Kuanza na Mifumo Iliyosambazwa na Utafiti wa Makubaliano: Kutoka Tatizo la Wajenerali wa Byzantium hadi Jinsi Bitcoin na Ethereum Wanavyofanya Uchaguzi Wao

Kwa mara ya kwanza, fikiria hili: kundi la watu wanaotenganishwa na umbali mrefu, lakini wanahitaji kufanya uamuzi pamoja kuhusu "je, wapigane vita hii au la", na ndani yao kuna wasaliti wachache wanaotuma ujumbe wa uongo kimakusudi. Ikiwa vita hii itashindwa, jeshi lote litapotea! Hii ndiyo tatizo maarufu la Generali wa Byzantium (Byzantine Generals Problem). Mnamo 1982, wanasayansi watatu wa kompyuta waliunda mfano huu ili kuelezea changamoto kubwa zaidi katika mifumo iliyosambazwa: jinsi nodi zinaweza kufikia makubaliano bila kuthibitisha imani kamili kati yao? Kama mwanablogu mwenye uzoefu katika web3, nimeona jinsi hii inavyohusiana na maisha ya kila siku hapa Afrika Mashariki, ambapo wafanyabiashara katika soko la Dar es Salaam au Nairobi wanahitaji kushirikiana bila kujiweka hatarini na udanganyifu.

Fikiria hivi:

• Majenerali kadhaa wamezunguka mji mmoja.
• Wanahitaji kufikia uamuzi mmoja kuhusu kushambulia au kujiondoa.
• Kila mmoja anategemea tu wajumbe kuwasilisha ujumbe.
• Wajumbe wanaweza kupoteza ujumbe, kuibiwa, au kubadilishwa na wasaliti.
• Baadhi ya majenerali wenyewe ni wasaliti, wanaotuma amri za uongo kimakusudi.

Ikiwa wasaliti ni wengi au mawasiliano yamechanganyikiwa sana, basi hakuna njia ya kufanya hatua moja.

Katika ulimwengu halisi, blockchain ni kama "jeshi kubwa lililosambazwa" – kompyuta elfu nyingi zilizotawanyika duniani kote, ambazo hazijui kila mmoja, lakini zinahitaji kudumisha daftari moja la hesabu. Ikiwa daftari hilo litachanganyikiwa, pesa zitaangamia.

Kwa hivyo, mifumo ya makubaliano ndiyo ufunguo wa kutatua "tatizo la majenerali wa Byzantium". Inahitaji kuwahamasisha nodi nyingi zaaminifu, hata kama kuna wasaliti wachache wanaoharibu, ili kufikia makubaliano juu ya "sasa nani anadaiwa nani kiasi gani".

Elewa Kwanza Msimamo wa CAP: Mifumo Iliyosambazwa Haiwezi Kuwa na Yote Matatu

Kabla ya kuzungumzia makubaliano, ni lazima tuzungumzie msimamo wa CAP (uliotangazwa na Eric Brewer mnamo 2000, na kuthibitishwa baadaye).

CAP ni herufi za kwanza za maneno matatu:

• Consistency (Umoja): Nodi zote zinaona data ile ile ya hivi karibuni.
• Availability (Upatikanaji): Ombi lolote linapokuwa linapewa majibu wakati wowote (hata kama si data mpya).
• Partition Tolerance (Uvumilivu wa Migawanyiko): Hata kama mtandao umegawanyika au umekatika, mfumo unaendelea kufanya kazi.

Hakika yenye uchungu: Katika ulimwengu halisi, migawanyiko ya mtandao (P) hutokea karibu kila wakati (kukatika kwa mtandao, kuchelewa, kupoteza pakiti – hakuna anayeepea).

Kwa hivyo, mifumo iliyosambazwa inaweza kuchagua kati ya C na A tu:

• Chagua CP (Umoja + Uvumilivu wa Migawanyiko): Wakati mtandao umegawanyika, ni bora kusubiri badala ya kutoa majibu, ili kuhakikisha data ni sawa kabisa. Kama mifumo mingi ya benki za kitamaduni au ZooKeeper.
• Chagua AP (Upatikanaji + Uvumilivu wa Migawanyiko): Hata tatizo la mtandao, hudumisha huduma, hata kama data inaweza kuwa si sawa kwa muda (itapatikana baadaye). Kama Cassandra au DynamoDB, na mifumo mingi ya biashara mtandaoni.

Blockchain? Inaelekea AP kwa kiwango kikubwa – lazima ivumilie migawanyiko (mtandao wa kimataifa ni polepole), na iweze kufikia. Lakini inahitaji usalama mkubwa (umoja), hivyo inategemea mifumo mbalimbali ya makubaliano ili "kupata njia mbadala".

Kulinganisha Mifumo Mkuu ya Makubaliano: PoW, PoS, PBFT

Sasa tuingie katika mada kuu, tutaangalia mifumo maarufu zaidi ya makubaliano katika ulimwengu wa sarafu za kidijitali.

1. PoW (Proof of Work) – Ushahidi wa Kazi, "Mzee Mkubwa" wa Bitcoin

Hii ndiyo njia ya kawaida zaidi, na pia yenye nguvu zaidi.

Misingi yake ni rahisi na moja kwa moja:

• Unataka kuunda bloki? Fanya kazi kwanza! Hesabu tatizo gumu la hesabu (tafuta nonce ili hash ya bloki nzima iwe na sifuri nyingi mbele).
• Yuleyefu anayemaliza kwanza anaweza kuongeza bloki hiyo kwenye mnyororo na kupata zawadi ya bloki pamoja na ada za shughuli.
• Nodi zingine za mtandao zinathibitisha hash ikiwa ni sahihi, basi zinakubali bloki hiyo.

Faida:

• Usalama ni wa hali ya juu! Kushambulia kunahitaji udhibiti wa zaidi ya 51% ya nguvu ya hesabu ya mtandao mzima, gharama ni kubwa sana.
• Haijikita kabisa: Yeyote anaweza kujiunga ikiwa ana umeme na mashine ya kuchimba, bila ruhusa.
• Inazuia mashambulio ya "Sybil" (kujenga utambulisho wa uongo): Unataka kudanganya? Choma umeme na pesa kwanza.

Hasara:

• Inatumia umeme mwingi sana! Bitcoin hutumia umeme sawa na nchi kadhaa ndogo kwa mwaka.
• Kuunda bloki ni polepole (Bitcoin dakika 10 moja), na idadi ya shughuli kwa sekunde (TPS) ni ndogo.
• Nguvu ya hesabu imekusanyika mikononi mwa madhibiti makubwa, watu wa kawaida hawawezi kushiriki.

2. PoS (Proof of Stake) – Ushahidi wa Haki, "Mapenzi Mapya" ya Ethereum Sasa

Mnamo Septemba 2022, Ethereum ilibadilisha kutoka PoW kwenda PoS wakati wa "The Merge".

Misingi yake pia ni wazi:

• Unataka kuunda bloki? Weka sarafu zako kama dhamana (stake).
• Mfumo hutumia kiasi cha sarafu ulizoweka (pamoja na vipengele vya bahati na wakati) kuchagua mshindi, na yuleyefu anayechaguliwa anaunda bloki.
• Kuunda bloki kwa mafanikio kunalipa zawadi, lakini kufanya uovu (kama kusaini bloki mbili zinazopingana) kunapunguzwa dhamana yako (slashing).

Faida:

• Matumizi ya nishati yameshuka sana! Baada ya The Merge, Ethereum imepunguza matumizi ya nishati zaidi ya 99.95%, na wafuasi wa mazingira wanafurahi.
• Kasi ni ya juu, TPS ni kubwa zaidi.
• Wakati wa kuunda bloki ni mfupi, uthibitisho ni wa haraka.

Hasara:

• Hatari ya "wenye mali wataimarika zaidi": Wenye sarafu nyingi wana nafasi kubwa ya kuchaguliwa, inaweza kusababisha kujikita.
• Mashambulio ya "hakuna faida" yanaweza kuwa rahisi zaidi kiuchumi (haahitaji umeme, unahitaji kununua sarafu tu).
• Usalama ulikuwa na shaka mwanzoni (ingawa imefanya kazi vizuri kwa miaka michache).

3. PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) – Uvumilivu wa Kosa la Byzantium wa Vitendo

Hii ndiyo njia ya kawaida katika mifumo ya muungano au biashara (kama toleo la awali la Hyperledger Fabric).

Misingi yake inafanana na "kukutana na kupiga kura":

• Idadi ya nodi ni maalum, na zinajua kila mmoja (mifumo iliyoruhusiwa).
• Mpengaji anapendekeza bloki.
• Nodi zote hupiga kura katika raundi nyingi za mawasiliano.
• Ikiwa zaidi ya 2/3 ya nodi zinakubali, bloki inathibitishwa.
• Inaweza kuvumilia hadi 1/3 ya nodi mbaya.

Faida:

• uthibitisho ni wa haraka sana! Mwisho wa papo hapo (finality) kwa sekunde chache, tofauti na PoW au PoS ambayo inahitaji uthibitisho mwingi.
• Matumizi ya nishati ni mdogo sana.
• Nguvu dhidi ya Byzantium ni thabiti (inavumilia wazi 1/3 ya wasaliti).

Hasara:

• Idadi ya nodi haiwezi kuwa nyingi sana (mawasiliano yanazidi).
• Inahitaji ruhusa, inajikita zaidi, haiendani na mifumo ya umma.

Kulinganisha PoW dhidi ya PoS katika Jedwali (Mtazamo wa 2026)

Mradi	PoW (Bitcoin)	PoS (Ethereum)
Nishati Kuu	Nguvu ya Hesabu (Umeme + Vifaa)	Idadi ya Sarafu Zilizowekwa
Matumizi ya Nishati	Ya Juu Sana (Sawa na Umeme wa Nchi Ndogo)	Ya Chini Sana (Punguo zaidi ya 99%)
Wakati wa Bloki	Dakika 10 (BTC)	Sekunde 12 Karibu
Usalama	Thabiti Sana (Gharama ya 51% ni kubwa)	Thabiti (Lakini Gharama ya Uchumi ni Ndogo Zaidi Ki nadharia)
Shughuli za Kutoa Kituo	Ya Juu (Lakini Madhibiti Yanakusanyika)	Wastani (Hatari ya Wakuu na Dhamana)
Mwisho	Wa Bahati (Mnyororo Mrefu Ni Thabiti Zaidi)	Wa Hakika (Dakika Chache Hawezi Kubadilika)
Urafiki wa Mazingira	Mbaya	Mzuri
Uwezo wa Kupanuka	Wastani (Layer2 Kama Mtandao wa Umeme)	Bora Zaidi (Vipengele kama Sharding Vinapanuka)
Nani Anadhibiti	Wachimbaji	Walidhinishaji (Wakuu + Dhamana)

Kwa Nini Bitcoin Inashikilia PoW? Kwa Nini Ethereum Iliingia PoS?

Kwa nini Bitcoin haibadilii PoS?

Kwa sababu inajiweka kama "dhahabu ya kidijitali".

Thamani kuu ya dhahabu ni upungufu + haiwezi kubadilishwa.

PoW inafanana na kuchimba dhahabu: Inavyokuwa ngumu, ndivyo inavyokuwa yenye thamani, na wengi wanavyochimba, ndivyo inavyokuwa salama.

Ikiwa itabadilika kuwa PoS, itakuwa kama "wenye pesa wanaweza kuchapa dhahabu zaidi", hii itaharibu imani ya "sarafu ngumu".

Mtunzi wake mnamo 2008 katika hati rasmi alichukua PoW kama ulinzi kuu – kutumia gharama halisi ya umeme ulimwenguni kumlinda mnyororo.

Hata mnamo 2026, jamii ya Bitcoin bado imeshikilia: Kubadilisha PoS ni kujiua.

Kwa nini Ethereum ilianza?

Ethereum haikuwa na lengo la kuwa "dhahabu ya kidijitali", bali "kompyuta ya ulimwengu".

Inataka kuendesha DeFi, NFT, DAO, na michezo... hizi zinahitaji TPS ya juu na ada ndogo.

PoW ilikuwa polepole na ghali, watengenezaji waliilalamikia kila siku.

Vitalik na timu yake walihesabu: PoS inaweza kupunguza matumizi ya nishati karibu kuwa hakuna, na kuweka msingi kwa sharding ya baadaye.

Baada ya The Merge mnamo 2022, TPS ya Ethereum iliongezeka, ada ya gas ilipungua, na ikolojia ya watengenezaji ilikuwa na shughuli zaidi.

Ina ingawa kuna mabishano kuhusu dhamana kama Lido, kwa ujumla mabadiliko yamefanikiwa.

Kwa ufupi:

• Bitcoin inatumia PoW kwa sababu inatafuta usalama wa mwisho na upungufu usioweza kubadilishwa.
• Ethereum ilibadilisha PoS kwa sababu inatafuta utendaji, uwezo wa kupanuka, na ustawi wa ikolojia.

Mwisho, Nakuuliza

Sasa unaponaona uhamisho wa pesa, wa Bitcoin au Ethereum, utaamini zaidi lipi?

Je, utaamini "imechoma umeme mwingi hivyo haiwezi kudanganya" wa PoW, au "imeweka dhamana ya mabilioni ya dola hivyo haina ujasiri wa kuharibu" wa PoS?

Njia hizi zote zina faida zake, lakini zote zimefanikiwa kutatua tatizo la majenerali wa Byzantium.

Katika ulimwengu uliosambazwa, hakuna mpango kamili, ni mpango unaofaa zaidi kwako.

Ukiwa umeelewa hii, tayari umeingia!

Mapendekezo ya Biashara 3 za Juu za Kimataifa za Sarafu za Siri:

• Sajili Biashara ya Binance (Mfalme wa Kiasi cha Biashara, Aina Nyingi Zaidi, Faida za Wapya Kubwa);
• Sajili Biashara ya OKX (Zana ya Mikataba, Ada Ndogo);
• Sajili Biashara ya Gate.io (Mwindaji wa Sarafu Mpya, Biashara ya Kufuata + Hapo Rasmi Huru).

Chagua kubwa na kamili – Binance, michezo ya kitaalamu – OKX, au kufunga sarafu ndogo – Gate! Fungua haraka upate punguo la ada la maisha~