامل تغییر دهد.

• Scrypt :این الگوریتم به‌ویژه در ارزهایی مانند لایت‌کوین استفاده می‌شود.Scrypt طراحی شده است تا به حافظه بیشتری نیاز داشته باشد و این امر باعث می‌شود که استخراج آن در برابر حملات ASICمقاوم‌تر باشد.

• Ethash این الگوریتم مربوط به اتریوم است و هدف آن ایجاد یک الگوریتم استخراج مقاوم در برابرASICاست. Ethash به استخراج‌کنندگان اجازه می‌دهد که با استفاده از سخت‌افزارهای رایانه‌ای معمولی، به استخراج بپردازند.

• X11 :این الگوریتم ترکیبی از ۱۱ الگوریتم هش مختلف است و به‌عنوان الگوریتم استخراج دوج‌کوین و برخی دیگر از ارزها استفاده می‌شود. این الگوریتم از امنیت بیشتری برخوردار است و مصرف انرژی کمتری دارد.

• ECDSA:الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی))

این الگوریتم برای تولید کلیدهای عمومی و خصوصی و همچنین برای امضای دیجیتال تراکنش‌ها استفاده می‌شود. بیت‌کوین و بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر از ECDSA  برای تأیید هویت و امنیت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند

• AES‌ الگوریتم رمزنگاری پیشرفته: در برخی از پروتکل‌ها و کیف‌پول‌های دیجیتال برای رمزگذاری داده‌ها و اطلاعات حساس از AES استفاده می شود. 

این الگوریتم‌ها به همراه پروتکل‌های مختلف امنیتی، پایه‌گذار امنیت و کارایی ارزهای دیجیتال هستند و به‌طور مداوم در حال توسعه و بهبود هستند

الگوریتم استخراج یا  ماینینیگ Mining:

 استخراج ارز دیجیتال:  ماینیگ یا استخراج ارز دیجیتال به فرآیندی گفته می‌شود که طی آن تراکنش‌های ارزهای دیجیتال در شبکه‌های بلاک‌چین تأیید شده و به ثبت می‌رسند. در این فرآیند، از قدرت پردازش کامپیوترها برای حل مسائل پیچیده ریاضی استفاده می‌شود. هنگامی که یک ماینر (استخراج‌کننده) موفق به حل این مسائل می‌شود، می‌تواند بلوکی از تراکنش‌ها را به زنجیره بلوک اضافه کند و به عنوان پاداش، ارز دیجیتال جدیدی دریافت کند.

الگوریتم استخراج ارز دیجیتال چیست؟

استخراج ارزهای دیجیتال به فرآیند تأیید تراکنش‌ها و افزودن آنها به دفتر کل عمومی (بلوکچین) اشاره دارد. الگوریتم‌های استخراج معمولاً بر اساس نوع ارز دیجیتال و پروتکل مربوط به آن متفاوت هستند.