블록 체인은 분산되어 있습니다. 피어 투 피어 네트워크 추가 전용 (데이터 끝에 추가)을 저장하고 네트워크를 통해 해당 정보의 무결성을 확인합니다. 상기 데이터의 정확성을 종합적으로 검증 (합의에 도달)하는 것은 블록 체인의 주요 특징 중 하나입니다.
블록 체인의 아이디어는 적어도 1990 년대. 기본 이론은 컨센서스 유형을 사용하여 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 복사하는 것이 었습니다 연산 추가 할 데이터에 동의합니다. 그런 다음 암호화를 사용하십시오. 해시 체이닝 데이터베이스를 사실상 변경 불가능하게 만듭니다.
블록 체인 및 해싱에 대한 자세한 내용은 우리의 블록 체인 기사. 그러나 아래에서는 다양한 유형의 블록 체인이 다음 주제를 통해 데이터 시퀀스 (체인)에 추가 된 데이터에 대한 합의에 도달하는 다양한 방법에 특히 중점을 둘 것입니다.
다양한 블록 체인 합의 메커니즘의 주요 차이점은 블록 체인에 데이터를 추가 할 수있는 권리가 네트워크 참가자들에게 분배되는 방법과이 데이터가 네트워크에서 정확한 거래 계정으로 검증되는 방법에 중점을 둡니다.
이러한 문제를 해결하는 일련의 컴퓨터 프로세스를 합의 알고리즘이라고하며, 이는 주어진 블록 체인 네트워크에서 데이터 상태를 안전하게 업데이트하는 메커니즘입니다.
네트워크의 각 노드 (컴퓨터)는 모든 트랜잭션을 독립적으로 확인하고 처리하므로 데이터베이스의 현재 상태, 주어진 트랜잭션에서 요청한 수정 및 트랜잭션의 출처 및 정확성을 증명하는 디지털 서명에 액세스 할 수 있어야합니다. 문제는 모든 노드가 데이터에 대한 합의 (계약)에 도달하는 방법입니다. 블록 체인이 해결하고자하는 가장 큰 문제는비잔틴 장군의 문제".
블록 체인 자체보다 오래 지속 된이 문제는 기본적으로 다음과 같습니다. 동일한 목표에 초점을 맞춘 엔티티 네트워크를 악의적 인 정보가 손상되지 않고 그들 사이에 전달 된 메시지를 기반으로 정렬하여 유지하는 방법 네트워크 내에서 배우? 예를 들어, 네트워크를 통해 암호 화폐를 보내려고한다면, 네트워크의 악의적 인 노드가 거래 세부 정보를 변경하거나 변경하지 않았 음을 어떻게 확신 할 수 있습니까?
네트워크가 동기화 상태를 유지하고 데이터가 변경되지 않도록 합의 메커니즘이 제공됩니다. 다음은 여러 그룹이이 결과를 달성하기 위해 제시 한 몇 가지 솔루션입니다.
작업 증명은 현재 블록 체인에 가장 널리 사용되는 합의 메커니즘입니다. 이름이 설명하는 '작업 증명'은 블록 체인 네트워크가 다음을 증명하는 프로세스입니다. 광산업자 네트워크 노드 (트랜잭션을 블록으로 그룹화하고 유효성을 검증하는 네트워크 노드)은 유효한 블록 (트랜잭션 그룹)을 작성하는 데 필요한 작업을 수행했습니다. 노드가 유효한 블록을 생성하는 것은 어렵지만 (많은 컴퓨터 처리 능력이 필요함) 네트워크가 블록이 유효한지 확인하기는 매우 쉽습니다.
이것은 모두 소위 해시 함수특정 데이터에 대해 고유 한 디지털 지문을 만듭니다. 해시는 변경에 매우 민감하며, 약간만 수정해도 완전히 다른 해시 출력이 발생하므로 해시를 사용하여 블록을 확인하고 보호 할 수 있습니다.
블록이 유효한 것으로 확인 되려면 채굴자는 두 가지 해시를 만들어야합니다. 즉, 블록에있는 모든 트랜잭션의 해시와 사전 암호화 된 특수 암호화 퍼즐을 해결하여 블록 생성에 필요한 에너지를 소비했음을 증명하는 해시 수준을 설정 어려움. 특히, 퍼즐은 트랜잭션의 데이터와 결합되고 해시 알고리즘을 통과 할 때 cryptocurrency의 프로그램에서 설정 한 지정된 범위 내의 숫자를 찾는 숫자를 찾는 것입니다.
퍼즐 해결의 어려움은 PoW 시스템에서 자동으로 조정되어 트랜잭션 블록이 블록 체인에 추가되는 일관된 기간을 생성하고 네트워크 수수료와 새로 생성 된 cryptocurrency 보상을 채굴 자에게 제공합니다.
해시는 단방향 기능. 되돌릴 수 없습니다. 이러한 방식으로, 각 블록이이를 생성하기위한 작업을 수행했음을 확인할 수 있습니다. 각 블록에는 이전 블록의 해시도 포함되므로 모든 블록이 블록 체인에 결합되면 블록 체인의 모든 단일 블록을 생성하기 위해 수행 된 모든 작업을 다시 수행해야하므로 블록을 수정하는 것이 사실상 불가능합니다.
요약하면, 광부는 유효한 트랜잭션 블록을 만든 다음 PoW 알고리즘을 실행하여 유효한 해시를 찾고 퍼즐을 먼저 풀기 위해 다른 모든 광부와 경쟁합니다. 이러한 동작을 통해 유효한 블록이 생성되면 블록이 블록 체인에 추가되고 광부는 새로 생성 된 암호 화폐뿐만 아니라 네트워크 요금을받습니다.
PoW 합의 메커니즘에 사용되는 서로 다른 해싱 알고리즘이 있습니다. SHA-256 (예 : 비트코인) and 스크립 (예 : 라이트 코인). 다른 것들은 다음을 포함합니다 SHA-3, cryptonight, 블레이크 -256, 쿼크, 스크립트 제인 그리고 하나 이상의 해싱 함수를 사용하는 하이브리드 시스템.
PoW는 이론적으로 실제 세계의 리소스를 사용하여 네트워크를 보호하기 때문에 해킹하기가 거의 불가능하지만, 가장 큰 비판 중 하나는 사용되는 리소스가 전기와 많은 것입니다.
사실 과학 잡지 마더 보드 부회장, 단일 Bitcoin 거래에서 사용되는 전력으로 1.6 미국 가정에 하루 동안 전력을 공급할 수 있다고보고합니다. 2020 년까지 비트 코인은 덴마크 전체만큼 많은 전력을 소비 할 수있었습니다. 그리고 그것은 하나의 cryptocurrency입니다 (가장 인기가 있지만).
효율성과 환경 적 관점에서 이것은 이상적이지 않으며 주류 사용으로 확장하기가 매우 어렵습니다. 설상가상으로, 채굴에서 경쟁력을 유지하는 데 필요한 컴퓨팅 전력 및 전기 비용은 시간이 지남에 따라 크게 증가했습니다. 이것은 가장 크고 강력한 조직 만이 실제로 경쟁 할 수 있기 때문에 광업 네트워크에서 중요한 중앙 집중화를 만들어 냈습니다.
몇몇 대기업과 채굴 풀은 이제 가장 인기있는 블록 체인을 지배하며, 이는 블록 체인의 설립 분산화 원칙과 완전히 반대됩니다.
이 문제의 의심스러운 윤리 외에도 중앙 집중화는 51 % 공격이라는 잠재적 보안 문제로 이어집니다. 풀이나 대규모 대기업 인 채굴자가 블록 체인 네트워크의 컴퓨팅 성능의 51 %를 제어 할 때입니다. 이런 일이 발생하면 실제 거래를 무효화하거나 자신의 사기 거래를“두 배의 지출”자금으로 (동일한 자금을 두 번 이상 사용) 검증함으로써 전체 네트워크를 중단시킬 수 있습니다.
다행스럽게도 PoW와 관련된 이러한 문제에는 잠재적 인 해결책이 없습니다.
PoS는 네트워크의 노드가 이해 관계자 일 때 (즉, 주어진 블록 체인의 통화를 소유 할 때) 네트워크 노드 운영에 정직하고 호의적 인 인센티브를 유지할 것이라는 가정을 기반으로합니다.
PoS는 광부가 자체 암호 화폐를 잠그기 때문에 특수한 '계좌'계좌에 사용될 수 없습니다. 토큰을 보유한 노드는 PoW 시스템에서와 같이 트랜잭션 블록을 검증 할 수 있지만 블록을 검증하는 데 필요한 암호화 계산은 훨씬 단순하므로 컴퓨터 전력이 훨씬 적게 필요합니다. PoW에서와 같이보다 강력한 컴퓨터에 이점을주는 복잡한 퍼즐을 사용하는 대신 PoS 시스템은 더 많은 암호 화폐를 보유한 노드가 암호화 퍼즐을 해결할 가능성이 높아지도록 구성됩니다.
이러한 방식으로 PoS가 PoW보다 효율적이지만, 광산 전력의 중앙 집중화 문제를 완전히 해결하지는 못합니다. 논리적으로 그러한 시스템에서 사용하는 통화가 여전히 더 적은 수의 손에 집중 될 위험이 있기 때문입니다.
PoS의 다른 주요 문제 중 하나는 '위험이없는'문제인데, 여기에서 광부 (포크가 XNUMX 개로 분할 된 경우)에 여러 블록 체인 히스토리에 투표하면 잃을 것이 없습니다. 포크의 경우, 광부에게 가장 유리한 전략은 각 체인에서 채굴하는 것이므로 네트워크에서 어떤 포크를 인식하는지에 관계없이 보상을받습니다.
이론적으로 이것은 네트워크에 의한 합의에 도달하지 못하거나 공격자가 거래를 보낼 수있는 두 배의 지출로 이어질 수 있습니다. 그런 다음 거래 후 한 블록에서 블록 체인 포크를 시작하고 대신 돈을 자신에게 보냅니다. 전에 보낸 곳. 이것은 여러 체인에서 작업하는 비용이 훨씬 낮기 때문에 PoW 시스템에서 PoW 시스템에서 더 가능합니다.
그러나 PoS가 완화하는 데 도움이되는 한 가지 문제는 51 % 문제입니다. 광부가 cryptocurrency의 51 %를 소유하더라도 대다수 지분을 보유한 시스템을 공격하는 것은 관심이 없습니다. 물론 이것은 단순히 어떤 비용 으로든 블록 체인 네트워크를 무너 뜨리고 싶을 수도있는 악의적이며 자금이 많은 액터를 고려하지 않습니다.
이 합의 메커니즘을 사용하는 블록 체인의 예로 NEO, Stellar 및 Cardano가 있습니다.
고전적인 PoS를 사용하면 컴퓨터 전원이 거의없는 PoW 광부가 블록을 채굴 할 가능성이없는 것처럼 작은 균형을 가진 광부가 블록을 채굴 할 가능성이 낮습니다. 소규모 광부가 더 나은 인센티브를 받으면 네트워크에 더 많은 노드가 있고 더 안전하기 때문에 이것이 덜 공평한 것으로 보일뿐만 아니라 덜 안전한 네트워크로 이어질 수도 있습니다.
LPoS는 암호 화폐 잔액을 더 많은 토큰을 보유하고 결과적으로 유효한 블록을 채굴 할 가능성이 더 높은 "스테이 킹 노드"로 암호 화폐 잔액을 임대 할 수있게함으로써 덜 강력한 노드를 장려합니다. 그러한 노드에 임대 된 모든 코인은 스테이 킹 노드의 "무게"를 증가시켜 블록 체인에 블록을 추가 할 가능성을 높입니다. 그런 다음 스테이 킹 노드가 수신 한 리워드는 모든 리스너간에 비례 적으로 공유됩니다. 임대인은 언제든지 토큰을 이동하거나 사용할 수 있으므로 자동으로 "임대를 중단"할 수 있습니다.
이러한 방식으로, 모든 노드가 채굴 보상을 얻을 수있는 가능성을 갖도록함으로써 채굴 및 / 또는 화폐 권력의 중앙 집중화 문제를보다 효과적으로 제한 할 수 있습니다.
이 유형의 합의 알고리즘을 사용하는 프로젝트의 주요 예는 Waves입니다.
DPoS에서 cryptocurrency 토큰 보유자는 자신의 잔액을 사용하여 블록 체인에 추가 할 블록을 측설 할 수있는 노드 목록을 선택합니다. 예를 들어 아직 출시되지 않은 EOS 블록 체인을 사용하면 네트워크에 의해 선택된 21 개의 "블록 생산자 노드"가 있습니다.
이렇게하면 포크 발생 가능성 (모든 노드가 15 개의 생산자 노드 중 21 개로 마무리되지 않은 포크로 전환되지 않음) 및 DPoS 블록 체인 PoW 및 PoS에서 발생하는 확장 성 문제와 같은 일부 문제가 해결되지만 정의상 중앙 집중식이며, 누구나 블록을 채굴하고 보상을받을 수있는 진입 점을 제공하지 않습니다.
이러한 유형의 합의 메커니즘을 사용하는 프로젝트에는 비트 쉐어 및 EOS가 포함됩니다.
블록 체인은 단 한 가지 유형의 합의 메커니즘에 정착 할 필요가 없습니다. 가장 많이 사용되는 하이브리드 체인 유형은 PoW / PoS 하이브리드입니다. PoW / PoS 하이브리드는 일반적으로 초기 PoW 컨센서스를 제한적으로 사용한 다음 PoS를 사용하여 블록 체인에 추가 된 블록의 유효성을 검사합니다. PoS를 사용하면 에너지를 적게 사용하면서 51 %의 공격 문제를 해결할 수 있습니다. PoW는 다른 문제를 해결하면서 블록 체인 불변성의 다른 계층을 보장합니다.
Peercoin은이 하이브리드 방법을 사용하는 하나의 블록 체인입니다.
PoI는 PoS와 유사하지만 합의 메커니즘은 노드가 마이닝 블록에서 이점을 제공하는 다른 요소도 고려합니다.
예를 들어 PoI를 구현 한 최초의 블록 체인 NEM을 통해 노드는 네트워크의 생산성 (예 : 균형, 거래 횟수 및 가치, 기타 '평판'요소 포함)에 대해 보상을받습니다.
이 합의 메커니즘에서 각 노드는 공개 키를 게시합니다. 노드를 통과하는 트랜잭션은 노드에 의해 서명되고 확인되며, 네트워크 내에서 충분한 동일한 응답에 도달하면 트랜잭션이 유효하다는 합의가 이루어집니다. 이 간단한 메커니즘은 해싱 성능이 필요하지 않으며 특히 스토리지 시스템에 유용합니다.
PBFT에는 두 가지 잠재적 인 문제가 있습니다. 먼저 모든 관련 당사자가 신뢰할 수있는 참가자의 정확한 목록에 동의해야합니다. 둘째, 그러한 계약 시스템의 회원 자격은 일반적으로 중앙 당국에 의해 설정됩니다. 이러한 요소가 공공 분산 분산 암호 화폐에 적합하지 않을 수 있지만 개인 디지털 자산 보유 플랫폼과 같은 다른 것들에 유용 할 수 있습니다.
PBFT는 Hyperledger가 사용하는 합의 메커니즘입니다.
블록 체인이 등장하기 전에 분산 네트워크 (예 : 디지털 통화 원장)의 데이터가 악의적이거나 손상된 노드에 의한 변조로부터 안전하게 유지되도록 실질적인 방법이 없었습니다. Bitcoin과 PoW가 탄생하면서 완전히 새로운 세대의 프로그래머와 엔지니어 가이 문제를 해결하기 위해 노력했습니다.
결과적으로 많은 합의 메커니즘이 생겨 났으며, 대부분 같은 문제 (비잔틴 장군) 문제를 해결하려고했다. 블록 체인은 여전히 비교적 새로운 분야이므로 어떤 합의 메커니즘이 가장 유용하고 어떤 것이 유리하지 않을지는 불분명합니다. 현재로서는 서로 다른 합의 메커니즘이 서로 다른 암호 화폐를 차별화하는 기본 요소 중 하나입니다.
출처 : https://unhashed.com/cryptocurrency-coin-guides/blockchain-consensus-mechanisms/
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