Gruut: سجل عام لا مركزي بالكامل للعملات الورقية في شبكة الند للند

جدول المحتويات

1 المقدمة

تعتمد الأنظمة المالية التقليدية على أطراف ثالثة موثوقة لتسجيل المعاملات، مما يتسبب في تكاليف كبيرة ويخلق نقاط تحكم مركزية. تقدم Gruut سجلًا عامًا لا مركزيًا بالكامل للند للند يلغي الحاجة إلى مثل هذه الوساطة مع الحفاظ على التوافق مع أنظمة العملات الورقية. على عكس إثبات العمل كثيف الاستهلاك للطاقة في Bitcoin، تقدم Gruut آلية إجماع جديدة تسمى إثبات السكان تتيح التحقق الفعال من المعاملات على الأجهزة الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية.

2 رؤية Gruut

تهدف Gruut إلى إنشاء نموذج عمل بديل لمعاملات الاقتصاد الحقيقي، مما يوفر مزايا تنافسية على نماذج الطرف الواحد التقليدية ذات تكاليف المعاملات المرتفعة.

2.1 اللامركزية الاقتصادية

تمكن Gruut اللامركزية الاقتصادية الحقيقية من خلال السماح لأي شخص بالمشاركة عن طريق تثبيت GruutApp على الهاتف الذكي. يضمن النظام توزيع المكافآت بالتساوي بغض النظر عن الحصة أو قوة الحوسبة، مما يمنع تركيز تحصيل الرسوم الذي يهيمن حاليًا على معالجات الدفع من الأطراف الثالثة.

2.2 سجل للاقتصاد الحقيقي

تم تصميم المنصة لتكون صديقة للحكومات ومتوافقة مع الأنظمة المالية القانونية القائمة. تؤكد Gruut على الشفافية الاقتصادية لتسهيل التكامل مع معاملات العملات الورقية التقليدية مع الحفاظ على فوائد تقنية البلوكشين.

3 البنية التقنية

3.1 إجماع إثبات السكان

إثبات السكان هو نموذج من إثبات التعاون العام الذي يتحقق من صحة المعاملات بناءً على تنوع المشاركين بدلاً من القوة الحسابية. تمكن هذه الطريقة Gruut من تحقيق الإجماع باستهلاك طاقة minimal مع الحفاظ على الأمان ضد الجهات الخبيثة.

3.2 الأساس الرياضي

تستخدم خوارزمية الإجماع دوال تشفير أساسية تشمل:

دالة عشوائية قابلة للتحقق: $V = H(sk, input)$ حيث $sk$ هو المفتاح السري و $H$ هي دالة تجزئة تشفيرية.

تحمل خطأ البيزنطية: يمكن للنظام تحمل ما يصل إلى $f$ عقدة معيبة في شبكة مكونة من $3f+1$ عقدة، مما يضمن الأمان ضد السلوك الخبيث.

4 النتائج التجريبية

أظهر الاختبار أن Gruut يحقق معدل إنتاجية للمعاملات يزيد عن 1000 معاملة في الثانية على الهواتف الذكية الاستهلاكية مع زمن انتقال أقل من ثانيتين. تم قياس استهلاك الطاقة عند 0.5 واط لكل عقدة، مقارنة بـ 500 واط لكل عقدة في Bitcoin لعمليات مماثلة. حافظت الشبكة على الاستقرار مع معدل تغيير يصل إلى 35% للعقد أثناء اختبارات الضغط.

5 تنفيذ الكود

class GruutConsensus:
    def validate_transaction(self, tx, population_set):
        # التحقق من توقيع المعاملة
        if not self.verify_signature(tx):
            return False
        
        # التحقق من إجماع السكان
        consensus_threshold = len(population_set) * 2 // 3
        approvals = self.collect_approvals(tx, population_set)
        
        return len(approvals) >= consensus_threshold
    
    def select_validators(self, population, block_height):
        # استخدام الدالة العشوائية القابلة للتحقق لاختيار المدققين
        seed = hash(block_height + previous_block_hash)
        selected = []
        
        for participant in population:
            if self.vrf(participant.private_key, seed) < threshold:
                selected.append(participant)
        
        return selected

6 التطبيقات المستقبلية

تتمتع تقنية Gruut بتطبيقات محتملة في أنظمة الدفع الصغير، والحوالات عبر الحدود، وتوزيع مزايا الحكومة، وتمويل سلسلة التوريد. يجعل التصميم منخفض الطاقة مناسبًا لمعاملات أجهزة إنترنت الأشياء والأسواق الناشئة ذات البنية التحتية المحدودة.

7 التحليل الأصلي

تمثل Gruut تطورًا كبيرًا في تصميم البلوكشين من خلال معالجة قيدين حرجين في الأنظمة الحالية: عدم كفاءة الطاقة وعدم التوافق مع العملات الورقية. تمثل آلية إجماع إثبات السكان انحرافًا عن كل من نموذجي إثبات العمل وإثبات الحصة، مستوحاة من أنظمة الهوية اللامركزية مثل ION من Microsoft والدوال العشوائية القابلة للتحقق المستخدمة في بروتوكول إجماع Algorand. تتماشى هذه الطريقة مع الأبحاث الحديثة في تقنيات البلوكشين المستدامة، مثل عمل Vukolić وزملاؤه حول بروتوكولات الإجماع ذات البصمة الطاقة الدنيا.

مقارنة بالتعدين كثيف الاستهلاك للطاقة في Bitcoin الذي يستهلك حوالي 91 تيراواط ساعي سنويًا (مؤشر كامبريدج لاستهلاك الكهرباء في Bitcoin)، يمكن لتصميم Gruut المتوافق مع الهواتف الذكية أن يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 99.9%. هذا يضع Gruut في مكانة مشابهة لمبادرات البلوكشين الخضراء الناشئة مثل إثبات الزمان-المساحة في Chia Network، ولكن مع إمكانية وصول أكبر للمستخدمين العاديين.

يعالج التكامل مع أنظمة العملات الورقية المخاوف التنظيمية التي حدت من اعتماد البلوكشين في التمويل التقليدي. على عكس العملات المشفرة التي تركز على الخصوصية وتواجه التدقيق التنظيمي (كما نوقش في توجيهات FATF حول الأصول الافتراضية)، تمكن ميزات الشفافية في Gruut من الامتثال لمتطلبات مكافحة غسل الأموال مع الحفاظ على خصوصية المستخدم من خلال براهين المعرفة الصفرية حيثما كان ذلك مناسبًا.

لا تزال هناك تحديات تقنية في توسيع نطاق آلية إثبات السكان لاستيعاب أحجام المعاملات العالمية مع الحفاظ على اللامركزية. يجب على النظام مقاومة هجمات سايبيل من خلال التحقق القوي من الهوية، مستمدًا بشكل محتمل من أطر الهوية الذاتية السيادية مثل Sovrin. يجب أن يركز التطوير المستقبلي على التحقق الرسمي لخصائص أمان بروتوكول الإجماع، على غرار النهج المتبع في التحقق من بروتوكول Tezos.

8 المراجع

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
2. Micali, S. (2016). Algorand: The Efficient and Democratic Ledger. arXiv:1607.01341.
3. Vukolić, M. (2015). The Quest for Scalable Blockchain Fabric: Proof-of-Work vs. BFT Replication. Springer.
4. Cambridge Centre for Alternative Finance. (2023). Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index.
5. Financial Action Task Force. (2019). Guidance on Digital Identity.
6. Zhu et al. (2022). Energy-Efficient Consensus Mechanisms for Blockchain. IEEE Transactions on Sustainable Computing.