বিটকয়েনের নাকামোটো কনসেনসাস, যদিও বিপ্লবী, একটি মৌলিক টান প্রবর্তন করেছিল অন্তর্ভুক্তিমূলকতা (যেকোনো অংশগ্রহণকারীকে যোগদানের অনুমতি দেওয়া) এবং নিরাপত্তা (দুর্নীতিপরায়ণ সত্ত্বাদের নেটওয়ার্ক নিয়ন্ত্রণ করা থেকে বিরত রাখা)। এই দ্বন্দ্ব প্রকাশ পায় এর অভাবের মধ্যে চূড়ান্ততা—লেনদেনের অপরিবর্তনীয় নিশ্চিতকরণ। Bitcoin-এর মতো ঐতিহ্যগত প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) ব্লকচেইন শুধুমাত্র সম্ভাব্যতা-ভিত্তিক চূড়ান্ত সামঞ্জস্যতা প্রদান করে, যেখানে একটি লেনদেনের নিশ্চিতকরণ সময়ের সাথে সাথে আরও নিশ্চিত হয় কিন্তু কখনই একেবারে চূড়ান্ত নয়। এই সীমাবদ্ধতা উচ্চ-মূল্যের, সময়-সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তাদের ব্যবহারে বাধা দেয়।
HotPoW এই মূল সমস্যাটির সমাধান করে। এটি একটি অভিনব সেতু প্রস্তাব করে Nakamoto-style consensus (অনুমতিবিহীন, PoW-ভিত্তিক) এবং Byzantine Fault Tolerance (BFT) কনসেনসাস (যা দ্রুত চূড়ান্ততা প্রদান করে কিন্তু পরিচিত অংশগ্রহণকারীদের প্রয়োজন)। প্রোটোকল এটি অর্জন করে একটি নতুন তাত্ত্বিক গঠনের মাধ্যমে: proof-of-work quorums.
নিবন্ধটি একটি মূল দ্বিধা চিহ্নিত করেছে: অন্তর্ভুক্তিমূলক হতে হলে, একটি প্রোটোকলকে সহজ প্রবেশের অনুমতি দিতে হবে (নিম্ন সাইবিল প্রতিরোধ), কিন্তু নিরাপদ হতে হলে, সমন্বিত আক্রমণগুলিকে ব্যয়বহুল করে তুলতে হবে। নাকামোটো কনসেন্সাস নতুন পরিচয়ের জন্য একটি হার সীমাকারী হিসাবে গণনামূলক PoW ব্যবহার করে, একটি সম্ভাব্যবাদী নেতা নির্বাচন তৈরি করে। যাইহোক, এই প্রক্রিয়াটি ধীর এবং শুধুমাত্র সম্ভাব্যতা-ভিত্তিক নিরাপত্তা প্রদান করে।
HotPoW-এর সমাধান হল PoW কেবল নেতা নির্বাচনের জন্য নয়, বরং অস্থায়ী, স্টোকাস্টিক কোয়োরাম গঠনের জন্য ব্যবহার করা। অস্থায়ী, স্টোকাস্টিক কোয়োরামএই কোয়োরামগুলি হল নোডের দল যারা একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে গণনামূলক প্রচেষ্টা প্রমাণ করেছে। মূল অন্তর্দৃষ্টি হল যে, একটি প্রদত্ত নিরাপত্তা প্যারামিটারের জন্য, একটি পয়সন প্রক্রিয়া থেকে নমুনাকৃত যথেষ্ট বড় একটি কোয়োরাম (যা PoW সমাধান খোঁজার মডেল করে) হবে ব্যবহারিকভাবে অনন্যএই অনন্যতা কোয়রামকে একটি BFT-স্টাইলের চূড়ান্ততা রাউন্ডের জন্য একটি বিশ্বস্ত ভোটিং কমিটি হিসাবে কাজ করতে সক্ষম করে, পূর্ব-নিবন্ধিত পরিচয়ের প্রয়োজন ছাড়াই।
Sybil প্রতিরোধকে কনসেনসাস চূড়ান্ততা থেকে বিচ্ছিন্ন করে। PoW Sybil-প্রতিরোধী কমিটি গঠন প্রদান করে, যখন এই কমিটির উপরে চলমান একটি পাইপলাইনড BFT প্রোটোকল দ্রুত, নির্ধারক চূড়ান্ততা প্রদান করে।
এই বিভাগটি একটি স্টোকাস্টিক প্রক্রিয়া থেকে উদ্ভূত কোয়োরামের ধারণাকে আনুষ্ঠানিক রূপ দেয়।
নোডগুলির দ্বারা PoW সমাধান ("ভোট") খুঁজে পাওয়াকে একটি Poisson process $\lambda$ হারে। $\Delta$ সময় ব্যবধানে, পাওয়া সমাধানের সংখ্যা একটি পয়সন বন্টন অনুসরণ করে। একটি "কোরাম"কে নির্দিষ্ট একটি উইন্ডোর মধ্যে যেসব নোড সমাধান খুঁজে পায় তাদের সেট হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এই কোরামের আকার একটি র্যান্ডম ভেরিয়েবল $Q$।
তত্ত্বটি প্রমাণ করে যে, একটি টার্গেট কোরাম সাইজ $k$ এবং একটি সিকিউরিটি প্যারামিটার $\epsilon$ এর জন্য, $\geq k$ আকারের দুটি স্বাধীনভাবে নমুনাকৃত কোরাম যে বিচ্ছিন্ন হওয়ার সম্ভাবনা $\epsilon$ দ্বারা আবদ্ধ, এটি হল stochastic uniqueness property. It guarantees that an adversary cannot easily fork the chain by creating a competing, valid quorum for the same slot, as the probability of assembling a large-enough quorum that doesn't overlap with the honest one is negligible. The parameter $k$ is derived from $\lambda$, $\Delta$, and the desired security level.
HotPoW instantiates the theory into a working protocol.
HotPoW গ্রহণ করে pipelined three-phase commit (প্রিপেয়ার, প্রি-কমিট, কমিট) হটস্টাফ বিএফটি থেকে। তবে, একটি স্থির কমিটির পরিবর্তে, প্রতিটি ফেজের ভোটাররা হল সেই ইপকের জন্য পিওডাব্লিউ কোরামের সদস্যরা। একজন লিডার একটি ব্লক প্রস্তাব করে। প্রিপেয়ার, প্রি-কমিট এবং কমিট ফেজের জন্য ক্রমান্বয়ে গঠিত পিওডাব্লিউ কোরামগুলোর সদস্যরা প্রস্তাবটিতে ভোট দেয়। একবার একটি ব্লক কমিট-ফেজ কোরাম থেকে সুপারমেজরিটি ভোট পেলে, সেটি অবিলম্বে চূড়ান্ত হয়. এটি দীর্ঘতম-শৃঙ্খল নিয়মের ক্রমবর্ধমান কনফার্মেশন গভীরতার বিপরীতে ভবিষ্যদ্বাণীমূলক, দ্রুত ফাইনালিটি প্রদান করে।
প্রোটোকলটি অনুমতিবিহীনই থাকে। PoW ধাঁধা সমাধানের মাধ্যমে যে কেউ অংশগ্রহণ করতে পারে। কোয়োরাম গঠন স্বয়ংক্রিয়ভাবে নেটওয়ার্ক অংশগ্রহণের সাথে সামঞ্জস্য হয়। যোগাযোগের জটিলতা কোয়োরামের আকারের সাথে রৈখিক ($O(k)$), যা ব্লকচেইন বিস্তারের অনুরূপ, এবং এটি দ্বিঘাত BFT প্রোটোকলগুলোর চেয়ে অনেক বেশি স্কেলযোগ্য। এটি সাইডচেইন-ভিত্তিক ফাইনালিটি সমাধানের জটিলতা ও ওভারহেড এড়ায়।
নেটওয়ার্ক লেটেন্সি, চার্ন (নোড যোগদান/প্রস্থান) এবং টার্গেটেড আক্রমণের বিরুদ্ধে সিমুলেশনের মাধ্যমে কাগজটি HotPoW মূল্যায়ন করে।
চিত্র ১ বিশ্লেষণ (ধারণাগত): পিডিএফ চিত্রটি সংখ্যাগরিষ্ঠ/সংখ্যালঘু গোষ্ঠীর জন্য সূচকীয় বনাম গামা বন্টনের বিপরীতে দাঁড় করায়। HotPoW-এর কোরাম স্যাম্পলিং, একটি গামা প্রক্রিয়ার অনুরূপ (ডান প্যানেল), সময়ের সাথে সাথে একটি বৈধ কোরাম গঠনের জন্য একটি সৎ সংখ্যাগরিষ্ঠ এবং একজন আক্রমণকারীর সম্ভাবনার মধ্যে একটি স্পষ্ট বিভাজন তৈরি করে, একটি "নিরাপত্তা মার্জিন" প্রদান করে। এটি বেসিক PoW-এ ব্যবহৃত সরল সূচকীয় মডেলের (বাম) চেয়ে শ্রেষ্ঠ, যেখানে লেজগুলি আরও বেশি ওভারল্যাপ হয়, যার ফলে দুর্বল চূড়ান্ততা নিশ্চয়তা দেখা দেয়।
The নিরাপত্তা analysis relies on the properties of the Poisson process. Let $N(t)$ be the number of PoW solutions (votes) found by honest nodes by time $t$, with rate $\lambda_h$. The adversary has rate $\lambda_a < \lambda_h$ (honest majority assumption).
একটি প্রতিপক্ষের জন্য সময় $\Delta$ এর মধ্যে $k$ আকারের একটি কোরাম তৈরি করার সম্ভাবনা, যা $m$ আকারের একটি সৎ কোরামের সাথে ওভারল্যাপ না করে, তা Poisson বন্টনের লেজ দ্বারা সীমাবদ্ধ:
$P(\text{প্রতিপক্ষের অনন্য কোরাম} \geq k) \leq \sum_{i=k}^{\infty} \frac{e^{-\lambda_a \Delta}(\lambda_a \Delta)^i}{i!} \cdot F(m, i)$
যেখানে $F(m,i)$ হল একটি কম্বিনেটোরিয়াল পদ যা শূন্য ওভারল্যাপের সম্ভাবনা প্রকাশ করে। $k$, $m$, এবং $\Delta$ কে যথাযথভাবে নির্ধারণ করে, এই সম্ভাবনাকে সূচকীয়ভাবে ছোট ($\epsilon$) করা যায়। তারপর পাইপলাইনড HotStuff লজিক নিশ্চিত করে যে যদি একটি অনন্য কমিটিং কোরাম গঠিত হয়, তাহলে ব্লকটি চূড়ান্ত।
চূড়ান্ততা প্রক্রিয়া তুলনার কাঠামো:
কেস উদাহরণ - আক্রমণের দৃশ্যকল্প: An attacker with 30% of the hash power tries to double-spend. In Bitcoin, they attempt a deep reorg. In HotPoW, they must either 1) dominate the PoW race to control sequential quorums for Prepare, Pre-Commit, Commit (very hard with <50% hash), or 2) create a separate, large-enough committing quorum that doesn't overlap with the honest one. The theory of stochastic uniqueness shows the probability of (2) is negligible ($\epsilon$). Thus, the attack fails, and the original transaction remains final after one commit phase.
Potential Applications:
ভবিষ্যতের গবেষণার দিকনির্দেশ:
মূল অন্তর্দৃষ্টি: HotPoW শুধু আরেকটি কনসেনসাস টুইক নয়; এটি অনুমতিহীন সিস্টেমে ট্রাস্ট প্লেনের একটি মৌলিক পুনঃস্থাপত্য। কাগজটি নাকামোটো কনসেনসাসের কেন্দ্রে থাকা "সমাবেশন বনাম নিরাপত্তা" ক্যান্সার সঠিকভাবে নির্ণয় করেছে—একটি ট্রেড-অফ যা ডেভেলপারদেরকে Bitcoin-এর কঠোর বিকেন্দ্রীকরণ এবং Diem (পূর্বে Libra) এর মতো অনুমতিপ্রাপ্ত BFT চেইনের দ্রুত চূড়ান্ততার মধ্যে বেছে নিতে বাধ্য করেছে। তাদের সমাধান, স্টোকাস্টিক PoW কোয়োরাম, বুদ্ধিবৃত্তিকভাবে মার্জিত। এটি প্রুফ-অফ-ওয়ার্ককে নিজেই একটি কনসেনসাস মেকানিজম হিসেবে নয়, বরং একটি ক্রিপ্টোগ্রাফিক সর্টিশন টুল হিসেবে বিবেচনা করে অ্যাড-হক BFT কমিটি গঠনের জন্য। এটি আলগোরান্ডের প্রুফ-অফ-স্টেক সর্টিশনে দর্শনগত পরিবর্তনের প্রতিফলন, কিন্তু একে প্রতিষ্ঠিত, ASIC-প্রতিরোধী (যদিও শক্তি-সাশ্রয়ী নয়) PoW জগতে ভিত্তি দেয়। HotStuff-এর পাইপলাইনড BFT-এর সাথে সংযোগটি ব্যবহারিক প্রতিভা, যা একটি প্রমাণিত, রৈখিক-জটিলতা চূড়ান্ততা ইঞ্জিন তুলে এনে একে গতিশীলভাবে তৈরি, সাইবিল-প্রতিরোধী ভিত্তির উপর স্থাপন করে।
যৌক্তিক প্রবাহ: যুক্তিটি আকর্ষণীয় স্পষ্টতা নিয়ে এগোয়: ১) চূড়ান্ততা ফাঁক চিহ্নিত করা, ২) একটি তত্ত্ব প্রস্তাব করা যেখানে গণনামূলক কাজ কমিটির সদস্যপদ ক্রয় করে, ৩) প্রমাণ করা যে এই কমিটি অনন্যভাবে বিশ্বস্ত (স্টোকাস্টিক স্বতন্ত্রতা), ৪) শীর্ষে একটি আধুনিক BFT প্রোটোকল (HotStuff) স্থাপন করা। সিমুলেশন ফলাফল, যদিও সরাসরি নেটওয়ার্ক থেকে নয়, চাপে প্রোটোকল টিকে থাকতে দেখিয়ে বাধ্যকারীভাবে দেখায়। সাইডচেইন-ভিত্তিক চূড়ান্ততার (যেমন Bitcoin-NG বা পূর্বের প্রস্তাবনা) সাথে তুলনা একটি মূল শক্তি—HotPoW একই লক্ষ্য অর্জন করে একাধিক পরস্পরসংযুক্ত চেইন পরিচালনার দানবীয় জটিলতা ছাড়াই, এমন জটিলতা যা Cosmos IBC-এর নিরাপত্তা মডেলের মতো প্রকল্পগুলিকে পীড়িত করেছে, যেমন তাদের আন্তঃশৃঙ্খলা নিরাপত্তা বিষয়ক নথিতে উল্লেখ করা হয়েছে।
Strengths & Flaws: প্রাথমিক শক্তি হল ধারণাগত একীকরণএটি ঐতিহাসিকভাবে পৃথক দুটি গবেষণা সাইলোকে সংযুক্ত করে। পারফরম্যান্স প্রোফাইল—O(n) কমিউনিকেশন, দ্রুত চূড়ান্ততা—তাত্ত্বিকভাবে ঐতিহ্যবাহী BFT এবং দীর্ঘতম-শৃঙ্খলা PoW উভয়ের চেয়ে শ্রেষ্ঠ। তবে, ত্রুটিগুলো গুরুত্বপূর্ণ। প্রথমত, শক্তি খরচ প্রশ্নটি উড়িয়ে দেওয়া হয়েছে, কিন্তু একটি পোস্ট-ESG বিশ্বে, যেকোনো নতুন PoW প্রস্তাবনার জন্য কঠিন সংগ্রামের মুখোমুখি হতে হয়। দ্বিতীয়ত, প্যারামিটার সংবেদনশীলতা উদ্বেগজনক। নিরাপত্তা প্যারামিটার $\epsilon$ সৎ বনাম প্রতিপক্ষ হ্যাশ পাওয়ারের ($\lambda_h$, $\lambda_a$) সঠিক অনুমানের উপর গুরুত্বপূর্ণভাবে নির্ভর করে। একটি আক্রমণকারী একটি গুরুত্বপূর্ণ কোরাম গঠনের সময়সীমার মধ্যে সৎ সংখ্যাগরিষ্ঠতা ধারণা লঙ্ঘন করার জন্য অস্থায়ীভাবে হ্যাশ পাওয়ার বৃদ্ধি করতে পারে (ভাড়া বাজারগুলির মাধ্যমে একটি "ফ্ল্যাশ অ্যাটাক", যেমন আইয়াল এবং সিরারের "সেলফিশ মাইনিং" বিশ্লেষণে আলোচিত হয়েছে), যা সম্ভাব্যভাবে চূড়ান্ততা ভঙ্গ করতে পারে। এটি ঐতিহ্যগত PoW-এর চেয়ে বেশি তীব্র ঝুঁকি, যেখানে এই ধরনের আক্রমণ কয়েকটি ব্লককেই প্রভাবিত করে। তৃতীয়ত, কম অংশগ্রহণের সময় কার্যকারিতা অস্পষ্ট—যদি $k$ আকারের একটি কোরাম গঠনের জন্য পর্যাপ্ত নোড PoW ধাঁধা সমাধান করতে বিরক্ত না হয় তাহলে কী হবে? প্রোটোকলটি স্থবির হয়ে যেতে পারে।
কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি: গবেষকদের জন্য, পরবর্তী তাৎক্ষণিক পদক্ষেপ হলো সম্মিলিত স্টোকাস্টিক/বিএফটি মডেলটিকে ইউনিভার্সালি কম্পোজেবল (ইউসি) মডেলের মতো একটি কাঠামোর মধ্যে আনুষ্ঠানিক রূপ দেওয়া, যাতে অভিযোজিত দুর্নীতির অধীনে এর নিরাপত্তা সঠিকভাবে পরিমাপ করা যায়। প্রকৌশলীদের জন্য, বাস্তব-বিশ্বের বিলম্ব ধারণাগুলি যাচাই করতে একটি টেস্টনেট বাস্তবায়নের প্রয়োজন। বিনিয়োগকারী ও নির্মাতাদের জন্য, হটপাও সেন্ট্রাল ব্যাংক ডিজিটাল কারেন্সি (সিবিডিসি) বা প্রাতিষ্ঠানিক নিষ্পত্তির জন্য এক নতুন শ্রেণির "ভারি-দায়িত্ব" খাতার একটি আকর্ষণীয় নকশা উপস্থাপন করে, যেখানে চূড়ান্ততা আলোচনার বাইরে কিন্তু অনুমতিবিহীন নিরীক্ষণযোগ্যতা কাম্য। তবে, এটি ইথেরিয়াম বা বিটকয়নের সরাসরি বিকল্প নয়। এর বিশেষ ক্ষেত্র হলো সেইসব অ্যাপ্লিকেশনে যেগুলি বর্তমানে জটিল, বিশ্বস্ত চূড়ান্ততা গ্যাজেট বা ফেডারেটেড সাইডচেইনের আশ্রয় নেয়। চূড়ান্ত পরীক্ষা হবে এর মার্জিত তত্ত্বটি একটি বৈশ্বিক, প্রতিপক্ষ নেটওয়ার্কের বিশৃঙ্খল বাস্তবতা সহ্য করতে পারে কিনা—এমন একটি বাস্তবতা যা অনেক সুন্দর ব্লকচেইন নকশাকে নতজানু করেছে।