Blockchain-konsensusmekanismien kehitys

• Yksi hajautetun järjestelmän tärkeimmistä osista on konsensusmekanismi, jota blockchain-verkko käyttää tapahtumien validointiin
• Tutkimme kryptovaluutoissa käytettyjä erityyppisiä konsensusmekanismeja ja niiden ainutlaatuisia ominaisuuksia
• Suosituin konsensusmekanismi kryptoalalla on tällä hetkellä Proof of Stake (PoS), jota seuraa tiiviisti Proof of Work (PoW).

Kryptovaluutat ovat olleet nousussa jo jonkin aikaa. Niiden suosio kasvaa edelleen joka päivä. Yksi tärkeimmistä syistä tähän on kryptovaluuttojen hajautettu luonne. Hajauttaminen tekee niistä turvallisempia, läpinäkyvämpiä ja vähemmän alttiita minkään keskusviranomaisen sensuurille tai valvonnalle.

Yksi tämän hajautetun järjestelmän tärkeimmistä osista on konsensusmekanismi, jota blockchain-verkko käyttää tapahtumien validointiin. Tämä säilyttää pääkirjan eheyden solmujen välillä. Tutkimme kryptovaluutoissa käytettyjä erityyppisiä konsensusmekanismeja ja niiden ainutlaatuisia ominaisuuksia. Vaikka jotkin näistä konsensusmekanismeista ovat vähän tunnettuja, tulet yllättymään huomatessasi, että suositut lohkoketjut käyttävät niitä.

Todistus työstä (PoW)

Proof of Work on tunnetuin ja laajimmin käytetty konsensusmekanismi blockchain-maailmassa. PoW:n esitteli ensimmäisenä Bitcoinin luoja Satoshi Nakamoto.  Litecoin ja Bitcoin Cash ovat suosittuja kryptovaluuttojen lohkoketjuja, jotka käyttävät työtodistusta.

PoW toimii vaatimalla kaivostyöntekijöitä ratkaisemaan monimutkaisia ​​matemaattisia ongelmia käyttämällä laskentatehoa. Ensimmäinen ongelman ratkaiseva kaivostyöntekijä saa lisätä ketjuun uuden lohkon ja saa palkinnon kryptovaluutan muodossa. Näiden matemaattisten ongelmien ratkaiseminen vaatii paljon energiaa ja laskentatehoa, mikä vaikeuttaa haitallisten toimijoiden ottamista verkkoon.

PoW:lla on kuitenkin joitain merkittäviä haittoja. Ensinnäkin se on energiaintensiivinen, mikä voi johtaa korkeisiin transaktiomaksuihin ja lisääntyneisiin hiilidioksidipäästöihin. Toiseksi se voi olla alttiina 51 prosentin hyökkäyksille, joissa hyökkääjä saa hallintaansa suurimman osan verkon laskentatehosta, jolloin hän voi käyttää kaksinkertaisesti ja manipuloida kirjanpitoa.

Lue: Onko kryptolouhinnassa peruuttamaton romahdus?

Vakuutustodistus (PoS)

Proof of Stake on uudempi konsensusmekanismi, jonka tavoitteena on käsitellä PoW:n energiankulutukseen ja skaalautumiseen liittyviä ongelmia. PoS-järjestelmän validoijat, jotka tunnetaan myös nimellä stakerit, valitaan validoimaan uudet lohkot niiden omistaman ja verkossa ”panostaman” kryptovaluutan määrän perusteella. Validaattorit saavat transaktiomaksuja kryptovaluuttojen muodossa.

PoS vaatii paljon vähemmän energiaa kuin PoW, koska se ei ole riippuvainen kaivostyöntekijöiden monimutkaisten matemaattisten ongelmien ratkaisemisesta. Todistus panoksesta on myös paljon nopeampi ja käsittelee tapahtumat lyhyemmässä ajassa. PoS on kuitenkin herkempi keskittämiselle, koska se palkitsee niitä, jotka jo omistavat suuria määriä kryptovaluuttaa, ja voi estää uusia käyttäjiä liittymästä verkkoon. Cardano, Binance Smart Chain ja Ethereum ovat esimerkkejä PoS-lohkoketjuista.

Delegoitu vaakatodistus (DPoS)

Delegated Proof of Stake on samanlainen kuin PoS, mutta se lisää ylimääräisen hallintotason. DPoS-järjestelmässä sidosryhmät äänestävät valitakseen pienen ryhmän edustajia, jotka ovat vastuussa tapahtumien validoinnista ja uusien lohkojen lisäämisestä ketjuun.

DPoS on jopa nopeampi kuin PoS, koska validaattoreita on vähemmän, ja se mahdollistaa enemmän skaalautuvuutta, kun tapahtumien määrä sekunnissa kasvaa. Kuitenkin, kuten PoS, DPoS voi olla alttiina keskittämiselle, koska edustajat ovat vastuussa suurimmasta osasta verkon validoinnista ja päätöksenteosta. Tron on suosituin DPoS:ää käyttävä lohkoketju.

Todistus auktoriteetista (PoA)

Auktoriteettitodistus on konsensusmekanismi, joka luottaa luotettuihin validaattoreihin uusien lohkojen lisäämiseksi ketjuun. PoA-järjestelmässä validaattorit ovat luotettavia solmuja, jotka verkko on etukäteen hyväksynyt ja joiden henkilöllisyys on kaikkien osallistujien tiedossa. Validaattorit ylläpitävät verkon eheyttä. He varmistavat, että ketjuun lisätään uusia tapahtumia.

PoA on paljon nopeampi ja vähemmän energiaa kuluttava kuin PoW, mikä tekee siitä skaalautuvampaa ja kustannustehokkaampaa pienemmissä verkoissa. Se on kuitenkin myös keskitetympi, koska validaattoreilla on merkittävä valta ja valvonta verkossa. VeChain käyttää PoA-konsensusmekanismia.

Todistus kuluneesta ajasta (PoET)

Proof of Elapsed Time on konsensusmekanismi, joka käyttää luotettavaa suoritusympäristöä valitakseen satunnaisesti validaattorin. PoET-järjestelmässä kukin verkon solmu odottaa satunnaisen ajan luotetussa ympäristössä, ja lyhimmän aikaa odottava solmu valitaan seuraavan validointia varten.

Proof of Elapsed Time (PoET) on konsensusmekanismi, joka valitsee satunnaisesti validaattorin käyttämällä luotettavaa suoritusympäristöä, jossa jokainen verkon solmu odottaa satunnaisen ajan. Kun solmu on valittu, se lisää uuden lohkon ketjuun ja saa palkinnon työstään. PoET on nopeampi ja energiatehokkaampi kuin PoW, skaalautuvampi kuin PoS ja sopii yksityisiin blockchain-verkkoihin. Luotetun suoritusympäristön saatavuus voi kuitenkin rajoittaa PoET:ää, ja se on alttiina haitallisten solmujen hyökkäyksille. Hyperledger-sahahammas on Linux Foundationin Hyperledger-projektin kehittämä blockchain-alusta. Se käyttää PoET:tä konsensusmekanismina.

Bysanttilainen vikatoleranssi (BFT)

Byzantine Fault Tolerance (BFT) on konsensusmekanismi, jonka avulla verkon solmut pääsevät sopimukseen lohkoketjun tilasta jopa haitallisten tai viallisten solmujen läsnä ollessa. BFT edellyttää validaattoreiden superenemmistön tai kynnyksen sopiakseen kustakin päätöksestä, mikä varmistaa, että yksimielisyys voidaan silti saavuttaa, vaikka jotkut validaattorit olisivat haitallisia tai viallisia. BFT on erittäin joustava ja nopea, joten se sopii kriittisiin luotettavuutta vaativiin sovelluksiin. BFT voi kuitenkin olla monimutkainen ja resurssiintensiivinen, eikä se välttämättä sovellu kaikkiin lohkoketjusovelluksiin, jotka vaativat suurta hajautusta. Tendermint, corda ja Metan epäonnistunut Vaaka ovat esimerkkejä lohkoketjuista, jotka käyttävät BFT-konsensusmekanismia.

Käytännöllinen bysanttilainen vikasietoisuus (pBFT)

Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT) on parannettu versio BFT-konsensusmekanismista, joka on suunniteltu parantamaan konsensuksen tehokkuutta suurissa verkoissa. pBFT vaatii kahden kolmasosan enemmistön validoijista päästäkseen sopimukseen. pBFT käyttää pyörivää johtamismallia estääkseen vallan keskittymisen yhteen validaattoriin. pBFT on nopea, tehokas ja yleisesti käytetty yritysten blockchain-verkoissa, jotka vaativat korkeaa tietoturva- ja luotettavuustasoa. pBFT voi kuitenkin olla vähemmän sopiva julkisiin lohkoketjuverkkoihin, jotka vaativat suurta hajauttamista. Hyperledger Fabric lohkoketju verkko käyttää pBFT-mekanismia. päätösvaltaisuus on JP Morganin kehittämä lohkoketju, joka käyttää Istanbul BFT:tä (IBFT). IBFT on pBFT-muunnos.

Federated Bysantine Agreement (FBA)

Federated Byzantine Agreement (FBA) on konsensusmekanismi, jonka avulla luotettujen solmujen ryhmä voi päästä yksimielisyyteen lohkoketjun tilasta. FBA-järjestelmäsolmut on järjestetty ryhmiin tai "koorumeihin", joilla on oma konsensusprosessi. Jokainen koorumi valitsee joukon "validaattoreita", jotka vastaavat lohkoketjun ylläpidosta. Päästäkseen yksimielisyyteen validaattorit vaihtavat viestejä keskenään ja muiden koorumien kanssa. FBA käyttää äänestysjärjestelmää, joka vaatii suuren enemmistön validaattoreista sopimaan tapahtumasta. Vasta sitten lisätään lohkoketjuun.

Sallitut lohkoketjuverkot käyttävät yleensä FBA-konsensusta. Luvattujen verkkojen osallistujat tunnetaan ja niihin luotetaan. Se tarjoaa nopean ja tehokkaan tavan päästä yhteisymmärrykseen ja varmistaa samalla korkean turvallisuuden ja luotettavuuden. FBA saattaa olla vähemmän sopiva julkisiin lohkoketjuverkkoihin, jotka vaativat suurta hajauttamista. Sillä voi myös olla vaikeuksia päästä yhteisymmärrykseen rajoitetulla määrällä validaattoreita. Ripple ja Tähtien ovat kaksi erittäin suosittua lohkoketjua, jotka käyttävät FBA-konsensusmekanismia.

Suunnattu asyklinen kaavio (DAG)

Directed Acyclic Graph (DAG) -konsensusmekanismi eroaa perinteisistä lohkoketjurakenteista käyttämällä ohjattua kuvaajaa tapahtumien järjestämiseen ja vahvistamiseen. DAG-järjestelmässä jokainen tapahtuma tarkistetaan aikaisempien tapahtumien perusteella. Uusia tapahtumia voidaan lisätä kaavioon ilman keskitettyä kokonaisuutta niiden tarkistamiseen.

DAG vahvistaa nopeammin kuin perinteiset lohkoketjujärjestelmät. Useat verkon solmut vahvistavat tapahtumat samanaikaisesti. DAG voi kuitenkin kohdata skaalautuvuusongelmia, kun kaavion tapahtumien määrä kasvaa. Turvallisuus voi myös olla huolenaihe, koska DAG ei käytä yhtä lohkoketjua tapahtumien vahvistamiseen. IOTA, Nano ja Hedera Hashgraph blockchains käytti DAG-pohjaista konsensusta.

Suosituin kryptovaluuttojen konsensusmekanismi on tällä hetkellä Proof of Stake (PoS), jota seuraa tiiviisti Proof of Work (PoW). PoS on saavuttamassa suosiota energiatehokkuutensa ansiosta verrattuna PoW:hen, joka vaatii suuria määriä laskentatehoa. Monet uudet kryptovaluutat ottavat käyttöön PoS:n. Yksi suurimmista kryptovaluutoista, Ethereum, siirtyi PoW:sta PoS:iin. PoW on kuitenkin edelleen suosittu vakiintuneiden keskuudessa. Bitcoinilla on pitkä historia PoW:n käytöstä, ja järjestelmään on sijoittanut laaja kaivostyöntekijöiden verkosto.

Lue: Proof of Reserve pelastaa Afrikan kryptoteollisuuden väärennetyiltä lohkoketjuyrityksiltä

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://web3africa.news/2023/02/16/news/the-evolution-of-blockchain-consensus-mechanisms/