گیسپر (Gasper)

گیسپر (Gasper) دراصل Casper the Friendly Finality Gadget (Casper-FFG) اور LMD-GHOST فورک چوائس الگورتھم کا مجموعہ ہے۔ یہ دونوں اجزاء مل کر وہ کنسینسس میکانزم بناتے ہیں جو پروف-آف-اسٹیک (proof-of-stake) ایتھیریم کو محفوظ بناتا ہے۔ کیسپر (Casper) وہ میکانزم ہے جو مخصوص بلاکس کو "حتمی" (finalized) کے درجے تک اپ گریڈ کرتا ہے تاکہ نیٹ ورک میں نئے آنے والے اس بات کا یقین کر سکیں کہ وہ کینونیکل (canonical) چین کو سنک (sync) کر رہے ہیں۔ فورک چوائس الگورتھم جمع شدہ ووٹوں کا استعمال کرتا ہے تاکہ اس بات کو یقینی بنایا جا سکے کہ جب بلاک چین میں فورکس (forks) پیدا ہوں تو نوڈز آسانی سے درست کا انتخاب کر سکیں۔

نوٹ کریں کہ Casper-FFG کی اصل تعریف کو گیسپر میں شامل کرنے کے لیے تھوڑا سا اپ ڈیٹ کیا گیا تھا۔ اس صفحے پر ہم اپ ڈیٹ شدہ ورژن پر غور کرتے ہیں۔

پیشگی شرائط

اس مواد کو سمجھنے کے لیے پروف-آف-اسٹیک پر تعارفی صفحہ پڑھنا ضروری ہے۔

گیسپر کا کردار

گیسپر ایک پروف-آف-اسٹیک بلاک چین کے اوپر کام کرتا ہے جہاں نوڈز ایتھر (ether) کو سیکیورٹی ڈپازٹ کے طور پر فراہم کرتے ہیں جسے تباہ کیا جا سکتا ہے اگر وہ بلاکس تجویز کرنے یا ان کی توثیق کرنے میں سست یا بے ایمان ہوں۔ گیسپر وہ میکانزم ہے جو یہ طے کرتا ہے کہ ویلیڈیٹرز کو کس طرح انعام اور سزا دی جاتی ہے، یہ فیصلہ کرتا ہے کہ کن بلاکس کو قبول اور مسترد کرنا ہے، اور بلاک چین کے کس فورک پر تعمیر کرنی ہے۔

حتمیت (Finality) کیا ہے؟

حتمیت (Finality) مخصوص بلاکس کی ایک خصوصیت ہے جس کا مطلب ہے کہ انہیں اس وقت تک واپس (revert) نہیں کیا جا سکتا جب تک کہ کوئی سنگین کنسینسس (consensus) کی ناکامی نہ ہو اور حملہ آور نے کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کا کم از کم 1/3 حصہ تباہ نہ کر دیا ہو۔ حتمی (Finalized) بلاکس کو ایسی معلومات سمجھا جا سکتا ہے جس کے بارے میں بلاک چین کو یقین ہے۔ کسی بلاک کو حتمی شکل دینے کے لیے اسے دو مراحل پر مشتمل اپ گریڈ کے طریقہ کار سے گزرنا پڑتا ہے:

کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کے دو تہائی حصے نے اس بلاک کو کینونیکل چین میں شامل کرنے کے حق میں ووٹ دیا ہو۔ یہ شرط بلاک کو "جواز یافتہ" (justified) میں اپ گریڈ کرتی ہے۔ جواز یافتہ بلاکس کے واپس (revert) ہونے کا امکان کم ہوتا ہے، لیکن کچھ مخصوص حالات میں ایسا ہو سکتا ہے۔
جب ایک جواز یافتہ بلاک کے اوپر ایک اور بلاک کو جواز فراہم کیا جاتا ہے، تو اسے "حتمی" (finalized) میں اپ گریڈ کر دیا جاتا ہے۔ کسی بلاک کو حتمی شکل دینا اس بلاک کو کینونیکل چین میں شامل کرنے کا عزم ہے۔ اسے اس وقت تک واپس نہیں کیا جا سکتا جب تک کہ کوئی حملہ آور لاکھوں ایتھر (اربوں $USD) تباہ نہ کر دے۔

یہ بلاک اپ گریڈز ہر سلاٹ (slot) میں نہیں ہوتے ہیں۔ اس کے بجائے، صرف ایپوک-باؤنڈری (epoch-boundary) بلاکس کو جواز یافتہ اور حتمی شکل دی جا سکتی ہے۔ ان بلاکس کو "چیک پوائنٹس" (checkpoints) کہا جاتا ہے۔ اپ گریڈنگ میں چیک پوائنٹس کے جوڑوں پر غور کیا جاتا ہے۔ دو لگاتار چیک پوائنٹس کے درمیان ایک "سپر میجارٹی لنک" (supermajority link) کا ہونا ضروری ہے (یعنی، کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کا دو تہائی حصہ یہ ووٹ دے کہ چیک پوائنٹ B، چیک پوائنٹ A کا درست جانشین ہے) تاکہ کم حالیہ چیک پوائنٹ کو حتمی (finalized) اور زیادہ حالیہ بلاک کو جواز یافتہ (justified) میں اپ گریڈ کیا جا سکے۔

چونکہ حتمیت کے لیے دو تہائی اتفاق رائے کی ضرورت ہوتی ہے کہ ایک بلاک کینونیکل ہے، اس لیے ایک حملہ آور کے لیے درج ذیل کے بغیر متبادل حتمی چین بنانا ممکن نہیں ہے:

کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کے دو تہائی حصے کا مالک ہونا یا اس میں ہیرا پھیری کرنا۔
کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کا کم از کم ایک تہائی حصہ تباہ کرنا۔

پہلی شرط اس لیے پیدا ہوتی ہے کیونکہ کسی چین کو حتمی شکل دینے کے لیے اسٹیک کیے گئے ایتھر کا دو تہائی حصہ درکار ہوتا ہے۔ دوسری شرط اس لیے پیدا ہوتی ہے کیونکہ اگر کل اسٹیک کے دو تہائی حصے نے دونوں فورکس کے حق میں ووٹ دیا ہے، تو ایک تہائی نے لازمی طور پر دونوں پر ووٹ دیا ہوگا۔ ڈبل ووٹنگ (Double-voting) ایک سلیشنگ (slashing) شرط ہے جس کی زیادہ سے زیادہ سزا دی جائے گی، اور کل اسٹیک کا ایک تہائی حصہ تباہ ہو جائے گا۔ مئی 2022 تک، اس کے لیے حملہ آور کو تقریباً 10 بلین ڈالر مالیت کا ایتھر جلانا پڑے گا۔ وہ الگورتھم جو گیسپر میں بلاکس کو جواز فراہم کرتا ہے اور حتمی شکل دیتا ہے، وہ Casper the Friendly Finality Gadget (Casper-FFG) (opens in a new tab) کی قدرے ترمیم شدہ شکل ہے۔

مراعات اور سلیشنگ (Incentives and Slashing)

ویلیڈیٹرز کو ایمانداری سے بلاکس تجویز کرنے اور ان کی توثیق کرنے پر انعام دیا جاتا ہے۔ ایتھر کو انعام کے طور پر دیا جاتا ہے اور ان کے اسٹیک میں شامل کیا جاتا ہے۔ دوسری طرف، وہ ویلیڈیٹرز جو غیر حاضر ہوتے ہیں اور بلائے جانے پر کام کرنے میں ناکام رہتے ہیں، وہ ان انعامات سے محروم ہو جاتے ہیں اور بعض اوقات اپنے موجودہ اسٹیک کا ایک چھوٹا سا حصہ کھو دیتے ہیں۔ تاہم، آف لائن ہونے کے جرمانے چھوٹے ہوتے ہیں اور، زیادہ تر معاملات میں، انعامات سے محروم ہونے کی موقع کی لاگت (opportunity costs) کے برابر ہوتے ہیں۔ تاہم، کچھ ویلیڈیٹر کے اعمال حادثاتی طور پر کرنا بہت مشکل ہوتا ہے اور یہ کسی بدنیتی پر مبنی ارادے کی نشاندہی کرتے ہیں، جیسے ایک ہی سلاٹ کے لیے متعدد بلاکس تجویز کرنا، ایک ہی سلاٹ کے لیے متعدد بلاکس کی تصدیق کرنا، یا پچھلے چیک پوائنٹ کے ووٹوں سے متصادم ہونا۔ یہ "سلیش ایبل" (slashable) رویے ہیں جن کی زیادہ سخت سزا دی جاتی ہے—سلیشنگ کے نتیجے میں ویلیڈیٹر کے اسٹیک کا کچھ حصہ تباہ ہو جاتا ہے اور ویلیڈیٹر کو ویلیڈیٹرز کے نیٹ ورک سے ہٹا دیا جاتا ہے۔ اس عمل میں 36 دن لگتے ہیں۔ پہلے دن، 1 ETH تک کا ابتدائی جرمانہ ہوتا ہے۔ پھر سلیش کیے گئے ویلیڈیٹر کا ایتھر ایگزٹ پیریڈ (exit period) کے دوران آہستہ آہستہ ختم ہو جاتا ہے، لیکن 18ویں دن، انہیں ایک "کوریلیشن پینلٹی" (correlation penalty) ملتی ہے، جو اس وقت زیادہ ہوتی ہے جب ایک ہی وقت کے آس پاس زیادہ ویلیڈیٹرز کو سلیش کیا جاتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ جرمانہ پورا اسٹیک ہوتا ہے۔ یہ انعامات اور سزائیں ایماندار ویلیڈیٹرز کی حوصلہ افزائی کرنے اور نیٹ ورک پر حملوں کی حوصلہ شکنی کرنے کے لیے بنائی گئی ہیں۔

غیر فعالی کا رساؤ (Inactivity Leak)

سیکیورٹی کے ساتھ ساتھ، گیسپر "معقول لائیونیس" (plausible liveness) بھی فراہم کرتا ہے۔ یہ وہ شرط ہے کہ جب تک کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کا دو تہائی حصہ ایمانداری سے ووٹ دے رہا ہے اور پروٹوکول کی پیروی کر رہا ہے، چین کسی بھی دوسری سرگرمی (جیسے حملے، تاخیر کے مسائل، یا سلیشنگز) سے قطع نظر حتمی شکل دینے کے قابل ہو گی۔ دوسرے لفظوں میں، چین کو حتمی شکل دینے سے روکنے کے لیے کل اسٹیک کیے گئے ایتھر کا ایک تہائی حصہ کسی نہ کسی طرح کمپرومائز ہونا چاہیے۔ گیسپر میں، لائیونیس کی ناکامی کے خلاف دفاع کی ایک اضافی لائن موجود ہے، جسے "غیر فعالی کا رساؤ" (inactivity leak) کہا جاتا ہے۔ یہ میکانزم اس وقت فعال ہوتا ہے جب چین چار ایپوکس (epochs) سے زیادہ کے لیے حتمی شکل دینے میں ناکام رہتی ہے۔ وہ ویلیڈیٹرز جو فعال طور پر اکثریتی چین کی تصدیق نہیں کر رہے ہیں، ان کا اسٹیک آہستہ آہستہ ختم ہو جاتا ہے یہاں تک کہ اکثریت کل اسٹیک کا دو تہائی حصہ دوبارہ حاصل کر لیتی ہے، جس سے یہ یقینی بنتا ہے کہ لائیونیس کی ناکامیاں صرف عارضی ہیں۔

فورک کا انتخاب (Fork choice)

Casper-FFG کی اصل تعریف میں ایک فورک چوائس الگورتھم شامل تھا جس نے یہ اصول نافذ کیا تھا: follow the chain containing the justified checkpoint that has the greatest height جہاں اونچائی (height) کو جینیسس (genesis) بلاک سے سب سے زیادہ فاصلے کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ گیسپر میں، اصل فورک چوائس اصول کو LMD-GHOST نامی ایک زیادہ نفیس الگورتھم کے حق میں متروک (deprecated) کر دیا گیا ہے۔ یہ سمجھنا ضروری ہے کہ عام حالات میں، فورک چوائس کے اصول کی ضرورت نہیں ہوتی - ہر سلاٹ کے لیے ایک ہی بلاک تجویز کنندہ ہوتا ہے، اور ایماندار ویلیڈیٹرز اس کی تصدیق کرتے ہیں۔ صرف بڑے نیٹ ورک کی غیر ہم آہنگی (asynchronicity) کے معاملات میں یا جب کسی بے ایمان بلاک تجویز کنندہ نے ابہام پیدا کیا ہو، تب فورک چوائس الگورتھم کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، جب وہ معاملات پیدا ہوتے ہیں، تو فورک چوائس الگورتھم ایک اہم دفاع ہوتا ہے جو درست چین کو محفوظ بناتا ہے۔

LMD-GHOST کا مطلب "latest message-driven greedy heaviest observed sub-tree" ہے۔ یہ ایک الگورتھم کی تعریف کرنے کا ایک اصطلاحات سے بھرا طریقہ ہے جو تصدیقات (attestations) کے سب سے زیادہ جمع شدہ وزن والے فورک کو کینونیکل کے طور پر منتخب کرتا ہے (greedy heaviest subtree) اور یہ کہ اگر کسی ویلیڈیٹر سے متعدد پیغامات موصول ہوتے ہیں، تو صرف تازہ ترین پر غور کیا جاتا ہے (latest-message driven)۔ سب سے بھاری بلاک کو اپنی کینونیکل چین میں شامل کرنے سے پہلے، ہر ویلیڈیٹر اس اصول کا استعمال کرتے ہوئے ہر بلاک کا جائزہ لیتا ہے۔