Plokiahela konsensusmehhanismide areng

• Detsentraliseeritud süsteemi üks olulisemaid komponente on konsensusmehhanism, mida plokiahela võrk kasutab tehingute kinnitamiseks
• Uurime krüptovaluutades kasutatavaid eri tüüpi konsensusmehhanisme ja nende ainulaadseid omadusi
• Krüpto kõige populaarsem konsensusmehhanism on praegu Proof of Stake (PoS), millele järgneb tihedalt Proof of Work (PoW).

Krüptovaluutad on tõusuteel olnud juba mõnda aega. Nende populaarsus kasvab iga päevaga. Selle üheks peamiseks põhjuseks on krüptovaluutade detsentraliseeritud olemus. Detsentraliseerimine muudab need turvalisemaks, läbipaistvamaks ja vähem altid tsensuurile või mis tahes keskasutuse kontrollile.

Selle detsentraliseeritud süsteemi üks olulisemaid komponente on konsensusmehhanism, mida plokiahela võrk kasutab tehingute kinnitamiseks. See säilitab sõlmedevahelise pearaamatu terviklikkuse. Uurime krüptovaluutades kasutatavaid eri tüüpi konsensusmehhanisme ja nende ainulaadseid omadusi. Kuigi mõned neist konsensusmehhanismidest on vähe tuntud, avastate üllatusega, et populaarsed plokiahelad kasutavad neid.

Töö tõendamine

Proof of Work on plokiahela maailmas kõige tuntum ja laialdasemalt kasutatav konsensusmehhanism. PoW tutvustas esmakordselt Bitcoini looja Satoshi Nakamoto.  Litecoin ja Bitcoin Cash kuuluvad populaarsete krüptovaluuta plokiahelate hulka, mis kasutavad töötõendit.

PoW töötab nii, et kaevurid peavad lahendama keerulisi matemaatilisi probleeme arvutusvõimsuse abil. Esimene kaevandaja, kes probleemi lahendab, lisab ahelasse uue ploki ja saab preemia krüptovaluuta kujul. Nende matemaatiliste probleemide lahendamise protsess nõuab palju energiat ja arvutusvõimsust, mistõttu on pahatahtlikel osalejatel raskem võrgu üle kontrolli haarata.

Siiski on PoW-l mõned olulised puudused. Esiteks on see energiamahukas, mis võib kaasa tuua kõrged tehingutasud ja suurenenud süsinikdioksiidi heitkogused. Teiseks võib see olla haavatav 51% rünnakute suhtes, kus ründaja saab kontrolli suurema osa võrgu arvutusvõimsusest, võimaldades neil topeltkulutada ja pearaamatut manipuleerida.

Loe: Kas krüptokaevandamine kogeb pöördumatut allakäiku?

Stack Proof (PoS)

Proof of Stake on uuem konsensusmehhanism, mille eesmärk on lahendada PoW energiatarbimise ja mastaapsuse probleemid. PoS-süsteemi valideerijad, tuntud ka kui panustajad, valitakse uute plokkide valideerimiseks nende omanduses oleva ja võrgus panustatud krüptovaluuta hulga põhjal. Validaatorid saavad tehingutasusid krüptovaluuta kujul.

PoS nõuab palju vähem energiat kui PoW, kuna see ei tugine kaevurite keerukate matemaatikaprobleemide lahendamisele. Panuse tõendamine on ka palju kiirem, töötleb tehinguid lühema ajaga. Siiski on PoS tsentraliseerimisele vastuvõtlikum, kuna see premeerib neid, kellel on juba suur kogus krüptovaluutat, ja võib takistada uusi kasutajaid võrguga liitumast. Cardano, Binance Smart Chain ja Ethereum on PoS-i plokiahelate näited.

Delegeeritud staatuse tõendamine (DPoS)

Delegeeritud osaluse tõendamine sarnaneb PoS-iga, kuid lisab täiendava juhtimiskihi. DPoS-süsteemis hääletavad sidusrühmad väikese rühma delegaate, kes vastutavad tehingute valideerimise ja ahelasse uute plokkide lisamise eest.

DPoS on isegi kiirem kui PoS, kuna validaatoreid on vähem ja see võimaldab rohkem mastaapsust, kui tehingute arv sekundis suureneb. Kuid nagu PoS, võib DPoS olla tsentraliseerimise suhtes haavatav, kuna delegaadid vastutavad enamiku võrgu valideerimise ja otsuste tegemise eest. Tron on kõige populaarsem DPoS-i kasutav plokiahel.

Volituse tõendamine (PoA)

Volituste tõendamine on konsensuse mehhanism, mis tugineb ahelasse uute plokkide lisamiseks usaldusväärsetele valideerijatele. PoA-süsteemis on validaatorid usaldusväärsed sõlmed, mille võrk on eelnevalt heaks kiitnud ja mille identiteet on kõigile osalejatele teada. Validaatorid säilitavad võrgu terviklikkuse. Need tagavad uute tehingute ahela lisamise.

PoA on palju kiirem ja vähem energiamahukas kui PoW, muutes selle väiksemate võrkude jaoks skaleeritavamaks ja kuluefektiivsemaks. Samas on see ka tsentraliseeritud, kuna validaatoritel on märkimisväärne võim ja kontroll võrgu üle. VeChain kasutab PoA konsensuse mehhanismi.

Kulunud aja tõend (PoET)

Möödunud aja tõend on konsensusmehhanism, mis kasutab validaatori juhuslikuks valimiseks usaldusväärset täitmiskeskkonda. PoET-süsteemis ootab iga võrgusõlm usaldusväärses keskkonnas juhuslikult teatud aja ja järgmise kinnitamiseks valitakse sõlm, mis ootab kõige lühemat aega.

Kulunud aja tõend (PoET) on konsensusmehhanism, mis valib juhuslikult validaatori, kasutades usaldusväärset täitmiskeskkonda, kus võrgu iga sõlm ootab juhuslikult aega. Pärast valimist lisab sõlm ahelasse uue ploki ja saab oma töö eest tasu. PoET on kiirem ja energiasäästlikum kui PoW, skaleeritavam kui PoS ja sobib privaatsete plokiahelavõrkude jaoks. PoET-i võib siiski piirata usaldusväärse täitmiskeskkonna kättesaadavus ja see on haavatav pahatahtlike sõlmede rünnakute suhtes. Hyperledger Saothoth on plokiahela platvorm, mille on välja töötanud Linux Foundationi projekt Hyperledger. See kasutab PoET-i konsensuse mehhanismina.

Bütsantsi rikketolerants (BFT)

Byzantine Fault Tolerance (BFT) on konsensusmehhanism, mis võimaldab võrgu sõlmedel jõuda kokkuleppele plokiahela oleku osas isegi pahatahtlike või vigaste sõlmede olemasolul. BFT nõuab iga otsuse osas kokku leppimiseks valijate enamust või künnist, mis tagab konsensuse saavutamise ka siis, kui mõned valideerijad on pahatahtlikud või vigased. BFT on väga vastupidav ja kiire, mistõttu sobib see missioonikriitiliste rakenduste jaoks, mis nõuavad töökindlust. BFT võib aga olla keeruline ja ressursimahukas ning ei pruugi sobida kõikide plokiahela rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget detsentraliseerimist. Tendermint, Corda ja Meta ebaõnnestunud Kaalud on näited plokiahelatest, mis kasutavad BFT konsensusmehhanismi.

Praktiline Bütsantsi tõrketaluvus (pBFT)

Praktiline Bütsantsi tõrketaluvus (pBFT) on BFT konsensusmehhanismi täiustatud versioon, mis on loodud konsensuse tõhustamiseks suuremahulistes võrkudes. pBFT nõuab kokkuleppele jõudmiseks valideerijate kahekolmandikulist häälteenamust. pBFT kasutab pöörlevat juhtimismudelit, et vältida võimu koondumist ühte validaatorisse. pBFT on kiire, tõhus ja seda kasutatakse laialdaselt ettevõtete plokiahelavõrkudes, mis nõuavad kõrget turvalisuse ja usaldusväärsuse taset. Kuid pBFT võib olla vähem sobiv avalike plokiahelavõrkude jaoks, mis nõuavad suurt detsentraliseerimist. Hyperledger Fabric plokiahel võrk kasutab pBFT mehhanismi. Kvoorum on J.P. Morgani välja töötatud plokiahel, mis kasutab Istanbuli BFT-d (IBFT). IBFT on pBFT variant.

Födereeritud Bütsantsi leping (FBA)

Födereeritud Bütsantsi leping (FBA) on konsensuse mehhanism, mis võimaldab usaldusväärsete sõlmede rühmal jõuda plokiahela oleku osas konsensusele. FBA süsteemi sõlmed on jaotatud rühmadesse või "kvoorumitesse", millel on oma konsensusprotsess. Iga kvoorum valib "validaatorite" komplekti, mis vastutavad plokiahela hooldamise eest. Konsensuse saavutamiseks vahetavad valideerijad sõnumeid üksteise ja teiste kvoorumitega. FBA kasutab hääletussüsteemi, mis nõuab tehingus kokku leppimiseks suuremat enamust valideerijatest. Alles seejärel lisatakse plokiahelasse.

Lubatud plokiahelavõrgud kasutavad tavaliselt FBA konsensust. Lubatud võrkudes osalejad on tuntud ja usaldusväärsed. See pakub kiiret ja tõhusat viisi konsensuse saavutamiseks, tagades samas kõrge turvalisuse ja usaldusväärsuse. FBA võib olla vähem sobiv avalike plokiahelavõrkude jaoks, mis nõuavad suurt detsentraliseerimist. Samuti võib piiratud arvu valideerijatega olla raskusi konsensuse saavutamisega. Ripple ja Stellar on kaks väga populaarset plokiahelat, mis kasutavad FBA konsensusmehhanismi.

Suunatud atsükliline graafik (DAG)

Suunatud atsüklilise graafiku (DAG) konsensusmehhanism erineb traditsioonilistest plokiahela struktuuridest, kasutades tehingute korraldamiseks ja kinnitamiseks suunatud graafikut. DAG-süsteemis kontrollitakse iga tehingut eelnevate tehingutega. Graafikule saab lisada uusi tehinguid, ilma et oleks vaja nende kontrollimiseks tsentraliseeritud üksust.

DAG kinnitab kiiremini kui traditsioonilised plokiahela süsteemid. Tehinguid kinnitavad samaaegselt mitu võrgusõlme. Siiski võib DAG-l tekkida mastaapsuse probleeme, kui tehingute arv graafikus kasvab. Turvalisus võib samuti muret tekitada, kuna DAG ei kasuta tehingute kinnitamiseks ühte plokiahelat. IOTA, Nano ja Hedera Hashgraph plokiahelates kasutati DAG-põhist konsensust.

Kõige populaarsem krüptovaluutade konsensusmehhanism on praegu Proof of Stake (PoS), millele järgneb tihedalt Proof of Work (PoW). PoS kogub populaarsust tänu oma energiatõhususele võrreldes PoW-ga, mis nõuab suuri arvutusvõimsusi. Paljud uued krüptovaluutad rakendavad PoS-i. Üks suurimaid krüptovaluutasid, Ethereum, läks PoW-lt üle PoS-ile. Siiski on PoW endiselt populaarne väljakujunenud seas. Bitcoinil on PoW kasutamise pikk ajalugu ja süsteemi investeeritud suur kaevurite võrgustik.

Loe: Reservi tõend päästab Aafrika krüptotööstuse võltsplokiahela ettevõtete eest

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://web3africa.news/2023/02/16/news/the-evolution-of-blockchain-consensus-mechanisms/