FIBER POOL: معماری چند بلاک‌چینی برای استخراج غیرمتمرکز

فهرست مطالب

• 1. مقدمه
• 2. کارهای مرتبط
  • 2.1 استخرهای استخراج متمرکز
  • 2.2 P2Pool
  • 2.3 Smart Pool
• 3. معماری FIBER POOL
  • 3.1 طراحی سه زنجیره‌ای
  • 3.2 تأیید سهم
  • 3.3 طرح پرداخت
• 4. پیاده‌سازی فنی
  • 4.1 مبانی ریاضی
  • 4.2 پیاده‌سازی کد
• 5. نتایج آزمایشی
• 6. کاربردهای آینده
• 7. مراجع
• 8. تحلیل انتقادی

1. مقدمه

سیستم‌های بلاک‌چین مبتنی بر اثبات کار (PoW) مانند بیت‌کوین برای امنیت به استخراج متکی هستند، اما ماینرها به دلیل توزیع نمایی زمان‌های تولید بلاک با بی‌ثباتی درآمد مواجه می‌شوند. زمان مورد انتظار تا دریافت پاداش بلاک $T/\alpha$، با واریانس $T^2/\alpha^2$ است، که در آن $\alpha$ نسبت نرخ هش ماینر و $T$ میانگین فاصله تولید بلاک است. این امر برای ماینرهای کوچک نوسان درآمد قابل توجهی ایجاد می‌کند.

2. کارهای مرتبط

2.1 استخرهای استخراج متمرکز

استخرهای استخراج سنتی نرخ هش را متمرکز می‌کنند، که اصول غیرمتمرکزسازی بلاک‌چین را تضعیف کرده و نقاط شکست واحد ایجاد می‌کنند.

2.2 P2Pool

اولین استخر استخراج غیرمتمرکز که از یک زنجیره جانبی سهم استفاده می‌کند. با محدودیت‌های مقیاس‌پذیری و آسیب‌پذیری‌های امنیتی در مراحل اولیه هنگامی که نرخ هش پایین است، مواجه می‌شود.

2.3 Smart Pool

از قراردادهای هوشمند زنجیره اصلی با تأیید احتمالی از طریق درختان مرکل استفاده می‌کند. به دلیل طرح پرداخت Pay-Per-Share از کارمزدهای بالا و عدم تعادل بودجه رنج می‌برد.

3. معماری FIBER POOL

3.1 طراحی سه زنجیره‌ای

FIBER POOL از سه بلاک‌چین به هم پیوسته استفاده می‌کند: قرارداد هوشمند زنجیره اصلی برای حاکمیت، زنجیره ذخیره‌سازی برای داده‌های سهم، و زنجیره فرزند برای توزیع پاداش با کارایی هزینه.

3.2 تأیید سهم

تأیید سهم محلی توسط ماینرها ازدحام زنجیره اصلی را کاهش می‌دهد. زنجیره ذخیره‌سازی اشتراک‌گذاری کارآمد داده را در حین حفظ امنیت امکان‌پذیر می‌سازد.

3.3 طرح پرداخت

طرح تناسبی FIBER POOL تعادل بودجه و سازگاری انگیزشی را در حین حفظ ثبات پاداش تضمین می‌کند.

4. پیاده‌سازی فنی

4.1 مبانی ریاضی

احتمال یافتن یک بلاک توسط یک ماینر از توزیع پواسون با پارامتر $\lambda = \alpha/T$ پیروی می‌کند. تأیید سهم از هش کردن رمزنگاری استفاده می‌کند: $H(share) < target_{share}$ که در آن $target_{share} > target_{block}$.

4.2 پیاده‌سازی کد

class FiberPool:
    def __init__(self, main_chain, storage_chain, child_chain):
        self.main_contract = main_chain
        self.storage = storage_chain
        self.child = child_chain
    
    def submit_share(self, share, proof):
        # تأیید محلی اول
        if self.verify_share_locally(share, proof):
            self.storage.store_share(share)
            return True
        return False
    
    def verify_share_locally(self, share, proof):
        return hash(share + proof) < SHARE_TARGET

5. نتایج آزمایشی

آزمایش‌ها نشان می‌دهند FIBER POOL در مقایسه با Smart Pool کارمزدها را 68% کاهش می‌دهد در حالی که امنیت را حفظ می‌کند. معماری سه زنجیره‌ای مقیاس‌پذیری خطی با افزایش مشارکت ماینرها را نشان می‌دهد.

6. کاربردهای آینده

معماری FIBER POOL می‌تواند به برنامه‌های مالی غیرمتمرکز (DeFi)، انتقال دارایی‌های بین زنجیره‌ای و سیستم‌های حاکمیت چند زنجیره‌ای گسترش یابد. مفهوم زنجیره فرزند با راه‌حل‌های مقیاس‌گذاری لایه-2 اتریوم همسو است.

7. مراجع

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
2. Gervais, A. et al. (2016). On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains
3. Eyal, I. (2015). The Miner's Dilemma
4. Rosenfeld, M. (2011). Analysis of Bitcoin Pooled Mining Reward Systems
5. Buterin, V. (2014). Ethereum White Paper

8. تحلیل انتقادی

نکته اصلی: FIBER POOL در اصل به دنبال یافتن نقطه تعادل جدیدی در سه‌گانه غیرممکن بلاک‌چین (غیرمتمرکزسازی، امنیت، مقیاس‌پذیری) است، اما پیچیدگی معماری سه زنجیره‌ای ممکن است بزرگترین مانع برای پذیرش آن باشد.

زنجیره منطقی: از استخرهای متمرکز → P2Pool → Smart Pool → FIBER POOL،矛盾 هسته‌ای پیشرفت فنی همیشه این بوده است که 'چگونه می‌توان هزینه تراکنش را در حین حفظ غیرمتمرکزسازی کاهش داد'. FIBER POOL با انتقال کار تأیید به سطح محلی و جداسازی ذخیره‌سازی داده از تسویه‌حساب، به طور نظری از گلوگاه نسل‌های قبلی عبور کرده است. اما همانطور که انتقال اتریوم از PoW به PoS ثابت کرد، پیچیدگی معماری اغلب با ریسک امنیتی نسبت مستقیم دارد.

نقاط قوت و ضعف: بزرگترین نقطه قوت در ایده طراحی تقسیم کار سه زنجیره‌ای نهفته است - این از زنجیره جانبی صرف یا کانال‌های حالت دقیق‌تر است. زنجیره ذخیره‌سازی مخصوص پردازش تأیید داده، زنجیره فرزند متمرکز بر تراکنش‌های خرد، و زنجیره اصلی مسئول تسویه‌حساب نهایی، این مدل 'تقسیم کار تخصصی' در تحقیقات لایه‌بندی بلاک‌چین مایکروسافت نیز مشابه آن论述 شده است. اما نقطه ضعف آشکار این است: راه‌اندازی اولیه به قدرت محاسباتی کافی برای پشتیبانی از امنیت زنجیره ذخیره‌سازی نیاز دارد، که دقیقاً همان دامی است که اکثر پروژه‌های جدید در آن می‌میرند. علاوه بر این، 'تأیید محلی' ذکر شده در مقاله اگرچه در هزینه صرفه‌جویی می‌کند، اما ممکن است آسیب‌پذیری حملات سیبیل را معرفی کند، که در شبکه Tor و سیستم‌های اولیه BitTorrent درس‌های تلخی از آن وجود دارد.

نتیجه‌گیری عملی: برای سرمایه‌گذاران، باید توجه داشت که آیا تیم دارای تجربه توسعه بین زنجیره‌ای (مانند سابقه Cosmos/Polkadot) است یا خیر. برای توسعه‌دهندگان، می‌توان اولویت را بر پیاده‌سازی رابط‌های سازگاری با استخرهای موجود برای کاهش هزینه مهاجرت قرار داد. برای محققان، نیاز به تأیید بیشتر استحکام طرح پرداخت آن در سطح نظریه بازی‌ها وجود دارد -毕竟 سقوط Mt. Gox به ما یادآوری می‌کند که بهترین فناوری نیز نمی‌تواند جایگزین نقص مدل اقتصادی شود.