ब्लॉकचेन में सर्वसम्मति एल्गोरिदम

क्रिप्टोकरेंसी नेटवर्क कार्य के संगठन में एक-दूसरे से भिन्न होते हैं। चूँकि यहाँ विकेंद्रीकरण है, इसलिए एक वितरित रजिस्ट्री लागू करना आवश्यक है। यह अतिरिक्त लागत से बचते हुए लेनदेन का मिलान करने के लिए आवश्यक है।

इस लेख में, हम लोकप्रिय ब्लॉकचेन एल्गोरिदम पर ध्यान केंद्रित करेंगे, ताकि उनके कार्यों और प्रदर्शन तथा सुरक्षा को प्रभावित करने वाले कारकों को समझा जा सके।

ब्लॉकचेन कंसेंसस एल्गोरिदम क्या है?

कंसेंसस मैकेनिज्म एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके माध्यम से किसी नेटवर्क के सभी पीयर्स वितरित रजिस्ट्री की वर्तमान स्थिति पर एक सामान्य सहमति पर पहुँचते हैं। इस प्रकार, कंसेंसस एल्गोरिदम ब्लॉकचेन नेटवर्क में विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं और वितरित कंप्यूटिंग वातावरण में अज्ञात साझेदारों के बीच भरोसेमंद संबंध स्थापित करते हैं। एक परस्पर-सहमत प्रोटोकॉल यह सुनिश्चित करता है कि ब्लॉकों की श्रृंखला में जोड़ा गया प्रत्येक नया ब्लॉक उस श्रृंखला के सभी नोड्स द्वारा सहमति से स्वीकार की गई सत्यता का एकमात्र संस्करण हो। ब्लॉकचेन के कंसेंसस मॉडल कुछ विशिष्ट लक्ष्यों से बने होते हैं, जैसे सहमति तक पहुँचना, सहयोग, नोड समानता, और वार्ता प्रक्रिया में प्रत्येक नोड की अनिवार्य भागीदारी। इस प्रकार, कंसेंसस एल्गोरिदम का उद्देश्य एक साझा सहमति ढूँढना है, जो पूरे नेटवर्क के लिए लाभकारी हो। इसके अलावा, यह एल्गोरिदम निम्नलिखित लागू करता है:

• ब्लॉकों के निर्माण की आवृत्ति;
• अतिरिक्त धनराशि कट जाने के जोखिम से बचाव;
• ब्लॉक में मौजूद डेटा की जाँच।

सरल शब्दों में, कंसेंसस एल्गोरिदम विकेंद्रीकृत नेटवर्क में त्रुटियों से बचाता है। इसके अलावा, इस मैकेनिज्म का कार्य सभी प्रतिभागियों के लिए पारस्परिक रूप से लाभकारी स्थितियाँ लागू करना है।

कंसेंसस एल्गोरिदम: प्रकार

डिजिटल कॉइन्स विभिन्न ब्लॉकचेन पर विकसित किए जाते हैं। उन ब्लॉकचेन पर कंसेंसस एल्गोरिदम भी अलग-अलग होते हैं।

क्रिप्टोकरेंसी बाज़ार का 90% से अधिक भाग तीन मुख्य समन्वित एल्गोरिदम पर आधारित है:

Proof of Work (PoW)

Proof of Stake (PoS)

Delegated Proof of Stake (DPoS)

हालाँकि, हम केवल मूलभूत मैकेनिज्म ही नहीं, बल्कि कुछ अन्य को भी देखेंगे, जो भले ही कई प्रोजेक्ट्स द्वारा अपनाए नहीं गए हों, फिर भी खोजने के लिए बहुत रोचक हैं और हमारे भविष्य में बड़ी भूमिका निभा सकते हैं।

1. Proof of Work (PoW)

यह कंसेंसस एल्गोरिदम उस माइनर का चयन करने के लिए उपयोग किया जाता है जो श्रृंखला में अगला ब्लॉक जनरेट करेगा। Bitcoin, Litecoin, और ब्लॉकचेन उद्योग के कई अन्य दिग्गज अपने कार्य में PoW का उपयोग करते हैं। इस एल्गोरिदम का मुख्य विचार ब्लॉकचेन द्वारा उत्पन्न एक जटिल यादृच्छिक गणितीय समस्या को हल करना और उसका समाधान प्रसारित करना है। इस एल्गोरिदम की विशेषता समस्या को हल करने की जटिलता है, लेकिन इसे आसानी से पुनः जाँचा जा सकता है। इस गणितीय पहेली के लिए बहुत अधिक कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होती है, और इसलिए जो नोड पहले पहेली हल कर लेता है, वही अगला ब्लॉक बना पाता है। PoW यह सुनिश्चित करने का प्रयास करता है कि नेटवर्क पर हमला अत्यधिक महँगा हो और इसके लिए उच्च ऊर्जा लागत लगे, क्योंकि माइनर मीटरिंग और नेटवर्क सुरक्षा सेवाएँ प्रदान करने के लिए ऊर्जा का उपभोग करते हैं। इस मैकेनिज्म की कमियों में सीमित स्केलेबिलिटी और कम थ्रूपुट शामिल हैं।

2. Proof of Stake (PoS)

शायद यह PoW का सबसे सामान्य विकल्प है: हाल ही में Ethereum ने भी PoW से PoS कंसेंसस में स्थानांतरित किया है। इस प्रकार के कंसेंसस एल्गोरिदम में, जटिल पहेली को हल करने के लिए महंगे उपकरणों में निवेश करने के बजाय, तथाकथित वैलिडेटर नेटवर्क कॉइन्स में निवेश करते हैं, और अपने कॉइन्स के एक हिस्से को दाँव (staking) के रूप में लॉक कर देते हैं। इसके बाद, सभी वैलिडेटर ब्लॉकों की जाँच करना शुरू करते हैं, उस ब्लॉक पर दाँव लगाते हुए जिसे वे श्रृंखला में जोड़े जाने योग्य मानते हैं। ब्लॉकचेन में वास्तव में जोड़े गए ब्लॉकों के आधार पर, सभी वैलिडेटर अपनी रेट्स के अनुपात में पुरस्कार प्राप्त करते हैं, और उनकी हिस्सेदारी उसी अनुसार बढ़ जाती है। अंततः, नया ब्लॉक बनाने के लिए, वैलिडेटर का चयन नेटवर्क में उसकी आर्थिक हिस्सेदारी के आधार पर किया जाता है। इस प्रकार, PoS एल्गोरिदम प्रोत्साहन तंत्र के माध्यम से वैलिडेटर्स को कंसेंसस तक पहुँचने के लिए प्रेरित करता है। इस मैकेनिज्म के लाभों में आधार स्तर पर बढ़ी हुई स्केलेबिलिटी और PoW की तुलना में संभावित ऊर्जा बचत शामिल है। इसके नुकसान में केंद्रीकरण का जोखिम शामिल है, जो बदले में सुरक्षा में कमी लाता है। Ethereum, Peercoin, Lisk, PIVX, और अन्य ब्लॉकचेन PoS पर काम करते हैं।

3. Delegated Proof Of Stake (DPoS)

DPoS मैकेनिज्म, PoS का एक विकसित रूप है, लेकिन यह मतदान प्रणालियों पर आधारित एक अलग प्रकार का कंसेंसस एल्गोरिदम है। जाँच करने के लिए अलग-अलग नोड्स को यादृच्छिक रूप से चुनने के बजाय, टोकन धारक समुदाय अपनी हिस्सेदारी (दाँव) का उपयोग करके चुने गए भरोसेमंद नोड्स, जिन्हें अक्सर delegates कहा जाता है, पर मतदान करता है। वे लेनदेन की जाँच करने और नेटवर्क बनाए रखने के लिए ज़िम्मेदार होते हैं, और उन्हें बदले में लेनदेन शुल्क का एक हिस्सा मिलता है। DPoS की तुलना प्रतिनिधि लोकतंत्र से की जा सकती है - प्रतिभागी अपने behalf पर नेटवर्क की रक्षा करने के लिए एक भरोसेमंद प्रतिनिधि को वोट देते हैं। यदि delegates अधिकांश हितधारकों के हितों के विरुद्ध कार्य करते हैं, तो मतदाता उन्हें बदल सकते हैं। DPoS एल्गोरिदम का आविष्कार Dan Larimer ने किया था और इसका उपयोग उन प्रोजेक्ट्स में किया जाता है जिनकी शुरुआत यहीं से हुई, जैसे BitShares, Steem, और EOS, लेकिन यह Tezos और Ark जैसे अन्य नेटवर्कों में भी माँग में है। DPoS के लाभ हैं उच्च स्केलेबिलिटी और मुद्रास्फीति का व्यापक प्रसार (वैलिडेटर्स के बीच नए-छपे टोकन्स का अधिक समान वितरण), और कमियाँ हैं अपर्याप्त सुरक्षा तथा नेटवर्क में केंद्रीकरण की निरंतर प्रवृत्ति।

4. Proof of Elapsed Time (PoET)

PoET सबसे निष्पक्ष कंसेंसस एल्गोरिदमों में से एक है, जो अगले ब्लॉक का चयन केवल ईमानदार तरीकों से करता है। इसका व्यापक उपयोग कई निजी और कॉर्पोरेट ब्लॉकचेन में होता है, विशेष रूप से Hyperledger में। इस एल्गोरिदम में, नेटवर्क का प्रत्येक वैलिडेटर अपने ब्लॉक को बनाने का वास्तविक अवसर प्राप्त करता है। सभी नोड्स यादृच्छिक समय तक प्रतीक्षा करके और अपने प्रतीक्षा समय की स्वीकृति को ब्लॉक में जोड़कर ऐसा करते हैं। बनाए गए ब्लॉकों को नेटवर्क में शेष प्रतिभागियों द्वारा विचार हेतु भेजा जाता है। विजेता वह वैलिडेटर होता है जिसका proof भाग में टाइमर मान सबसे छोटा होता है। विजेता वैलिडेटर का नोड ब्लॉक ब्लॉकचेन में जोड़ा जाता है। एल्गोरिदम में अतिरिक्त जाँचें होती हैं ताकि कोई विशेष नोड हमेशा चुनाव जीतकर सबसे कम टाइमर मान न बना सके। लाभों की बात करें तो: उच्च दक्षता और कम संसाधन-आवश्यकता; कमियों में — सुरक्षा का निम्न स्तर और प्रोसेसर के लिए निर्देशों का एक सेट विकसित करने वाले तृतीय पक्ष पर निर्भरता।

5. Proof of Authority (PoA)

PoA एक प्रतिष्ठा-आधारित कंसेंसस एल्गोरिदम है, जो ब्लॉक वैलिडेटर्स की पहचान और प्रतिष्ठा के मूल्य का उपयोग करता है। मार्च 2017 में, Gavin Wood के नेतृत्व वाली Ethereum विकास टीम ने Ethereum के Ropstein टेस्ट नेटवर्क पर स्पैम हमलों के समाधान के रूप में PoA का प्रस्ताव दिया। PoA, PoS जैसा दिखता है, अंतर केवल इतना है कि यहाँ वैलिडेटर सिक्कों के बजाय अपनी प्रतिष्ठा लगाते हैं। भरोसेमंद नोड्स/वैलिडेटर्स नेटवर्क लीडर्स द्वारा चुने जाते हैं, जिससे PoA केवल निजी ब्लॉकचेन के लिए उपयोगी होता है। इसका उपयोग VeChain Thor, Microsoft Azure, और अन्य में किया जाता है। फायदे: उच्च लेनदेन गति, स्केलेबिलिटी, और नेटवर्क रखरखाव की कम लागत। नुकसान: विकेंद्रीकरण का त्याग, और नेटवर्क प्रतिभागियों का संभावित दुर्भावनापूर्ण व्यवहार, जिसे रोकना लगभग असंभव है।

6. Proof of Capacity (PoC)

Proof of Capacity कंसेंसस में, वैलिडेटर महंगे उपकरणों में निवेश करने या कॉइन्स जलाने के बजाय अपनी हार्ड डिस्क स्पेस निवेश करते हैं। हार्ड ड्राइव पर स्थान जाँचने के साधन जितने अधिक होंगे, अगले ब्लॉक की माइनिंग करने और ब्लॉक के लिए पुरस्कार प्राप्त करने की उनकी संभावना उतनी ही अधिक होगी। ASICS के साथ कंप्यूटिंग के बजाय स्टोरेज का उपयोग करने से PoC पर आधारित ब्लॉकचेन कहीं अधिक ऊर्जा-कुशल होते हैं। PoC पर आधारित परियोजनाओं में Filecoin, Storj, और Burstcoin शामिल हैं। इस दृष्टिकोण का स्पष्ट लाभ ऊर्जा दक्षता है, जबकि कमियाँ हमलों के प्रति संवेदनशीलता के कारण अपर्याप्त सुरक्षा में निहित हैं।

अन्य कंसेंसस एल्गोरिदम भी हैं, जैसे:

• Proof of Activity;
• Proof of Space and Time;
• Proof of Weight;
• Proof of Storage;
• Proof of Importance;
• Proof of Participation;
• Proof of History;
• Leased Proof of Stake;
• Proof of Burn;
• Practical Byzantine Fault Tolerance.

लेकिन वर्तमान समय में उनका उपयोग अधिकतर निजी मामलों और नवाचारों से जुड़ा है, जो एक अलग लेख का विषय बन सकते हैं।

सारांश

प्रस्तुत प्रत्येक एल्गोरिदम की अपनी ताकतें और कमजोरियाँ हैं, साथ ही संभावित उपयोग भी हैं। इस दृष्टिकोण से देखने पर, यह मानना उचित है कि वे एक-दूसरे से प्रतिस्पर्धा नहीं करते। बिज़नेस नेटवर्क की आवश्यकता के अनुसार विवेकपूर्ण ढंग से एक का चुनाव करना महत्वपूर्ण है. 

PoW का कार्यान्वयन सुरक्षित और विकेंद्रीकृत है। PoW क्रिप्टोकरेंसी के लिए एक उत्कृष्ट कंसेंसस मैकेनिज्म है। हालाँकि, यह सोशल नेटवर्क्स और ब्लॉकचेन गेम्स के लिए बिल्कुल अनुपयुक्त है. 

उभरते हुए ब्लॉकचेन उद्योग में, नई ब्लॉकचेन आर्किटेक्चर खोजने के लिए अनुसंधान जारी रखना महत्वपूर्ण है। नए कंसेंसस मैकेनिज्म ब्लॉकचेन और विशेष रूप से क्रिप्टोकरेंसी तकनीक के उपयोग के लिए नए विकल्प खोलेंगे।