گراوت: یک دفتر کل عمومی غیرمتمرکز همتا به همتا برای ارزهای فیات

فهرست مطالب

1 مقدمه

سیستم‌های مالی سنتی برای ثبت تراکنش‌ها به اشخاص ثالث مورد اعتماد متکی هستند که هزینه‌های قابل توجهی در بر دارد و نقاط کنترل متمرکز ایجاد می‌کند. گراوت یک دفتر کل عمومی کاملاً غیرمتمرکز همتا به همتا ارائه می‌دهد که نیاز به چنین واسطه‌هایی را از بین می‌برد و در عین حال سازگاری با سیستم‌های ارز فیات را حفظ می‌کند. برخلاف اثبات کار پرمصرف بیت‌کوین، گراوت یک مکانیسم اجماع جدید به نام اثبات جمعیت معرفی می‌کند که اعتبارسنجی کارآمد تراکنش را در دستگاه‌های مصرفی مانند تلفن‌های هوشمند امکان‌پذیر می‌سازد.

2 چشم‌انداز گراوت

گراوت هدف ایجاد یک مدل کسب‌وکار جایگزین برای تراکنش‌های اقتصاد واقعی را دنبال می‌کند و مزیت‌های رقابتی نسبت به مدل‌های سنتی تک‌حزبی با هزینه‌های تراکنش بالا ارائه می‌دهد.

2.1 عدم تمرکز اقتصادی

گراوت با اجازه دادن به هر فرد برای مشارکت از طریق نصب GruutApp روی تلفن هوشمند، عدم تمرکز اقتصادی واقعی را ممکن می‌سازد. این سیستم توزیع برابر پاداش را بدون توجه به سهم یا قدرت محاسباتی تضمین می‌کند و از تمرکز جمع‌آوری کارمزد که در حال حاضر بر پردازشگرهای پرداخت شخص ثالث حاکم است، جلوگیری می‌کند.

2.2 دفتر کل برای اقتصاد واقعی

این پلتفرم به گونه‌ای طراحی شده که با دولت‌ها سازگار و با سیستم‌های مالی قانونی موجود compatible باشد. گراوت بر شفافیت اقتصادی تأکید دارد تا ادغام با تراکنش‌های سنتی ارز فیات را تسهیل کند و در عین حال مزایای فناوری بلاکچین را حفظ نماید.

3 معماری فنی

3.1 اجماع اثبات جمعیت

اثبات جمعیت نمونه‌ای از اثبات همکاری عمومی است که تراکنش‌ها را بر اساس تنوع شرکت‌کنندگان به جای قدرت محاسباتی اعتبارسنجی می‌کند. این رویکرد به گراوت امکان می‌دهد تا با حداقل مصرف انرژی به اجماع دست یابد و در عین حال امنیت در برابر بازیگران مخرب را حفظ کند.

3.2 مبانی ریاضی

الگوریتم اجماع از مبانی رمزنگاری شامل موارد زیر استفاده می‌کند:

تابع تصادفی قابل تأیید: $V = H(sk, input)$ که در آن $sk$ کلید مخفی و $H$ یک تابع درهم‌سازی رمزنگاری است.

تحمل خطای بیزانس: این سیستم می‌تواند تا $f$ گره معیوب را در شبکه‌ای با $3f+1$ گره تحمل کند و امنیت در برابر رفتار مخرب را تضمین نماید.

4 نتایج آزمایشی

آزمایش‌ها نشان داد که گراوت به توان عملیاتی تراکنش بیش از 1000 تراکنش در ثانیه روی تلفن‌های هوشمند مصرفی با تأخیر کمتر از 2 ثانیه دست می‌یابد. مصرف انرژی در هر گره 0.5 وات اندازه‌گیری شد، در مقایسه با 500 وات برای هر گره بیت‌کوین برای عملیات مشابه. شبکه در طول آزمایش‌های استرس با وجود نرخ تغییر 35 درصدی گره‌ها، پایداری خود را حفظ کرد.

5 پیاده‌سازی کد

class GruutConsensus:
    def validate_transaction(self, tx, population_set):
        # تأیید امضای تراکنش
        if not self.verify_signature(tx):
            return False
        
        # بررسی اجماع جمعیت
        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):
        # استفاده از تابع تصادفی قابل تأیید برای انتخاب اعتبارسنج‌ها
        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 کاربردهای آینده

فناوری گراوت کاربردهای بالقوه‌ای در سیستم‌های پرداخت خرد، حواله‌های فرامرزی، توزیع مزایای دولتی و مالی زنجیره تأمین دارد. طراحی کم‌مصرف آن را برای تراکنش‌های دستگاه‌های اینترنت اشیاء و بازارهای در حال توسعه با زیرساخت محدود مناسب می‌سازد.

7 تحلیل اصلی

گراوت نشان‌دهنده یک تکامل مهم در طراحی بلاکچین با پرداختن به دو محدودیت حیاتی سیستم‌های موجود است: ناکارآمدی انرژی و ناسازگاری با ارزهای فیات. مکانیسم اجماع اثبات جمعیت نشان‌دهنده فاصله گرفتن از هر دو مدل اثبات کار و اثبات سهام است و از سیستم‌های هویت غیرمتمرکز مانند ION مایکروسافت و توابع تصادفی قابل تأیید استفاده شده در پروتکل اجماع آلگوراند الهام گرفته است. این رویکرد با تحقیقات اخیر در زمینه فناوری‌های بلاکچین پایدار، مانند کار ووکولیچ و همکاران در مورد پروتکل‌های اجماع با ردپای انرژی минимаی، همسو است.

در مقایسه با استخراج پرمصرف انرژی بیت‌کوین که سالانه تقریباً 91 تراوات ساعت مصرف می‌کند (شاخص مصرف برق بیت‌کوین کمبریج)، طراحی سازگار با تلفن هوشمند گراوت می‌تواند مصرف انرژی را 99.9 درصد کاهش دهد. این امر گراوت را مشابه ابتکارات بلاکچین سبز نوظهور مانند اثبات فضا-زمان شبکه چیا قرار می‌دهد، اما با دسترسی بیشتر برای کاربران روزمره.

ادغام با سیستم‌های ارز فیات به نگرانی‌های مقرراتی که پذیرش بلاکچین در مالی سنتی را محدود کرده است، می‌پردازد. برخلاف ارزهای رمزنگاری شده متمرکز بر حریم خصوصی که با بررسی مقرراتی مواجه هستند (همانطور که در راهنمایی FATF در مورد دارایی‌های مجازی بحث شده است)، ویژگی‌های شفافیت گراوت امکان انطباق با الزامات مبارزه با پول‌شویی را فراهم می‌کند و در عین حال حریم خصوصی کاربر را از طریق اثبات‌های دانش صفر در جای مناسب حفظ می‌نماید.

چالش‌های فنی در مقیاس‌پذیری مکانیسم اثبات جمعیت به حجم تراکنش‌های جهانی در حالی که عدم تمرکز حفظ می‌شود، باقی می‌ماند. این سیستم باید از طریق تأیید هویت قوی در برابر حملات سیبیل مقاومت کند، که احتمالاً از چارچوب‌های هویت خودمختار مانند ساورین بهره می‌برد. توسعه آینده باید بر تأیید رسمی ویژگی‌های امنیتی پروتکل اجماع، مشابه رویکرد اتخاذ شده در تأیید پروتکل تزوس، متمرکز شود.

8 مراجع

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.