ارز دیجیتال اتریوم (Ethereum) چیست و چگونه کار می کند؟

این روزها خبرهای زیادی از اتریوم و تیم توسعه دهنده‌ی آن می‌شنویم، خبرهایی که  بر روند و آینده‌ی ارزهای دیجیتال تاثییر گذار خواهد بود.

اگر مایلید با اتریوم و برنامه‌های تیم توسعه دهنده‌ی آن آشنا شوید تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

اتریوم (Ethereum) پس از ورود به دنیای ارز دیجیتال تغییرات زیادی را در این فضا ایجاد کرد و امکان توسعه و گسترش سریع و استفاده از برنامه های کاربردی (applications) مختلف برای بهبود و رفع مشکلات بسیاری از صنایع را به وجود آورد.

اینکه بیت کوین (Bitcoin) قدیمی ترین ارز دیجیتال بوده و سبب ابداعات بسیار و استفاده از تکنولوژی بلاک چین(Blockchain) در سطح گسترده شده صحیح است، اما اتریوم دروازه ای جدید در دنیای ارز دیجیتال بر همگان گشود و آن قدرت بالقوه تکنولوژی بلاک چین و بکارگیری آن روی برنامه های کاربردی مختلف بود.

معرفی اتریوم

اتریوم در واقع پلتفرمی متن باز مبتنی بر تکنولوژی بلاک چین است که به توسعه دهندگان امکان ساخت و گسترش برنامه های کاربردی غیرمتمرکز (Dapps) ، قراردادهای هوشمند (Smart Contracts) و دیگر برنامه های پیچیده مالی را می دهد. در بستر اتریوم برنامه‌ها تحت کنترل و نظارت هیچ سازمان و نهادی نخواهند بود و تراکنش‌ها و معاملات روی شبکه اتریوم به صورت کاملاً مستقل از بانک‌ها یا سایر نهادهای مالی انجام می‌شوند.

در واقع می شود اتریوم را به عنوان بیت کوینی در نظر گرفت که قابل برنامه نویسی است و توسعه دهندگان توسط آن می توانند با بکارگیری تکنولوژی بلاک چین برای ایجاد کسب و کار، تشکیلات دیجیتالی و … بدون نیاز به هیچ شخص ثالثی وارد عمل شوند.

ایده اولیه این ارز دیجیتال در سال 2013 میلادی توسط جوانی 19 ساله به نام ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin) ارائه شد که اعتقاد داشت بهره گیری از تکنولوژی بلاک چین گام بعدی برای پیشرفت است و این تکنولوژی قدرت بالقوه ای دارد که می تواند امکاناتی را در اختیار افراد قرار دهد که آینده ارزهای دیجیتال را می‌سازد؛ پس از شکل گیری این ایده، در سال 2015 اتریوم برای اولین بار به دنیا معرفی شد.

توسعه دهندگان و شرکت ها می‌توانند بدون نیاز به ساخت بلاکچین جدید، با استفاده از شبکه اتریوم جهت نیازهای خود ارز دیجیتال مستقل بسازند که به آن‌ها توکن (Token) می‌گویند. در واقع توکن نوعی از ارز دیجیتال است که خود بلاکچین اختصاصی نداشته و از بلاکچین های دیگر مانند اتریوم استفاده می‌کند.

تا قبل از پیدایش اتریوم، برنامه‌نویسان بلاک چین برای ساخت ارز دیجیتال خود از ابتدا مجبور به ساخت یک بلاک چین جداگانه بودند اما امروزه بلاک چین اتریوم میزبان هزاران توکن است که اصطلاحاً به آنها “ERC-20” می گویند.

در حال حاضر بعد از بیت کوین، اتریوم دومین ارز دیجیتال با بیش ترین حجم سرمایه در گردش است. به عقیده بسیاری اتریوم در سال های آتی می تواند هم در زمینه ارزش سرمایه گذاری ها و هم تبدیل شدن به محبوب ترین ارز دیجیتال دنیا از بیت کوین پیشی بگیرد.

خالق اتریوم چه کسی است؟

همانطور که در بخش قبل بیان شد خالق اتریوم را ویتالیک بوترین می‌دانند اما وی در این راه تنها نبوده است و اتریوم با چندین بنیان گذار فعالیت خود را آغاز کرد.

 از بنیانگذاران اتریوم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin)
• چارلز هاسکینسون (Charles Hoskinson)
• گوین وود (Gavin Wood)
• میهای الیسی (Mihai Alisie)
• آنتونی دی لوریو (Anthony Di Iorio)
• جوزف لوبین (Joseph Lubin)

ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin)

از بین تمامی بنیانگذاران اتریوم، ویتالیک تنها فردیست که در حال حاضر به طور مستقیم بر فعالیت‌های اتریوم نظارت دارد.

چارلز هاسکینسون (Charles Hoskinson)

هاسکینسون در اواخر سال 2013 با ویتالیک آشنا شد و به تیم اتریوم پیوست اما بعدها دچار اختلاف نظرهایی با ویتالیک شد و درژوئن سال 2014 تیم اتریوم را ترک کرد.

چندین ماه پس از ترک اتریوم، جرمی وود برای پروژه‌ی جدیدی به نام IOHK به چارلز هاسکینسون مراجعه کرد به این ترتیب اولین قدم برای ساخت کاردانو توسط این دو نفر برداشته شد.

گوین وود (Gavin Wood)

 گوین وود یک برنامه نویس بریتانیایی است وی را می‌توان خالق زبان Solidity دانست.

گوین وود در حال حاظر بر روی بنیادweb3  و پروژ‌ه‌ی بلاکچینی آن به نام Polkadot  که رقیبی برای اتریوم محسوب می‌شود، کار می‌کند.

میهای الیسی (Mihai Alisie)

میهای آلیسی فارغ التحصیل رشته‌ی اقتصاد سایبرنتیک است او از سال 2011 با بوترین در ارتباط بود وی در اواخر 2015 به عنوان معاون در اتریوم مشغول به فعالیت شد.

آلیسی در حال حاضر دیگر مثل گذشته درگیر اتریوم نیست و بیشتر بر روی هدف خود که یک شبکه‌‌ی اجتماعی برای اتریوم است تمرکز دارد.

آنتونی دی لوریو (Anthony Di Iorio)

آنتونی دی لوریو مانند هاسکینسون اشتیاق چندانی به رویکرد غیر انتفاعی اتریوم نداشت وی پس از ترک کردن اتریوم مدت کوتاهی به عنوان مدیر ارشد در بورس تورنتو مشغول به فعالیت شد و بعد از آن دیسنترال را تاسیس کرد.

جوزف لوبین (Joseph Lubin)

از جوزف لوبین می‌توان به عنوان با تجربه ترین فرد در بین بنیانگذاران اتریوم نام برد وی فارغ التحصیل مهندسی برق و علوم کامپیوتر است.

توکن محلی اتریوم (ETH) چیست؟

اتریوم یک جامعه است که واحد پولی این جامعه اتر (ETH) نام دارد اتر در حال حاضر با قیمت 2000 دلار، در رتبه‌ی 2 از نظر ارزش بازار قرار دارد.

در استخراج این ارز دیجیتال محدودیتی وجود ندارد.

از اتر برای پرداخت کارمزها (GAS) و پرداخت پاداش ساخت بلاک جدید و تبادل دارایی استفاده می‌شود.

کوچکترین واحد اترwei است که برابر 1ETH = 10¹⁸  WEI

واحد	مقدار WEI	Wei
Wei	1 wei	1
Kwei (babbage)	1e3 wei	1.000
Mwei (lovelace)	1e6 wei	1.000.000
Gwei (shannon)	1e9 wei	1.000.000.000
Microether (Szabo)	1e12 wei	1.000.000.000.000
Milliether (finney)	1e15 wei	1.000.000.000.000.000
Ether	1e18 wei	1.000.000.000.000.000.000

اتریوم چگونه کار می کند؟

قبل از آشنایی با فرایند دریافت، تایید، ثبت و اجماع در اتریوم بهتر است با موارد زیر آشنا شویم تا درک بهتری نسبت به نحوه‌ی عملکرد اتریوم داشته باشیم.

• اجزای بلاک در اتریوم
• gas و نحوه‌ی محاسبه‌ی آن
• انواع پاداش در شبکه‌ی اتریوم
• اجزای یک تراکنش
• الگوریتم اجماع در اتریوم

اجزای بلاک در اتریوم

هر بلاک در اتریوم را می‌توان به سه بخش زیر تقسیم بندی کرد.

1. سربرگ (Header)
2. لیست تراکنش‌ها
3. اومرها (ommes)

برای درک بهتر هر بخش ابتدا بهتر است با دو مفهموم ommers وorphaned آشنا شویم .

اومر (ommer) چیست؟

از انجا که سرعت ایجاد بلاک در اتریوم حدودا 17 ثانیه است ممکن است دو بلاک تولید شوند و یک بلاک، در زنجیره‌ی اصلی قرار گیرد.

بلاک دیگر که در زنجیره قرارنگرفته است، به عنوان orphaned یا بلاک یتیم شناخته می‌شود اطلاعات این بلاک‌ها در زنجیره ثبت می‌شوند (این اطلاعات، تا نهایتا 6 بلاک قبل ثبت می‌شود تا از فضای بلاک کاسته نشود)

توجه : بلاک یتیم از نظر اعتبار توسط دیگر بلاک‌ها تایید شده است و تنها تفاوت آن با بلاک اصلی قرار نگرفتن در زنجیره است.

به تولید کننده‌ی بلاک orphaned در شبکه‌ی اتریوم پاداشی تعلق خواهد گرفت که از پاداش اصلی کمتر است این پاداش برای ایجاد انگیزه بین گره ها برای ایجاد بلاک صورت می‌گیرد.

توجه : ممکن است دو بلاک به طور همزمان ایجاد شوند و در زنجیره قرار گیرند شاخه‌ای به عنوان زنجیره ی اصلی انتخاب می‌شود که قدرت پردازشی بیشتری از ان شاخه پیروی کند.

حال که با مفهوم ommer  اشنا شدیم به بررسی سربرگ (header) در بلاک اتریوم می‌پردازیم

سربرگ (header) در اتریوم

هر بلاک در اتریوم شامل سربرگ می‌باشد که این سربرگ در خود اطلاعات زیر تشکیل شده است

• هش پدر (parentHash) : هش بلاک قبلی.
• اومر هش (ommersHash) : یک لیست از ommerهای فعلی به صورت هش شده.
• ذینفع (beneficiary) : آدرس حساب تولید کننده‌ی بلاک که پاداش بلاک را دریافت می‌کند
• ریشه‌ی حالت (state root) : یک ریشه‌ی مرکل از حالت حساب‌ها این ریشه به گره‌های سبک (Light Node) برای تایید تراکنش‌ها کمک می‌کند.
• ریشه‌ی تراکنش‌ها (transation root) : اطلاعات تراکنش‌ها که به شیوه‌ی درخت مرکل هش می‌شوند.
• ریشه‌ی رسیدها (receipts root) : اطلاعات رسید تراکنش‌های ثبت شده که به شیوه‌ی درخت مرکل هش شده‌اند.
• لاگ بلوم (logs bloom) : یک فیلتر ساختار داده است که باعث سرعت پیگیری تراکنش‌ها و پیام‌ها در شبکه‌ی اتریوم می‌شود.
• سختی (difficulty) : سطح سختی بلاک فعلی (مقدار سختی شبکه در زمان ایجاد بلاک).
• شماره بلاک (number) : شماره ی بلاک فعلی یا به عبارتی دیگر تعداد بلاک ساخته شده تا زمان حال.  
• حد گاز (gas limit) : حد gas فعلی بلاک.
• گاز استفاده شده (gas used) : مجموع گاز مصرفی معاملات.
• زمان (time stamp) : زمان ساخت بلاک
• داده‌های اضافی (extra data) : داده‌های اضافی مربوط به بلاک فعلی در این بخش ذخیره می‌شود
• میکس هش ( mix hash) : نوعی هش که ترکیب آن با نانس هش (nonce hash) ثابت می‌کند بر روی بلاک فعلی محاسبات کافی صورت گرفته است یا خیر.
• نانس هش (nonce hash) : نوعی هش که مشخص کننده تعداد تراکنش انجام شده در بلاک است.

در سربرگ بلاک اتریوم سه درخت مرکل وجود دارد به همین دلیل به توضیح درخت مرکل  با نام merkel patrica trie می‌پردازیم

merkel patrica trie در اتریوم چیست؟

merkel patrica tree در اتریوم از دو الگوی merkel tree + patrica trie به وجود آماده است

merkel tree : درخت مرکل مانند تصویر زیر است که در آن برای هش کردن داده ها از پایین به بالا حرکت می‌کنیم داده‌ها را هش کرده و در سطح بالاتر قرار می‌دهیم سپس دو هش بلاک مجاور هم را با هم هش می‌کنیم و در سطح بالاتر قرار می‌دهیم این عمل به میزانی انجام می‌شود که تمام داده‌ها به صورت یک هش ایجاد شوند حال اگر بخواهیم چهار بلاک با شماره بلاک برابر را مقایسه کنیم کافیست top hash  آنها را با هم مقایسه کنیم و در صورت یافتن تضاد به سطح پایینتر می‌رویم و هش این دو سطح، در چهار بلاک فعلی را با هم مقایسه می‌کنیم در صورت پیدا شدن تضاد در شاخه‌ای که تضاد یافت شده است حرکت کرده و به سطح پایین می‌رویم.

در این روش می‌توان با سرعت بیشتری بلاک‌ها را با هم مقایسه و تضاد بین بلاک‌ها را پیدا کرد.

patrica trie :  این نوع روش هشینگ کمک می‌کند که دیتاهای زیادی با حجم ‌های زیاد را ذخیره کنیم به این صورت که با حرکت کردن روی سطوح از بالا به پایین داده‌ها شکل می‌گیرند.

به عنوان مثال با حرکت کردن روی فلش مشخص شده در تصویر زیر کلمه‌ی Romulus تشکیل می‌شود.

ترکیب این دو روش باعث می‌شود شبکه‌ی اتریوم بتواند حجم اطلاعات زیادی را به صورت فشرده ذخیره کند و همچنین به سرعت به تایید بلاک‌ها بپردازد.

لیست تراکنش‌ها

در قسمت بدنه‌ی بلاک، لیستی از تراکنش‌های انجام شده در زمان ساخت بلاک فعلی ثبت می‌شود.

اومرها (ommes)

در انتهای بلاک‌های اتریوم لیستی از اومرها ثبت می‌شود؛ در این لیست اومرهای نگهداری می‌شوند که حداکثر 6 بلاک با بلاک فعلی فاصله دارند.

نحوه‌ی محاسبه‌ی gas در اتریوم

در شبکه‌ی اتریوم گره‌ها برای تشویق به پردازش و ثبت تراکنش‌ها، درصدی از کارمزد تراکنش‌ها را دریافت می‌کنند که مقدار این کارمزد توسط فرد فرستنده‌ی تراکنش به شبکه ی اتریوم مشخص می‌شود در شبکه‌ی اتریوم این کارمزدها gas نامیده می‌شود برای تعیین کارمزد شبکه باید با دو پرامتر زیر آشنا شوید.

Gas Price : واحد اندازه گیری برای انجام یک محاسبه‌ی خاص است.

واحد gas price گیگا است و با gwei مشخص می‌شود.

Gas limit : حداکثر تعداد  gas price برای انجام تراکنش مورد نظر.

از حاصل ضرب gas price در gas limit حداکثر مقدارکارمزد مشخص خواهد شد.

باید توجه داشت که مقدار gas price به گونه‌ای انتخاب شود که ماینرها تمایل به انجام تراکنش‌ ما داشته باشند و همچنین مقدار gas limit نیز باید به گونه‌ای انتخاب شود که تمام محاسبات انجام شود و تراکنش ما به پایان برسد.

در صورت انتخاب gas price  بالا شما شما برای هر محاسبه هزینه‌ی بیشتری پرداخت خواهید کرد و در صورت مشخص کردن gas limit بالاتر شما محدوده‌ی کارمزد را بیشتر انتخاب می‌کنید اما اگر در انتهای تایید تراکنش هرچه از gas باقی بماند به حساب شما باز گردانده می‌شود.

اما اگر مقدار gas limit را کمتر از مقدار مورد نیاز انتخاب کنید  قبل از پایان مراحل انجام تراکنش این سوخت به پایان خواهد رسید و تراکنش شما انجام نخواهد شد و مقدار gas مصرفی بازگشت داده نخواهد شد زیرا گره‌ها تا اواسط تراکنش محاسباتی را انجام داده‌اند و مستحق دریافت پاداش می‌باشند و این موضوع باعث ضرر شما خواهد شد.

انواع پاداش در شبکه‌ی اتریوم

در شبکه‌ی اتریوم سه نوع پاداش برای انجام اعمال مختلف در نظر گرفته شده است که عبارتند از

1. دریافت پاداش برای ثبت تراکنش‌ها
2. دریافت پاداش به منظور ساخت بلاک در شبکه‌ی اتریوم
3. دریافت پاداش برای وارد کردن اومرها (ommers)

هدف از دریافت کارمزد برای ثبت تراکنش‌ها علاوه بر ایجاد انگیزه در گره‌ها برای پردازش تراکنش‌ها، جلوگیری از حمله‌ی DDOS به شبکه‌ی اتریوم می‌باشد؛ برای درک بهتر این موضوع با یک مثال ادامه می‌دهیم

فرض کنید که در شبکه‌ی اتریوم برای انجام محاسبات کارمزدی دریافت نمی‌شود آنگاه رقبا و دشمنان این شبکه برای فلج کردن اتریوم کافی است یک قرار دادهوشمند با یک حلقه‌ی محاسبات باطل در این شبکه قرار دهند؛ این قراردادها با محاسبات سنگین، باعث فلج شدن سیستم پردازشی اتریوم می‌شود اما با محدود شدن محاسبات به وسلیه‌ی کارمزد‌ها دیگر این کار مقرن به صرفه نیست.

پاداش ساخت بلاک و اومرها نیز باعث ایجاد انگیزه در گره‌ها برای ساخت بلاک‌های معتبر و کارکرد صحیح اتریوم می‌شود.

اجزای یک تراکنش در شبکه‌ی اتریوم

هنگام ارسال درخواست یک تراکنش به شبکه‌ی اتریوم، اطلاعاتی با این درخواست ارسال خواهد شد که مهمترین این اطلاعات عبارتند از :

• نانس(nonce) : تعداد معاملات ارسال شده توسط فرستنده .
• Gas price : مقدار هزینه‌ی پرداختی برای هر محاسبه .
• Gas limit : حداکثر تعداد گاز برای انجام تراکنش.
• ارسال به (to) : آدرس فرد دریافت کننده .
• مقدار (value) : مقدار اتریوم ارسالی توسط فرستنده .
• داده (data) : این بخش اختیاری است و فقط در پیام‌ها کاربرد دارد.

الگوریتم اجماع در اتریوم

بلاکچین‌ها فرایند رسیدن به یک توافق جهانی را ساده کرده‌اند و ما می‌توانیم بدون اعتماد کردن به فرد یا افراد خاصی به یک توافق یا اجماع برسیم.

رسیدن به اجماع در بلاکچین‌های مختلف، متفاوت است.

اتریوم مانند بیت کوین دارای الگوی اجماع POW است اما تیم اتریوم در تلاش است در اتریوم2 به الگوی POS مهاجرت کند.

در الگوریتم اجماع POW ماینرها برای رسیدن به اجماع همگی به ثبت تراکنش‌ها می پردازند و در عین حال، در حال ساخت یک تابع هش برای بلاک هستند.

این هش در بلاک، یک عدد تصادفیست که در صورت عبور از تابع هش یک خروجی دلخواه را می‌سازد و چون تابع هش یک تابع یک طرفه است نمی‌توان از خروجی به ورودی رسید و حتما باید تمام ماینرها در شبکه‌ی اتریوم علاوه بر ثبت تراکنش‌ها به ساخت ورودی مطلوب بپردازند. و از انجا که تمام گره‌ها با هم یک فعالیت را انجام می‌دهند رسیدن به اجماع بسیار ساده است و این توافق یا اجماع با یک مقایسه بین بلوک‌های ساخته شده در هر گره امکان پذیر است.

این فرایند اجماع با توجه به امنیت بالایی که دارد بسیار هزینه بر است و باعث سرعت پایین ثبت تراکنش‌ها می‌شود به همین منظور تیم اتریوم به دنبال رسیدن به الگوریتم POS در اتریوم2 هستند.

در الگوریتم POS دیگر خبری از محاسبات سنگین با توان پردازشی بالا نیست در عوض هر فرد با قراردادن اتریوم خود در شبکه و استفاده از توان پردازشی پایین به ثبت تراکنش‌ها می‌پردازد در این روش شانس هر گره برای ساخت بلاک و کسب پاداش با مقدار اتر آن گره رابطه ی مستقیم دارد به همین دلیل افراد با سرمایه‌های کم، حق رای خود را به افراد دیگر واگذار می‌کنند که به این عمل سهام گذاری یا Stake می‌گویند.

با سهام‌گذاری هر فرد با واگذاری حق رای خود به یک گره (استخر استخراج)، درصدی از پاداش‌ها را دریافت می‌کند.

گره‌ها در صورت خطا در فرایند تایید و ثبت تراکنش‌ها جریمه خواهند شد که این عمل افراد را اجبار به ثبت اطلاعات صحیح می‌کند.

تیم توسعه دهنده‌ی اتریوم درحال حاضر با به روزرسانی‌های پی در پی قصد مهاجرت کامل به الگوریتم POS را دارد.

یکی از جدیدترین این آپدیت‌ها آپدیت لندن (هارد فروک لندن) است

بیشتر بدانید : هاردفورک لندن و جزئیات آن 

حال که با اصطلاحات و اجزای مهم در شبکه‌ی اتریوم آشنا شدیم به بررسی کارکرد شبکه‌ی اتریوم می‌پردازیم

نحوه‌ی ثبت تراکنش‌ها و ایجاد بلاک در اتریوم چگونه است؟

ابتدا فرستنده یک درخواست تراکنش به شبکه‌ی اتریوم ارسال می‌کند که این در خواست مطابق موارد گفته شده شامل اطلاعات مهمی است این تراکنش‌ها در فضایی به نام Mempool ذخیره می‌شوند.

ماینرها که وظیفه‌ی ثبت تراکنش‌ها و تایید آنها را دارند به این فضا مراجعه می‌کنند و بر اساس مقدار gas price  درخواست‌ها را اولویت بندی می‌کنند درخواستی را که gas price بالاتری نسبت به دیگر درخواست‌ها دارد را انتخاب کرده و و به بررسی اطلاعات درون درخواست تراکنش می‌پردازند و در صورت صحت اطلاعاتی نظیر کلید خصوصی، نانس،  مقدار دارایی و… تراکنش را انجام و در بلاک ثبت می‌کنند

توجه : از آنجا که ماینرها باید صحت اطلاعات فرستنده را بررسی کنند؛ نیاز به تمام اطلاعات دفتر کل شبکه‌ی اتریوم دارند  ، اما حجم این اطلاعات بالاست و نیاز به داشتن فضای ذخیره‌ سازی بسیار زیادی دارد؛ همچنین سختی شبکه‌ی اتریوم به حدی بالا رفته که دیگر استخراج به تنهایی ممکن نیست به همین دلیل ماینرها به استخرهای استخراج متصل می‌شوند و با همکاری دیگر ماینرها به تولید بلاک می‌پردازند و اطلاعات مورد نیاز برای بررسی تراکنش‌ها را از استخر‌ استخراج دریافت می‌کنند.

در استخرهای استخراج تمام پاداش‌ها بین ماینرهای عضو استخر تقسیم می‌شود.

همزمان با ثبت تراکنش‌ها ماینرهای متصل به یک گره (استخر استخراج) به تولید هش بلاک می‌پردازند هر گره که زودتر هش را بسازد به دیگر گره‌ها اعلام می‌کند؛ گره‌های دیگر این بلاک را بررسی می‌کنند تا از درستی اطلاعات آن با اطلاعاتی که خود ثبت کرده‌اند مطمئن شوند؛ به دلیل قرارگیری اطلاعاتی نظیر رسیدها ، تراکنش‌ها و حالات، به شیوه‌ی درخت مرکل (merkel patrica trie) این بررسی سریعتر انجام خواهد شد.

در صورت تایید اطلاعات، بلاک در زنجیره قرار خواهد گرفت و به گره مورد نظر پاداش ساخت بلاک پرداخت می‌شود و به گره‌های اومر نیز پاداش تولید بلاک اومر پرداخت می‌شود.

روش ساخت بلاک در اتریوم علاوه بر رسیدن به اجماع در تمام شبکه‌ی اتریوم باعث می‌شود تمام گره‌ها برای دریافت پاداش به درستی فعالیت کنند و احتمال خطا در شبکه‌ی اتریوم به شدت کاهش یابد.

به این روش اجماع، اثبات کار یا pow می‌گویند که به منظور رسیدن به امنیت بالا چند مشکل دیگر ایجاد می‌کند که این مشکلات عبارتند از

1. عدم مقیاس پذیری

با توجه به این موضوع که تمام گره‌ها با یکدیگر وارد رقابت می‌شوند نمی‌توان با افزایش گره‌ها در شبکه‌ی اتریوم انتظار افزایش کارایی را داشت

• سرعت پایین

فرایند دریافت، ثبت و تایید تراکنش‌ها و رسیدن به اجماع در شبکه‌ی اتریوم بسیار زمانبر است که باعث کاهش سرعت در اتریوم می‌شود

• کارمزدهای بالا

اولویت بندی تراکنش‌ها بر حسب کارمزد، باعث افزایش کارمزدها در زمان شلوغی شبکه می‌شود.

تمام این مشکلات باعث شده است تیم توسعه دهنده‌ی اتریوم الگوریتم اثبات سهام را برای ادامه‌ی کار اتریوم انتخاب کند.

تیم توسعه دهنده‌ی اتریوم علاوه بر مهاجرت به الگوریتم pos برای حل مشکلات، قصد دارند یک تغییر در ساختار پردازش تراکنش‌ها به نام شاردینگ () ایجاد کنند تا سرعت شبکه‌ی اتریوم را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.

شاردینگ (sharding) چیست؟ و چه تغییراتی در اتریوم به وجود خواهد آورد؟

شارد به معنی تکه کردن است و شاردینگ نوعی پارتیشن بندی داده است به منظور بهبود و افزایش مقیاس پذیری افقی.

مقیاس پذیری چیست؟

برای درک بهتر مقیاس پذیری با یک مثال به توضیح این مفهوم می‌پردازیم.

فرض کنید شما قصد حفر یک چاه را دارید حال، 2 کار می‌توانید برای افزایش سرعت حفر این چاه انجام دهید.

1.       تعداد نیروی بیشتری استخدام کنید        =          مقیاس پذیری افقی

2.       تجهیزات بهتری برای نیروها تهیه کنید  =          مقیاس پذیری عمودی

تیم توسعه دهنده‌ی اتریوم قصد دارد که در فرایند شاردینگ شبکه‌ی اتریوم را به اجزای کوچک‌تری تقسیم کند و هر جزء یک فعالیت منحصر به فرد انجام دهد به عبارت دیگر در شاردینگ، شبکه‌ی اتریوم به بلاکچین‌های کوچکتر و مستقل تبدیل خواهند شد که باعث افزایش سرعت شبکه‌ی اتریوم می‌شود.

این روش با توجه به مزایایی که برای اتریوم دارد دارای معایبی نیز می‌باشد که از مهمترین این معایب می‌توان به کاهش امنیت شبکه‌ی اتریوم اشاره کرد.

برای ایجاد تغییرات در شبکه‌ی اتریوم در حال حاضر نیاز به داشتن 51 درصد قدرت پردازش کل شبکه‌ی اتریوم داریم اگر شاردینگ در اتریوم اتفاق بیفتد و اتریوم به 100 شارد کوچکتر تقسیم شود میتوان با داشتن بیش از 2 درصد قدرت تمام شبکه‌ی اتریوم یک شارد را دچار تغییرات کرد.

برای درک بهتر این موضوع به مثال زیر دقت کنید

فرض می‌کنیم قدرت پردازشی شبکه‌ی اتریوم 1000ترا هش است اگر بخواهیم در اتریوم تغییراتی ایجاد کنیم نیاز به داشتن بیش از 500ترا هش قدرت پردازش هستیم که این مقدار بسیار زیاد و تقریبا ناممکن است؛ حال اگر کل شبکه‌ی اتریوم به 100 شارد تقسیم شود قدرت پردازش هر شارد برابر 10 تراهش می‌شود که با داشتن بیش از 5ترا هش قدرت پردازش می‌توان به راحتی در یک شارد تغییرات ایجاد کرد.

5 ترا هش برابر 2 درصد کل قدرت تراکنش تراکنش شبکه‌ی اتریوم در این مثال است.

ماشین مجازی اتریوم (Ethereum Virtual Machine)چیست؟

فرض کنید اتریوم یک بدن باشد در این صورت میتوان مغز را ماشین مجازی اتریوم دانست به عبارت دیگر ماشین مجازی اتریوم، در واقع یک سیستم پردازشی برای شبکه‌ی اتریوم است.

ماشین مجازی اتریوم به جای این که یکسری عملیات از پیش تعیین شده را به کاربران اتریوم پیشنهاد دهد این امکان را برای کاربران فراهم می‌کند تا عملیات یا برنامه‌های خود را با هر پیچیدگی در بستر اتریوم ایجاد کنند که به این عملیات، قراردادهای هوشمند و به این برنامه‌ها، DAPPS یا برنامه‌های غیر متمرکز می‌گویند.

در زمان ارسال یک تراکنش به شبکه‌ی اتریوم ماشین مجازی اتریوم می‌تواند با اجرای کد مرتبط، تراکنش را انجام دهند و همچنین اطمینان خواهد داد که

• تمام اطلاعات مربوط به معامله معتبر است.
• فرستنده بوجه‌ی کافی برای پرداخت هزینه را دارد یا خیر.
• در زمان تنبیه هیچ استثنائی قائل نمی‌شود.

هر گره (Node) در شبکه‌ی اتریوم یک نمونه از EVM را اجرا می‌کند که این عمل باعث آسانتر شدن فرایند اجماع در شبکه‌ی اتریوم می‌شود.

تمام ماینرهای موجود در شبکه‌ی اتریوم بخشی از ماشین مجازی اتریوم هستند.

از نظر علوم کامپیوتر اتریوم تیورینگ کامل است؛ یعنی ماشین مجازی اتریوم قادر به پردازش هر محاسبه‌ی منطقی می‌باشد.

گره‌ها (Node) در شبکه‌ی اتریوم

گره یا NODE به زبان ساده به به رایانه‌هایی گفته می‌شود که در فعالیت شبکه‌ی اتریوم شرکت می‌کنند.

با این تعریف می‌توان گفت که ماینرها یک گره هستند؟

جواب این سوال بستگی به قرارگیری ماینر در شبکه دارد اگر ماینر به تنهایی به استخراج اتریوم بپردازد و یک نسخه‌ی کامل از دفتر توزیع شده‌ی کل را دارا باشد یک گره نامیده می‌شود اما با توجه به افزایش سختی شبکه‌ی اتریوم و افزایش رقابت در این شبکه، استخراج به تنهایی مقرون به صرفه نمی‌باشد به همین دلیل ماینرها به استخرهای استخراج متصل می‌شوند و به صورت گروهی اقدام به استخراج اتر (ETH) می‌نمایند.

با توجه به این موضوع می‌توان جمعی از ماینرها را یک گره نامید.

با توجه به توضیحات فوق می‌توان گره ها را به سه دسته‌ی زیر طبقه بندی کرد.

• گره کامل (Full Node)
• گره سبک (Light Node)
• گره آرشیو (Archive Node)

گره کامل (Full Node)

از ویژگی‌های این گره می‌توان به موارد زیر اشاره کرد

• داده‌های بلاکچین را به صورت کامل ذخیره‌ می‌کند.
• در اعتبار سنجی بلوک شرکت می‌کند و تمام بلوک‌ها و حالت‌ها را بررسی و تایید می‌کند.
• به شبکه خدمت می‌کند و در صورت تقاضا داده‌ها را فراهم می‌کند.

گره سبک (Light Node)

از ویژگی‌های این گره می‌توان به موارد زیر اشاره کرد

• سربرگ (header) بلاک را ذخیره می‌کند.
• می‌تواند اعتبار داده‌ها را از طریق ریشه‌ی مرکل تایید کند.

این نوع گره برای دستگاه‌هایی با حافظه‌ی ذخیره سازی کم، کاربرد دارد.

گره آرشیو (Archive Node)

این نوع گره تمام اطلاعات موجود در گره کامل را ذخیره می‌کند.

حجم داده‌های ذخیره شده در این گره‌ها در واحد ترابایت است و هیچ گره‌ای به جز این گره، توانایی ذخیره سازی این اطلاعات را ندارد.

این اطلاعات برای مروگر بلاکچین اتریوم، سازمان‌های تجزیه و تحلیل کننده‌ی اطلاعات و برنامه نویسان جذاب است.

توجه : گره کامل نیز این مقدار اطلاعات را ذخیره نمیکند اما در صورت تقاضا می‌تواند به ساخت این اطلاعات بپردازد

حساب‌ها در شبکه ی اتریوم

در اتریوم حسابها به دو دسته‌ی زیر نقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از

1. حساب‌های متعلق به خارج EOA  (Externally Owend Account)
2. حساب‌های قراردادی (Contract Account)

حساب‌های متعلق به خارج (EOA)

این حساب‌ها درواقع همان حساب‌های عادی هستند که توسط یک کلید خصوصی کنترل می‌شوند و هیچ فرد دیگری در شبکه‌ی اتریوم قادر به ایجاد تغییرات در این حساب نمی‌باشد؛ مگر کسی که کلید خصوصی حساب را داشته‌ باشد.

حساب‌های قراردادی (Contract Account)

این حساب‌ها توسط کد قراردادهای هوشمند کنترل می‌شوند و فقط توسط حساب EOA فعال خواهند شد یا به عبارتی دیگر این حساب‌ها در صورتی عملیاتی را انجام می‌دهند که توسط حسابEOA دستوری صادر شود.

قرارداد هوشمند (Smart Contract)

قراردادهای هوشمند در واقع رشته ای از کدهای کامپیوتری هستند که در صورت برقرار بودن شرایطی از قبل تعریف شده بصورت خودکار اجرا می شوند. به جای تأیید فردی برای انجام یک قرارداد، قراردادهای هوشمند بصورت خودکار عمل می کنند. این امر نه تنها کل فرآیند را تحت تاثیر قرار می دهد، بلکه باعث می شود قرارداد در فضایی عادلانه تر و دقیق تر اجرا بشود.

به عنوان مثال، یکی از کاربردهای ساده از قراردادهای هوشمند می تواند به شکل زیر باشد:

• جیم می خواهد با سارا سر اینکه قیمت اتر تا تاریخ 30 آگوست سال 2022 به بالای 100000 دلار می رسد، 100 اتر شرط بندی کند.
• سپس آن ها برای انتخاب پایگاه داده ای به عنوان مرجع قیمت اتر به توافق می رسند.
• هریک به میزان 100 اتر در یک قرارداد هوشمند سپرده گذاری می کنند، بصورتی که برنده صاحب کل مبلغ یعنی 200 اتر می شود.
• در 30 آگوست سال 2022، با استفاده از پایگاه داده انتخابی و مشخص شدن قیمت اتر در آن روز قرارداد بصورت خودکار اجرا می شود و پول را به حساب شخص برنده ارسال می کند.

با استفاده از قرارداد هوشمند دیگر نیاز نیست که حتما جیم و سارا به هم اعتماد داشته باشند، بلکه اعتماد آن ها به پایگاه داده انتخابی است.

با توجه به قابل مشاهده بودن قراردادهای هوشمند توسط افراد و غیرقابل تغییر بودن آن حتی توسط نویسنده‌ی قرارداد هوشمند، اعتماد برای انجام معامله در افراد به وجود خواهد آمد.

قراردادهای هوشمند در شبکه‌ی اتریوم به زبان Solidity نوشته می‌شود و به دلیل قرارگیری در بلاکچین اتریوم دیگر قابلیت تغییر ندارند.

قابلیت نوشتن قراردادهوشمند در شبکه‌ی اتریوم باعث به وجود آمدن اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) در این شبکه شده است.

اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) در اتریوم

اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) به زبان ساده، بیانگر برنامه‌هایی هستند که بر بستر بلاکچین اجرا می‌شوند؛ اتریوم به عنوان پیشگام در قراردادهای هوشمند بستر مناسبی برای این برنامه‌هاست.

از مزایای DAppها میتوان به موارد زیر اشاره کرد.

خرابی صفر	چون در بستر بلاکچین قرار دارند؛ نمی‌توان تغییری در آن به وجود آورد به همین دلیل احتمال خراب شدن این برنامه‌ها تقریبا صفر است.
حریم خصوصی بالا	در این برنامه‌ها احراز هویت معنای ندارد؛ به همین علت حریم خصوصی بالایی دارند.
یکپارچگی بالا	داده‌های این برنامه‌ها در بستر بلاکچین ذخیره‌ می‌شوند به همین دلیل نمی‌توان این داده‌ها را تغییر داد یا حذف کرد به همین علت دارای یکپارچگی بالایی در اطلاعات هستند.
قابل اعتماد	با توجه به شفافیت این برنامه‌ها و قرارگیری در بستر بلاکچین، قابل اعتماد هستند

از معایب DAppها میتوان به موارد زیر اشاره کرد

بروزرسانی	بروز رسانی این برنامه‌ها بسیار مشکل است زیرا با قرارگیری برنامه در بلاکچین قابلیت تغییر وجود ندارد.
مقیاس پذیری	به علت قرارگیری در بستر بلاکچین، مقیاس پذیری این برنامه‌ها دشوار است.
ازدحام شبکه	در حال حاضر ازدحام شبکه‌ی اتریوم بسیار بالاست و این موضوع بر توان پردازشی برنامه‌ها تاثییر می‌گذارد.
رابط کاربری نامناسب	اکثر Dappها رابط کاربری مناسبی ندارند و برای عموم مردم کار کردن با این برنامه‌ها مشکل است.

استانداردهای ساخت توکن در بستر اتریوم

همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد در بستر اتریوم، افراد قادر به ایجاد توکن‌های مختلف می‌باشند اما برای ایجاد این توکن‌ها باید یک سری استانداردها راعایت شود که این استانداردها عبارتند از

• استاندارد ERC-20
• استانداردهای ERC-721  و  ERC-1155
• استانداردهای ERC-1400  و  ERC1404

استاندارد ERC-20

این استاندارد معروفترین استاندارد ساخت توکن در اتریوم است؛ در این استاندارد لیستی از قوانین وجود دارد که برای ایجاد یک توکن بر بستر اتریوم، باید این قوانین اجرا شوند.

از مشکلات این استاندارد این است که، می‌توان یک توکن  با استاندارد ERC-20 را به کیف پولی که از این استاندارد پشتیبانی نمی‌کند ارسال کرد که این عمل باعث از دست رفتن دارایی فرستنده می‌شود.

استانداردهای ERC-721  و  ERC-1155

این دو استاندارد برای توکن‌های NFT بر بستر اتریوم کاربرد دارند.

استانداردهای ERC-1400  و  ERC1404

این استانداردها برای توکن‌های امنیتی بر بستر اتریوم به وجود آمده‌اند توکن‌های امنیتی در واقع یک اوراق از یک سرمایه‌ی واقعی در خارج از بلاکچین است.  

در این استانداردها یک سری محدودیت‌ها برای انتقال این توکن‌ها اعمال می‌شود که از این محدودیت‌ها می‌توان به احراز هویت اشاره کرد زیرا برای مشخص شدن مالکیت یک دارایی در دنیای واقعی نیاز به مشخص بودن هویت فرد فرستنده و گیرنده داریم.

استخراج اتریوم (Ethereum Mining) چیست؟

با این فرض که استخراج کنندگان برای ایجاد تغییرات روی هریک از برنامه های غیرمتمرکز اجرا شده شبکه باید به اجماع و توافق برسند؛ استخراج عاملی است که برنامه های غیرمتمرکز اتریوم را در کنار یکدیگر نگه می دارد.

استخراج اتریوم از بسیاری جهات مشابه استخراج بیت کوین است. با این حال تفاوتی اساسی بین این دو وجود دارد؛ اینکه بلاک چین اتریوم نه تنها لیست تمامی تراکنش ها را روی خود ذخیره می کند؛ بلکه آخرین وضعیت هر بلاک روی شبکه را نیز مشخص می کند.

استخراج کنندگان از سخت افزارها به منظور حل مسائل رمزنگاری شده و دریافت پاداش استفاده می کنند. آنها برای این امر نیاز به حل تعداد زیادی مسائل محاسباتی دارند تا یکی از استخراج گران بتواند عملیات رمز گشایی را انجام دهد و به عنوان پاداش اتر (ETH) دریافت نماید.

برای شروع عملیات استخراج شما نیاز به سخت افزارهای مخصوصی دارید که بصورت دائمی به استخراج مشغول باشند. بطور کلی دو نوع سخت افزار جهت استخراج اتریوم وجود دارد:

1. واحد پردازش مرکزی (CPU)
2. واحد پردازش گرافیکی (GPU)

جی پی یو ها دارای نرخ هش (Hash Rate) بیشتری هستند؛ به این معنی که مسائل پیچیده مذکور را در زمان کوتاه تری حل می کنند. در حال حاضر جی پی یو ها تنها گزینه برای استخراج کنندگان اتریوم محسوب می شوند.

مزایا و معایب اتریوم

مزایا

• غیر قابل تغییر بودن؛ بدین معنی که شخص سومی قادر به ایجاد تغییرات روی آن نیست.
• جلوگیری از فساد اداری و سانسور کردن اطلاعات با استفاده از اجماع شبکه ای غیرمتمرکز
• امنیت بالا؛ استفاده از الگوریتم گواهی اثبات کار، اجماع نودها برای تایید کلیه تراکنش ها و تکنیک های رمزنگاری باعث شده است که شبکه اتریوم در مقابل هک شدن و تقلب بسیار مقاوم باشد.
• فعالیت دائم؛ تمامی برنامه ها و قراردادهای هوشمند به صورت بیست و چهار ساعته روی بلاک چین اتریوم اجرا می شوند و امکان خاموش شدن شبکه وجود ندارد.
• ساختار متن باز برنامه ها که قبلا در این مطلب توضیح داده شد.
• خودمختار بودن برنامه ها؛ که بر اساس شرایطی که برایشان وضع می شود، بصورت خودکار عمل می کنند.
• استفاده و بکارگیری راحت تر؛ توسعه دهندگانی که می خواهند از مزایای تکنولوژی بلاک چین استفاده کنند لازم نیست که بلاک چین اختصاصی خود را داشته باشند و می توانند از بلاک چین اتریوم استفاده کنند.

معایب

• پایین بودن سرعت تراکنش ها روی پلتفرم اتریوم نسبت به ارزهای دیجیتال دیگر.
• مقیاس پذیری کمی دارد.
• هزینه تراکنش‌های این شبکه نسبت به دیگر بلاکچین‌ها بسیار بالاست.
• یکی دیگر از معایب اصلی اتریوم این است که مستندسازی درباره کدنویسی آن بسیار ضعیف است و اکثر منابع به اختصار کلیات را توصیف کرده اند و بروز نیستند
• بروزرسانی ها روی شبکه بسیار است و قرار بر این است که اتریوم از گواهی اثبات کار به سمت گواهی اثبات سهام برود؛ که این بروزرسانی می تواند کمی ریسک به همراه داشته باشد و باعث مشغله برای توسعه دهندگان بشود.

رقبای اتریوم چه ارزهای دیجیتالی هستند؟

اتریوم دارای رقبای بسیار زیادی است که همگی برای بهبود مشکلات با یکدیگر رقابت می‌کنند از این رقبا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد

1. کاردانو
2. ترون
3. سولانا

کیف پول‌های اتریوم

اتریوم به عنوان معروفترین التکون شناخته می‌شود به همین دلیل کیف پول‌های زیادی از این ارز دیجیتال پشتیبانی می‌کنند از مهمترین این کیف پول‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

1. Ledger
2. Trezor
3. Math Wallet
4. Trust Wallet
5. MetaMask
6. MyCrypto
7. Coinbase
8. Cobo
9. imToken
10. Safepal
11. Binance Chain Wallet
12. Argent

صرافی‌هایی که اتریوم در آن لیست شده است

اتریوم در اکثر صرافی‌ها لیست شده است که مهمترین این صرافی ها عبارتند از:

1. Binance
2. Huobi Global
3. KuCoin
4. FTX
5. Gate.io
6. Poloniex
7. Coinbase Exchange
8. Kraken
9. Bittrex

نتیجه گیری

اتریوم یکی از مهم ترین و محبوب ترین پلتفرم های صنعت ارز دیجیتال و بلاک چین در دنیا است. با ورود افراد مستعد به این حوزه، اتریوم به دنبال تبدیل شدن به یک کامپیوتر جهانی برای برنامه های غیرمتمرکز آینده است. در واقع اتریوم یکی از شگفتی های بلاک چین است که اجرا و توسعه صدها یا حتی هزاران پروژه را برای افراد ممکن می سازد.