الگوریتم اثبات پوشش یا PoC یک مکانیسم توافقی است که روی پروتکل اجماع هلیوم ساخته شده است. در تقابل با PoW، این الگوریتم انرژی کمتری مصرف می‌کند. چرا؟ خوب، به این دلیل است که PoC از چندین کلید فرکانس‌های رادیویی (RF) استفاده می‌کند. به این ترتیب، RFهایی که با سرعت نور حرکت می‌کنند، به ماینرها و دستگاه‌های استخراج در شبکه اجازه می‌دهند تا از فضای موجود در هارد دیسک برای تصمیم‌گیری درباره حقوق استخراج و اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده کنند و همچنین آنها را به بلاک چین اضافه کنند.
اثبات کار ماینینگ و بیت کوین
ماینینگ به طور کلی به روشی اشاره دارد که بلاک چین ها شبکه های خود را حفظ می کنند. به عنوان مثال، ماینرهای بیت کوین سخت افزار تخصصی (معروف به ASIC) را برای پردازش تراکنش ها در شبکه اجرا می کنند. همانطور که کاربران تراکنش‌ها را ارسال می‌کنند، آن تراکنش‌ها به چیزی به نام mempool می‌روند، جایی که منتظر پردازش می‌شوند.
آنها با استفاده از سخت افزار تخصصی ASIC برای انجام سریع محاسبات ریاضی برای حل یک مسئله ریاضی به رقابت می پردازند. اولین ASIC که مشکل را حل می کند، حق پردازش بلوک تراکنش های بعدی را به دست می آورد که به نوبه خود به زنجیره (و در نتیجه اصطلاح بلاک چین) اضافه می شود.
این فرآیند به عنوان اثبات کار (POW) شناخته می‌شود زیرا ماینر برای به دست آوردن حق پردازش یا استخراج بلوک بعدی، باید کاری را انجام دهد. ماینرهای بیت کوین به عنوان پاداش استخراج یک بلوک جدید، دو نوع پاداش دریافت می کنند. اولین مورد پاداش بلوک است که بیت کوین جدید است. از سال 2022، پاداش بلاک 6.25 BTC است.
شکل دیگر پاداش، کارمزد تراکنش است که کارمزدی است که کاربران بیت کوین می پردازند تا تراکنش خود را در بلوک بعدی قرار دهند.
شاید در مورد عرضه ثابت بیت کوین 21 میلیون سکه شنیده باشید. هر چهار سال، اندازه پاداش بلوک به نصف کاهش می یابد، تا زمانی که تمام 21 میلیون سکه استخراج شود. (این اتفاق در حدود سال 2140 اتفاق خواهد افتاد)
اثبات سهام ماینینگ و اتریوم
اتریوم همچنین از POW برای حفظ اجماع استفاده می‌کند اما سخت افزارش متفاوت است، استخراج‌کنندگان اتریوم از واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) استفاده می‌کنند که اساساً کارت‌های گرافیکی برای رایانه‌ها هستند. آنها همچنین برای بازی، ویرایش ویدیو و سایر محاسبات پردازش فشرده مرتبط با گرافیک کامپیوتری استفاده می شوند.
در سال 2022، اتریوم از POW به اثبات سهام (POS) تغییر کرد. اعتبارسنجی POS (نه ماینرها) 32 اتر را در یک قرارداد هوشمند در ازای امکان اجرای یک گره که تراکنش های جدید را پردازش می کند کنار می گذارند. اعتبار دهندگان اتریوم با صدور اتر جدید به اضافه بخشی از کارمزد تراکنش ها پاداش دریافت می کنند. (بیشتر کارمزد تراکنش ها سوزانده می شود.)
هلیوم
قبل از اینکه به الگوریتم اثبات پوشش (POC) بپردازیم، اجازه دهید در مورد اصول اولیه هلیوم صحبت کنیم.
هلیوم یک بلاک چین است که از رمز اصلی خود، HNT، به عنوان ارز استفاده می کند. برخلاف بیت کوین و اتریوم که هدفشان ارائه پول دیجیتال غیرمتمرکز و قراردادهای هوشمند است، شبکه هلیوم یک شبکه غیرمتمرکز ارتباط بی سیم است.
ماینرها یک هات اسپات فیزیکی را راه‌اندازی می‌کنند که اساساً یک رایانه کوچک است که به اینترنت متصل می‌شود و دارای آنتنی برای برقراری ارتباط با هات اسپات‌های مجاور و دریافت داده‌های بی‌سیم است.
اولین مورد استفاده از هات اسپات هلیوم، انتقال داده برای دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) بود. یک دستگاه اینترنت اشیا چیزی شبیه زنگ درب هوشمند، یخچال یا مایکروویو شما (در صورت فعال بودن اینترنت)، حسگر رطوبت یا حتی یک ماشین خواهد بود.
این دستگاه ها از چیزی به نام LoRaWAN استفاده می کنند که مخفف عبارت Low Power, Wide Area Networking است. پروتکل LoRaWAN به طور خاص برای دستگاه های IoT بی سیم طراحی شده است.
مزیت LoRaWAN این است که برد بیشتری نسبت به پروتکل های بی سیم دیگر مانند Wi-Fi یا شبکه های سلولی دارد اما نقطه مقابل آن این است که توان انتقال داده کمتری دارد.
علاوه بر این، دستگاه‌های LoRaWAN معمولاً نیازی به پخش حجم زیادی از داده‌ها ندارند. آنها ممکن است چند بار در ساعت کمی داده ارسال کنند، برخلاف اینکه شما در خانه نشسته اید و در حین تماشای یک ویدیوی YouTube حجم عظیمی از داده را پخش می کنید.
الگوریتم اثبات پوشش دقیقا چیست؟
در ادامه توضیح الگوریتم اثبات پوشش بر اساس اسناد وب سایت هلیوم آمده است:
بلاک چین هلیوم از یک الگوریتم کاری جدید به نام الگوریتم “اثبات پوشش” (PoC) استفاده می کند تا تأیید کند که هات اسپات ها در جایی که ادعا می کنند قرار دارند. به عبارت دیگر، الگوریتم اثبات پوشش سعی می کند به طور مداوم تأیید کند که Hotspot ها صادقانه مکان خود و پوشش شبکه بی سیمی را که از آن مکان ایجاد می کنند نشان می دهند.
تفاوت بین اثبات کار و اثبات پوشش چیست؟
یک تفاوت بزرگ بین اثبات کار و الگوریتم اثبات پوشش این است که PoC سازگار با محیط زیست است. PoW از مقادیر زیادی برق برای استخراج سکه ها استفاده می کند که آن را به انرژی زیادی وابسته می کند، به خصوص که بیشتر برق از منابع انرژی مبتنی بر سوخت های فسیلی تامین می شود و یکی از عوامل اصلی اثرات گلخانه ای هستند. در همین حال، الگوریتم اثبات پوشش از انرژی کمتری استفاده می کند، گرما منتشر نمی کند و ماینرها بسیار بی صدا هستند. بنابراین، مصرف برق یکی از بزرگترین و احتمالا مهمترین تفاوت است.
تفاوت مهم دیگر هزینه ماینر است. در حالی که قیمت خرده فروشی یک ماینر PoC چند صد دلار است، PoW ممکن است تا ده هزار دلار هزینه داشته باشد که همان درآمد را با هزینه اولیه بسیار بیشتر فراهم می‌کند.
سومین تفاوتی که به نظر می رسد بین اثبات کار و الگوریتم اثبات پوشش وجود داشته باشد، سادگی سخت افزار الگوریتم اثبات پوشش نسبت به PoW است که فضای اتاق کمتری را اشغال می کند.
اگر فکر می‌کنید PoC فقط شامل خبرهای خوب است، باید بدانید نکاتی وجود دارد که ممکن است بخواهید درباره آنها بیشتر بدانید. ماینرهای الگوریتم اثبات پوشش را نمی توان برای کار دیگری به جز استخراج هلیوم مورد استفاده قرار داد و در صورتی که شبکه هلیوم وجود نداشته باشد، آنها را بی ارزش می کند.
اثبات کار از پردازنده‌های گرافیکی (کارت‌های گرافیکی) استفاده می‌کند که می‌توانند به راحتی فروخته شوند یا در موارد دیگر استفاده شوند، در صورتی که سکه‌ای که استخراج می‌کنید بی‌سود شود.
آخرین تفاوت اکوسیستم اثبات کار در مقابل الگوریتم اثبات پوشش این است که ده‌ها یا صدها ارز دیجیتال از PoW استفاده می‌کنند که طیف وسیعی از انتخاب‌ها را برای ماینینگ در اختیار شما قرار می‌دهد، در حالی که الگوریتم اثبات پوشش فقط توسط هلیوم استفاده می‌شود.
برخی از ارزهای دیجیتالی که از PoW به عنوان مکانیزم اجماع استفاده می کنند:
- بیت کوین
- لایت کوین
- اتریوم
- دوج کوین
- مونرو
- Zcash
- کادنا
و بسیاری از سکه های کریپتو کوچک دیگر.
ارزهای دیجیتالی که از الگوریتم اثبات پوشش به عنوان مکانیزم اجماع استفاده می کنند:
- هلیوم
شبکه هلیوم شبکه ای بود که این مکانیسم اجماع را برای سکه HNT خود ایجاد کرد. بنابراین، تنها کسانی هستند که از آن استفاده می کنند.
اگر در مورد ارزهای دیجیتال تازه وارد هستید یا به دنبال حرفه ای شدن در دنیای کریپتوکارنسی هستید آموزش ارز دیجیتال برای شما بهترین گزینه است.
مشاهده داده های الگوریتم اثبات پوشش
Helium Network Explorer بهترین منبع برای مشاهده داده های مربوط به POC است. قبل از اینکه وارد قسمت های داخلی POC شوید، در اینجا چند چالش PoC وجود دارد که به شما کمک می کند تا نحوه عملکرد آن را تجسم کنید:
موستانگ آجری پنیری از بلوک 641265
ماوس موکا ساده از بلوک 643923
چرا اثبات پوشش؟
شبکه هلیوم یک شبکه بی‌سیم فیزیکی است که بر اساس میزان پوشش قابل اعتمادی که می‌تواند برای کاربرانی که دستگاه‌های متصل را روی آن مستقر می‌کنند، ایجاد کند، موفق می‌شود. به این ترتیب، به یک الگوریتم کاری نیاز داشت که برای این مورد استفاده خاص، ساخته شده بود. Proof-of-Coverage از ویژگی‌های منحصر به فرد و غیرقابل انکار فرکانس رادیویی (RF) برای تولید شواهدی که برای شبکه هلیوم و شرکت‌کنندگان آن معنادار هستند، استفاده می‌کند. به طور خاص، الگوریتم اثبات پوشش بر ویژگی های زیر متکی است:
RF انتشار فیزیکی محدودی دارد و بنابراین فاصله دارد.
قدرت سیگنال فرکانس رادیویی دریافتی با مجذور فاصله از فرستنده نسبت معکوس دارد.
وRF با سرعت نور بدون تأخیر (به طور مؤثر) حرکت می کند.
با استفاده از این ویژگی‌ها، بلاک چین دائماً با استفاده از مکانیزمی به نام «چالش PoC» در حال بازجویی از هات اسپات است. قدرت نهایی الگوریتم اثبات پوشش در این واقعیت نهفته است که داده های تولید شده توسط اثبات های مداوم و ذخیره شده در بلاک چین هلیوم، تأیید قطعی پوشش بی سیم ارائه شده توسط هات اسپات در شبکه است.
مکانیسم الگوریتم اثبات پوشش یک چالش است و شامل سه نقش متمایز است:
1. Challenger: هات اسپات چالش POC را می سازد و صادر می کند. هات اسپات ها تقریباً یک بار در هر 360 بلوک چالش ایجاد می کنند.
2. Beaconer (فرستنده): گاهی اوقات ” Challengee” نیز نامیده می شود. این هات اسپات هدف چالش POC است و مسئول انتقال (یا “beaconing”) بسته های چالشی است که به طور بالقوه توسط هات اسپات های نزدیک به مکان جغرافیایی مشاهده می شوند.
3. شاهد یا Witness: نقاط مهمی که از نظر جغرافیایی به فرستنده نزدیک هستند و وجود بسته چالش را پس از ارسال گزارش می دهند.
هات اسپات های هلیوم وقتی با موفقیت چالشی را برای بلاک چین هلیوم ارسال می کنند، پاداش های HNT را دریافت می کنند.
به عبارت دیگر، الگوریتم اثبات پوشش راهی برای اطمینان از وجود پوشش شبکه هلیوم در یک منطقه خاص است. جوایز به گونه ای طراحی شده‌اند که افراد برای قرار دادن کانون‌ها در مناطقی که فاقد پوشش هستند، تشویق می‌شوند. (تفاوت‌های زیادی در این مورد وجود دارد اما این مدل اصلی اقتصادی است.) هات اسپات ها همچنین برای انتقال داده های دستگاه در شبکه جوایزی دریافت می کنند.
تا فوریه 2022، 581840 کانون فعال هلیوم در سراسر جهان وجود داشت.
می توانید از هلیوم اکسپلور برای مشاهده تعداد نقاط هات اسپات در مکان فعلی خود استفاده کنید. نقشه شبکه هلیوم به شکل شش ضلعی تقسیم شده است و در آن می توانید نگاهی دقیق تر به شش ضلعی هایی داشته باشید که، بیشترین نقاط داغ را دارد.
نوآوری های فنی و اقتصادی
بسیاری از مردم بلاک چین ها را از نظر فناوری نوآورانه می دانند که همین طور هم هستند اما شکل دوم و شاید مهم‌تری از نوآوری در حال وقوع است: نوآوری اقتصادی. بلاک چین های توکن شده مانند هلیوم یک مدل اقتصادی برای راه اندازی شبکه های عظیمی که متعلق به اپراتورهای شبکه هستند ارائه می کنند. در نظر بگیرید که در گذشته برای ایجاد یک شبکه بی سیم چه کاری باید انجام می دادید.
با هلیوم، افراد با خرید دستگاه‌های کوچک و قرار دادن آنها در خانه‌ها و محل کار خود، شبکه را راه‌اندازی می‌کنند و با پاداش‌های ماینینگ بی‌سیم انگیزه کسب می کنند.
مشوق های اقتصادی که به خوبی طراحی شده اند، افراد را تشویق می کند تا به صورت ارگانیک شبکه ای قوی از پوشش را بدون جهت گیری از یک نهاد از بالا به پایین ارائه دهند.
ساخت و ساز اثبات چالش و انتخاب هدف
اعتبارسنجی ها می توانند در هر بلوک یک درخواست چالش ایجاد کنند اما یک متغیر زنجیره ای poc_challenge_rate تعیین می کند که چند درخواست چالش در یک بلوک مجاز است. با افزایش این تعداد، چالش های بیشتری در شبکه ظاهر می شود. آنها این کار را با اطمینان انجام می دهند تا بخشی از پاداش های HNT را که به رقبا اختصاص داده می شود، بدست آورند.
هر اعتبارسنجی مجموعه‌ای از جفت‌های کلید زودگذر را تولید می‌کند و یک هش از کلیدهای عمومی در Validator heartbeat txns گنجانده می‌شود در حالی که کلید خصوصی در حالت محلی در اعتبارسنجی تولیدکننده ذخیره می‌شود. اگر کلیدهای پیشنهادی به یکی از اعضای گروه اجماع تعلق نداشته باشند، به یک کش محلی poc_key_proposals اضافه خواهند شد؛ اما یک پارامتر poc_challenge_rate ثابت را پیشنهاد می‌شود که به زنجیره اضافه شود که تعداد چالش‌های هدف در هر بلوک را تعریف می‌کند. هر یک از اعضای گروه اجماع به طور قطعی تعداد معینی از کلیدها را از کش poc_key_proposals انتخاب می کند تا اطمینان حاصل شود که به این هدف خواهد رسید. با فرض وجود حداقل 2f+1 گره در یک بلوک، ما می توانیم به poc_challenge_rate برسیم اگر هر اعتبارسنجی در گروه بتواند چالش های کافی برای انجام این فرمول را انتخاب کند:
\frac{\text{PoC Challenge Rate}}{\frac{N-1}{3}* 2}
سپس مجموعه ای از هش های کلیدهای عمومی توافق شده به طور قطعی کوتاه می شود (در صورتی که بیش از 2f+1 در poc_challenge_rate شرکت کنند و بخشی از ابرداده بلوک را تشکیل دهند. کلیدهای انتخابی از حافظه پنهان poc_key_proposals حذف خواهند شد. مزیت ثابت poc_challenge_rate این است که صرف نظر از رشد هات اسپات، این مقدار می تواند ثابت بماند مگر اینکه از طریق حاکمیت تغییر کند و می تواند بر اساس توانایی اعتبارسنجی برای تامین نیازهای ظرفیت شبکه تنظیم شود.
پس از مدیریت یک بلوک، هر اعتبارسنجی کلیدهای عمومی در بلوک را بازرسی می کند، هر یک از کلیدهای خود را شناسایی می کند و برای هر کدام یک الگوریتم اثبات پوشش جدید را آغاز می کند. هش کلید عمومی با هش بلوک برای ایجاد آنتروپی برای ایجاد یک منطقه H3 برای چالش استفاده خواهد شد. سپس آنتروپی از ترکیبی از هش کلید خصوصی مرتبط و هش بلوک برای شناسایی هدف در منطقه برای ایجاد چالش استفاده خواهد شد. منطقه، چالش و هدف به صورت محلی در Challenger Validator ادامه خواهد داشت.
شاهدان
هر هات اسپات لایتی که بسته ارسال شده را بشنود، در شبکه هلیوم به عنوان شاهد عمل خواهد کرد. نقاط داغ گزارش شاهد خود را از طریق gRPC ارسال می کنند. Witnessing Hotspot از اعتبارسنجی هایی که به عنوان یک کلاینت به آنها متصل هستند برای جستجوی Challenger Validator توسط هش بسته PoC استفاده می کند. سپس Light Hotspot از این اطلاعات مسیریابی برای ارسال مستقیم رسید شاهد به چلنجر استفاده می کند.
Challenger، پس از تعداد بلاک‌های poc_timeout، یک تراکنش blockchain_txn_poc_receipts_v2 را با استفاده از رسیدهای Challengee و گزارش‌های شاهد دریافت می‌کند و آن را به زنجیره بلوکی ارسال می‌کند و بدین ترتیب چالش PoC را تکمیل می‌کند.
از HIP 15، Proof of Coverage به طور کامل به beaconing متکی است. Beacon انتقال واحدی است که هر هات اسپات شاهد آن است. نسخه‌های قبلی از مسیرهای چالش چند جهشی استفاده می‌کردند که هات اسپات ها را دقیقاً در مورد آنچه ساخته شده‌اند آزمایش نمی‌کردند: (گرفتن بسته‌های RF)
مقیاس بندی پاداش PoC
برای هر دوره، هر نوع پاداش بین هات اسپات هایی تقسیم می‌شود که در آن مجموعه پاداش نقش داشتند.
به عنوان مثال، اگر هات اسپات شما در طول یک دوره به چالش کشیده شود، واجد شرایط دریافت بخشی از 5.31٪ از پاداش هایی است که به فرستنده های الگوریتم اثبات پوشش تعلق می گیرد. یک روش عملی در این مورد این است که یک هات اسپات ممکن است یک “واحد پاداش” برای موفقیت در یک چالش کسب کند. اگر پنج هات اسپات اضافی در یک چالش در طول دوره موفق شدند و هر یک از آنها یک “واحد پاداش” نیز کسب کردند، آنگاه هر هات اسپات 1/6 از 5.31٪ پاداش در آن دوره را دریافت می کند.
با فعال‌سازی HIP15 و HIP17، ایده مقیاس‌بندی این «واحدهای پاداش» را معرفی کردیم، بنابراین واحدهایی که هنگام مشاهده مقیاس بسته به دو چیز به دست می‌آیند:
تعداد شاهدان، به تفصیل در HIP15
(این HIP تغییری را در نحوه ایجاد چالش‌های اثبات پوشش (PoC) و ارسال به بلاک چین هلیوم پیشنهاد می‌کند تا امکان مقیاس‌پذیری بیشتر شبکه و کاهش پیچیدگی/هزینه سخت‌افزاری هات‌اسپات‌ها را فراهم کند. به طور خاص، مسئولیت ایجاد چالش PoC را به اعتباردهنده ها منتقل می کند و در نتیجه پیشنهاد می کند پاداش اقتصادی ایجاد چالش ها را نیز به این گروه منتقل کند.)
تعداد Hotspot ها به تفصیل
(این HIP تغییر در پاداش PoC را به مناطق پوشش پاداش بهتر پیشنهاد می کند. این کار با کاهش پاداش های به دست آمده از طریق انتقال یا مشاهده نقاط مهم در نزدیکی یکدیگر انجام می شود.
پوشش اضافی بسیار کمی با توانایی مشاهده نقاط مهم چندگانه که در هم قرار دارند یا در مجاورت یکدیگر هستند نشان داده می شود. از سوی دیگر، امکان مشاهده نقاط مهم بسیاری که در مکان‌های متمایز قرار دارند، نشان می‌دهد که یک هات اسپات، منطقه وسیعی از پوشش را فراهم می‌کند. این برخلاف ساختار پاداش PoC فعلی است که در آن فرستنده ها و مناطق با تراکم بالا بخش قابل توجهی از پاداش های PoC را مشاهده می کنند.)
خود HIP ها توضیحی غنی از این مکانیسم ها ارائه می دهند، بنابراین شما تشویق می شوید که آن ها را بخوانید اما می توان آنها را به صورت زیر خلاصه کرد:
از HIP15
برای فرستنده ها، هر چه شاهدان بیشتر باشند، فرستنده بیشتر به دست می آورد.
برای شاهد، هر شاهد اضافی که در مجموع از 4 گذشته باشد، میزان کسب شده توسط هر شاهد در آن چالش را کاهش می دهد.
تغییری که در نسخه 2021.09.14.0 ایجاد شده است به طور تصادفی رسیدهای معتبر دریافت شده شاهد را به هم می ریزد و (تا) 25 مورد از موارد معتبر را برای نوشتن در زنجیره انتخاب می کند.
از HIP17
اگر تعداد هات اسپات ها در ناحیه فرستنده از “تراکم هدف” بیشتر شود، شاهد درآمد کمتری کسب می کند. چگالی هدف با وضوح هگز تغییر می کند، همانطور که در HIP به تفصیل و در چندین متغیر زنجیره تعریف شده است.
تصدیق و فعال سازی
تمام پیام‌هایی که از یک اعتبارسنجی حاوی ادعایی در مورد بلاک چین نشات می‌گیرند، تأیید می‌شوند. این شامل پیام هایی است که در این سند توضیح داده نشده است.
اگر یک لایت هات اسپات پیامی را از اعتبارسنجی دریافت کند و باید بر اساس آن عمل کند،Light Hotspot گواهی را در درخواست خود به آن اعتبارسنجی چالش‌گر گنجانده است. این گواهی از طرف Light Hotspot به اعتبارسنجی چالش‌گر شواهدی ارائه می‌کند که نشان می‌دهد دستورالعمل و یا داده‌هایی را که منجر به اقدام مذکور شده است، دریافت کرده است.
اگر عضو Challenger Validator تشخیص دهد که دستورالعمل/داده ماهیت جعلی، ناخواسته یا غیرقابل اعتماد بوده است، آنگاه عضو می‌تواند تصمیم بگیرد که در این مورد اقدام کند. این موضوع اجازه می‌دهد تا پیاده‌سازی‌های آتی در جایی که ادعای نادرست قابل تأیید منتشر می‌شود، با تأیید اعتباردهنده مخرب، امکان کاهش سهم اعتبارسنجی را فراهم کند.
به طور مشابه، خود Light Hotspots، اگر تشخیص دهند که پیام دریافت شده از یک اعتبارسنجی غیرقابل اعتماد است، می توانند لیست غیرقابل اعتماد خود را از اعتبارسنجی ها بسازند.
