ثبت نام

تورینگ کامل شد

نوشته شده در Jan 18, 2024
تورینگ کامل شد

مفهوم کامل بودن تورینگ اغلب در مهندسی نرم افزار مورد بحث قرار می گیرد، شاید بیشتر از آن چیزی که انتظار می رود. به نظر می رسد در مورد آنچه که Turing Completeness دقیقاً مستلزم چیست، به ویژه در زمینه مهندسی نرم افزار، سردرگمی وجود دارد.

کامل بودن تورینگ مشخصه ای است که به یک سیستم محاسباتی نسبت داده می شود و به این معنی است که قدرت محاسباتی مشابه ماشین تورینگ را دارد. اما این واقعا به چه معناست؟ بیایید عمیق تر به این مفهوم بپردازیم.

سیستمی که Turing Complete است سیستمی است که با داشتن زمان و حافظه کافی همراه با دستورالعمل های لازم، توانایی حل هر مشکل محاسباتی را بدون توجه به پیچیدگی آن داشته باشد. این اصطلاح معمولاً برای زبان های برنامه نویسی مدرن به کار می رود، زیرا اکثر آنها - از جمله C++، Python، جاوا اسکریپت و سایرین - تورینگ کامل هستند. این بدان معناست که این زبان ها می توانند به صورت تئوری هر الگوریتمی را اجرا کنند، مشروط بر اینکه منابع و دستورالعمل های لازم به آنها داده شود.

کامل بودن تورینگ چیست؟

کامل بودن تورینگ یک مفهوم اساسی در قلمرو محاسبات است که در ابتدا توسط آلن تورینگ تعریف شد. توانایی برخی از ماشین های محاسباتی را برای انجام هر کاری که هر کامپیوتری می تواند انجام دهد را توصیف می کند. این اصل برای توسعه نرم افزار و برنامه کاربردی است و به کد اجازه می دهد بدون تأیید قبلی عملکرد آن نوشته شود. این بدان معناست که یک برنامه نویس می تواند برنامه ای را بدون نگرانی در مورد محدودیت های اجرا بنویسد.

این اصطلاح از ماشین تورینگ سرچشمه می گیرد، مدلی نظری که توسط ریاضیدان و رمزنگار انگلیسی آلن تورینگ ایجاد شده است. اگرچه این یک دستگاه فیزیکی نیست، اما ماشین تورینگ یک مفهوم ریاضی حیاتی است. از نظر تئوری می تواند هر مشکلی را که قابل محاسبه باشد حل کند، به شرطی که زمان و حافظه کافی داشته باشد. اگر سیستمی بتواند عملکردهای یک ماشین تورینگ را شبیه سازی کند، تورینگ کامل تلقی می شود.

اکثر زبان های برنامه نویسی مدرن مانند Solidity، Python، C++ و Java کامل هستند، به این معنی که می توانند عملیات یک ماشین تورینگ را شبیه سازی کنند. این در تضاد با سیستم‌های ناقص تورینگ است، مانند ماشین‌حساب‌های ساده، که به وظایف خاصی محدود می‌شوند.

مفهوم کامل بودن تورینگ پیامدهای مهمی در فناوری بلاک چین دارد. به عنوان مثال، کامل بودن تورینگ اتریوم که توسط زبان برنامه نویسی Solidity و ماشین مجازی اتریوم (EVM) فعال شده است، به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا برنامه های پیچیده و چندوجهی را بنویسند و اجرا کنند. این در تضاد کامل با بیت کوین است که زبان برنامه نویسی اسکریپت آن عمداً تورینگ ناقص است و آن را به عملیات ساده تر و خاص محدود می کند.

در اصل، کامل بودن تورینگ میزان توانایی های محاسباتی یک سیستم را مشخص می کند. هر چه یک سیستم بتواند وظایف محاسباتی بیشتری را اجرا کند، تورینگ کاملتر است. این تمایز برای درک محدوده و پیچیدگی وظایف قابل اجرا در پلتفرم های مختلف بلاک چین بسیار مهم است.

Turing Complete در بلاک چین به چه معناست؟

به طور معمول، ویژگی های زیر کامل بودن تورینگ را تعریف می کند:

  1. Logical Loops : این مستلزم توانایی سیستم برای اجرای مکرر یک تابع یا یک سری دستورالعمل است.
  2. عملیات ورودی/خروجی : توانایی سیستم برای خواندن و نوشتن داده ها، به این معنی که می تواند ورودی ها را پردازش کند و بر اساس این داده ها خروجی تولید کند.
  3. قدرت محاسباتی : سیستم باید قادر به محاسبه هر مشکل قابل حلی باشد که ماشین تورینگ بتواند آن را حل کند.
  4. انشعاب شرطی : اقدامات سیستم بسته به مقادیر داده ای که پردازش می کند می تواند متفاوت باشد.

در زمینه بلاک چین، آنهایی که این معیارها را برآورده می کنند، تورینگ کامل در نظر گرفته می شوند. این بدان معناست که زبان های برنامه نویسی مورد استفاده برای توسعه قراردادهای هوشمند در این بلاک چین ها می توانند هر چالش محاسباتی را برطرف کنند. به عنوان مثال اتریوم را در نظر بگیرید: از Solidity برای کدگذاری بومی و قراردادهای هوشمند خود استفاده می‌کند. این قابلیت برای بلاک چین برای درک و اجرای شرایط قراردادهای هوشمند ، حتی آنهایی که ممکن است در آینده ایجاد شوند، بسیار مهم است. اساساً کامل بودن تورینگ اتریوم آن را قادر می سازد تقریباً هر کاری را با توجه به دستورالعمل های صحیح و منابع کافی مانند زمان و قدرت محاسباتی انجام دهد.

در مقابل، زبان اسکریپت بیت کوین که به اسکریپت معروف است، معیارهای کامل بودن تورینگ را برآورده نمی کند. اسکریپت عمداً برای مدیریت عملکردهای اساسی مانند انتقال مقادیر و اجرای قراردادهای هوشمند ساده طراحی شده است. از کامل بودن تورینگ جلوگیری می کند تا از بارگذاری بیش از حد حلقه ها بر گره های شبکه و محافظت از یکپارچگی شبکه جلوگیری کند. کامل بودن تورینگ در بیت کوین می تواند خطرات امنیتی بیشتری را با اجازه دادن به اجرای کد دلخواه ایجاد کند که به طور بالقوه شبکه را در معرض انواع جدیدی از حملات قرار می دهد.

اتریوم – اولین بلاک چین کامل تورینگ

اتریوم به عنوان پلتفرم بلاک چین پیشگام برای معرفی کامل تورینگ ظاهر شد و انقلابی در قلمرو قراردادهای هوشمند و برنامه های غیرمتمرکز (dApps) ایجاد کرد. این پیشرفت از طریق دو جزء کلیدی حاصل شد:

  • قراردادهای هوشمند در Solidity : قراردادهای هوشمند اتریوم با استفاده از Solidity، یک زبان برنامه نویسی همه کاره و کامل تورینگ که به طور خاص برای اکوسیستم اتریوم طراحی شده است، ایجاد می شود.
  • ماشین مجازی اتریوم (EVM) : این موتور محاسباتی قراردادهای هوشمند را اجرا می کند و به عنوان یک موجودیت کامل تورینگ عمل می کند.

طراحی مستحکم EVM به آن اجازه می‌دهد تا با هر پیکربندی قرارداد هوشمند، حتی آن‌هایی که هنوز اهدافی برای آن‌ها پیش‌بینی نشده است، کار کند. این راه‌اندازی اتریوم به‌عنوان افتتاحیه بلاک چین کامل تورینگ نشان‌دهنده یک پیشرفت اساسی بود که دامنه فناوری بلاک چین را فراتر از برنامه‌های از پیش تعیین‌شده به مجموعه‌ای از امکانات بی‌حدود گسترش داد.

با وجود کامل بودن تورینگ نظری، اتریوم با محدودیت‌های عملی در برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی مواجه است. مکانیک عملیاتی بلاک چین حکم می کند که هر تراکنش مستلزم کارمزد «گاز» است. در نتیجه، اگر یک قرارداد هوشمند وارد یک حلقه بی‌نهایت شود - سناریویی که در ماشین‌های تورینگ ممکن است - در نهایت باعث کاهش عرضه گاز آن می‌شود.

این محدودیت در کامل بودن تورینگ اتریوم عمدی است. اجازه دادن به قراردادهای هوشمند متعدد برای کار در حلقه های بی نهایت برای یک شبکه بلاک چین عمومی با منابع پردازش محدود غیرعملی است. برای رفع این مشکل، اتریوم یک محدودیت گاز برای هر تراکنش اعمال می کند و حداکثر توان محاسباتی موجود را محدود می کند. معاملاتی که در این حد به نتیجه نرسند به طور خودکار خاتمه می یابند.

با این حال، قابل توجه است که اکثر قراردادهای هوشمند اتریوم به ندرت از حلقه های بازگشتی یا سایر ویژگی های پیچیده مرتبط با کامل بودن تورینگ استفاده می کنند. در حالی که این قابلیت بر قدرت تئوریک و تطبیق پذیری اتریوم تاکید می کند، در عمل، ساختارهای قراردادی ساده تر و کارآمدتر برای اکثر برنامه ها ترجیح داده می شود و نیاز به عملکرد پیچیده را با واقعیت های مدیریت منابع بلاک چین متعادل می کند.

محدودیت های کامل بودن تورینگ در برنامه های بلاک چین

قابلیت برنامه ریزی بی حد و حصر سیستم های کامل تورینگ بزرگترین دارایی آنهاست، با این حال به طور همزمان آسیب پذیری قابل توجهی را به خصوص در بلاک چین های عمومی که کد به طور آشکار در دسترس است، نشان می دهد. این باز بودن می‌تواند کد را در معرض اختلالات مختلف، مانند اشکالات در قراردادهای هوشمند، یا بهره‌برداری برای اهداف ناخواسته قرار دهد و در عملیات مورد نظر پروتکل اختلال ایجاد کند. قابلیت برنامه ریزی هر محاسباتی طیف گسترده ای از نتایج بالقوه را ایجاد می کند که بسیاری از آنها ممکن است غیر قابل پیش بینی باشند.

در سیستم های متمرکز، مسائل غیرمنتظره می تواند به سرعت توسط شرکت مالک از طریق وصله های فوری برطرف شود. در مقابل، در سیستم‌های مبتنی بر بلاک چین، دستکاری‌های پیش‌بینی نشده می‌تواند باعث اختلالات اساسی شود. به عنوان مثال، اگر فردی از یک شکاف برای یک نتیجه غیرمنتظره سوء استفاده کند، می تواند به مسائل مهمی منجر شود. ماهیت غیرمتمرکز بلاک چین این را پیچیده تر می کند، زیرا هر به روز رسانی نرم افزاری نیاز به اجماع جامعه دارد و اغلب این روند را طولانی می کند.

یک مثال برجسته که این چالش را نشان می دهد، حادثه DAO در بلاک چین اتریوم در سال 2016 است. این قرارداد هوشمند غیرمتمرکز صندوق سرمایه گذاری VC با رویدادی مواجه شد که اغلب به اشتباه به عنوان هک نامگذاری می شود. یک کاربر از یک آسیب‌پذیری در کد قرارداد هوشمند سوء استفاده کرد و چیزی را انجام داد که اکنون به عنوان حمله ورود مجدد شناخته می‌شود و بیش از 150 میلیون دلار از صندوق خارج کرد. این منجر به یک تصمیم بحث برانگیز برای بازگرداندن بلاک چین اتریوم شد که باعث ایجاد فورک کلاسیک اتریوم شد.

با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که این رویداد یک هک سنتی نبود، بلکه یک سوء استفاده از یک آسیب‌پذیری کد ناشناخته بود. مهاجم از یک قرارداد غیرقابل اعتماد در حمله به ورود مجدد برای برداشت وجه استفاده کرد.

پس از DAO، توسعه‌دهندگان روش‌های برنامه‌نویسی را برای رفع چنین آسیب‌پذیری‌هایی اصلاح کرده‌اند. با این وجود، ماهیت سیستم‌های کامل تورینگ، که در آن کدهای جدید دائماً در حال توسعه است، به این معنی است که ممکن است آسیب‌پذیری‌های جدید همچنان ظاهر شوند. این امر نیاز به هوشیاری مداوم و اقدامات امنیتی تطبیقی در فناوری بلاک چین برای اطمینان از استحکام در برابر چنین سوء استفاده‌هایی را برجسته می‌کند.

لطفا توجه داشته باشید که Plisio همچنین به شما پیشنهاد می دهد:

فاکتورهای رمزنگاری را با 2 کلیک ایجاد کنید and اهدای کریپتو را بپذیرید

12 ادغام ها

6 کتابخانه های محبوب ترین زبان های برنامه نویسی

19 ارز دیجیتال و 12 بلاک چین

Ready to Get Started?

Create an account and start accepting payments – no contracts or KYC required. Or, contact us to design a custom package for your business.

Make first step

Always know what you pay

Integrated per-transaction pricing with no hidden fees

Start your integration

Set up Plisio swiftly in just 10 minutes.