Ewolucja mechanizmów konsensusu Blockchain

• Jednym z najważniejszych elementów zdecentralizowanego systemu jest mechanizm konsensusu, którego używa sieć blockchain do sprawdzania poprawności transakcji
• Przyjrzymy się różnym rodzajom mechanizmów konsensusu stosowanych w kryptowalutach i ich unikalnym cechom
• Najpopularniejszym mechanizmem konsensusu w kryptografii jest obecnie Proof of Stake (PoS), a tuż za nim znajduje się Proof of Work (PoW).

Kryptowaluty rosną od dłuższego czasu. Ich popularność rośnie z każdym dniem. Jednym z głównych powodów tego jest zdecentralizowany charakter kryptowalut. Decentralizacja czyni je bezpieczniejszymi, przejrzystymi i mniej podatnymi na cenzurę lub kontrolę ze strony jakiejkolwiek władzy centralnej.

Jednym z najważniejszych elementów tego zdecentralizowanego systemu jest mechanizm konsensusu, którego sieć blockchain używa do sprawdzania poprawności transakcji. Pozwala to zachować integralność księgi pomiędzy węzłami. Przyjrzymy się różnym rodzajom mechanizmów konsensusu stosowanych w kryptowalutach i ich unikalnym cechom. Chociaż niektóre z tych mechanizmów konsensusu są mało znane, będziesz zaskoczony, gdy odkryjesz, że popularne łańcuchy bloków z nich korzystają.

Dowód pracy (PoW)

Proof of Work jest najbardziej znanym i powszechnie stosowanym mechanizmem konsensusu w świecie blockchain. PoW został po raz pierwszy wprowadzony przez Satoshiego Nakamoto, twórcę Bitcoina.  Litecoin i Bitcoin Cash należą do popularnych łańcuchów bloków kryptowalut korzystających z Proof of Work.

PoW wymaga od górników rozwiązywania złożonych problemów matematycznych przy użyciu mocy obliczeniowej. Pierwszy górnik, który rozwiąże problem, doda nowy blok do łańcucha i otrzyma nagrodę w postaci kryptowaluty. Proces rozwiązywania tych problemów matematycznych wymaga dużej ilości energii i mocy obliczeniowej, co utrudnia złośliwym aktorom przejęcie kontroli nad siecią.

Jednak PoW ma kilka istotnych wad. Po pierwsze, jest energochłonny, co może skutkować wysokimi opłatami transakcyjnymi i zwiększoną emisją dwutlenku węgla. Po drugie, może być podatny na ataki 51%, podczas których osoba atakująca uzyskuje kontrolę nad większością mocy obliczeniowej sieci, co pozwala jej na podwójne wydatki i manipulowanie księgą rachunkową.

Czytać: Czy kopanie kryptowalut przeżywa nieodwracalny upadek?

Dowód stawki (PoS)

Proof of Stake to nowszy mechanizm konsensusu, którego celem jest rozwiązanie problemów związanych ze zużyciem energii i skalowalnością PoW. Walidatorzy systemów PoS, zwani również stakerami, są wybierani do sprawdzania nowych bloków na podstawie ilości posiadanej przez nich kryptowaluty i „postawionej” w sieci. Walidatorzy otrzymują opłaty transakcyjne w postaci kryptowaluty.

PoS wymaga znacznie mniej energii niż PoW, ponieważ nie polega na rozwiązywaniu przez górników skomplikowanych problemów matematycznych. Proof of Stake jest również znacznie szybszy, przetwarzając transakcje w krótszym czasie. Jednak PoS jest bardziej podatny na centralizację, ponieważ nagradza tych, którzy już posiadają duże ilości kryptowaluty i może zniechęcić nowych użytkowników do przyłączania się do sieci. Cardano, Binance Smart Chain i Ethereum to przykłady łańcuchów bloków PoS.

Delegowany dowód własności (DPoS)

Delegowany dowód stawki jest podobny do PoS, ale dodaje dodatkową warstwę zarządzania. W systemie DPoS zainteresowane strony głosują nad wyborem małej grupy delegatów, którzy są odpowiedzialni za zatwierdzanie transakcji i dodawanie nowych bloków do łańcucha.

DPoS jest nawet szybszy niż PoS, ponieważ jest mniej walidatorów i pozwala na większą skalowalność w miarę wzrostu liczby transakcji na sekundę. Jednakże, podobnie jak PoS, DPoS może być podatny na centralizację, ponieważ delegaci są odpowiedzialni za większość walidacji i podejmowania decyzji w sieci. Tron to najpopularniejszy blockchain wykorzystujący DPoS.

Dowód upoważnienia (PoA)

Dowód uprawnień to mechanizm konsensusu, który opiera się na zaufanych walidatorach w celu dodawania nowych bloków do łańcucha. W systemie PoA walidatorami są zaufane węzły, które zostały wstępnie zatwierdzone przez sieć i których tożsamość jest znana wszystkim uczestnikom. Walidatory utrzymują integralność sieci. Dbają o to, aby do łańcucha dodawane były nowe transakcje.

PoA jest znacznie szybsza i mniej energochłonna niż PoW, dzięki czemu jest bardziej skalowalna i opłacalna w przypadku mniejszych sieci. Jest jednak również bardziej scentralizowany, ponieważ walidatorzy mają znaczną władzę i kontrolę nad siecią. VeChain wykorzystuje mechanizm konsensusu PoA.

Dowód upływającego czasu (PoET)

Dowód czasu, który upłynął, to mechanizm konsensusu, który wykorzystuje zaufane środowisko wykonawcze do losowego wyboru modułu sprawdzającego. W systemie PoET każdy węzeł sieci czeka losową ilość czasu w zaufanym środowisku, a węzeł, który czeka najkrócej, jest wybierany w celu sprawdzenia następnego

Proof of Elapsed Time (PoET) to mechanizm konsensusu, który losowo wybiera moduł sprawdzania poprawności przy użyciu zaufanego środowiska wykonawczego, w którym każdy węzeł w sieci czeka przez losową ilość czasu. Po wybraniu węzeł dodaje nowy blok do łańcucha i otrzymuje nagrodę za swoją pracę. PoET jest szybszy i bardziej energooszczędny niż PoW, bardziej skalowalny niż PoS i odpowiedni dla prywatnych sieci blockchain. PoET może być jednak ograniczony dostępnością zaufanego środowiska wykonawczego i jest podatny na ataki ze strony złośliwych węzłów. Piłozębny Hiperksięga to platforma blockchain opracowana w ramach projektu Hyperledger Fundacji Linux. Wykorzystuje PoET jako mechanizm konsensusu.

Bizantyjska tolerancja błędów (BFT)

Bizantyjska tolerancja błędów (BFT) to mechanizm konsensusu, który umożliwia węzłom w sieci osiągnięcie porozumienia w sprawie stanu łańcucha bloków, nawet w obecności złośliwych lub wadliwych węzłów. BFT wymaga większości lub określonego progu walidatorów, aby zgodzić się na każdą decyzję, co gwarantuje, że konsensus będzie nadal możliwy, nawet jeśli niektórzy walidatorzy będą złośliwi lub wadliwi. BFT jest wysoce odporny i szybki, dzięki czemu nadaje się do zastosowań o znaczeniu krytycznym, które wymagają niezawodności. Jednak BFT może być złożony i wymagać dużych zasobów i może nie być odpowiedni dla wszystkich aplikacji typu blockchain, które wymagają wysokiego poziomu decentralizacji. Tendermint, Corda i Meta zawiodła Waga to przykłady łańcuchów bloków wykorzystujących mechanizm konsensusu BFT.

Praktyczna bizantyjska tolerancja na awarie (pBFT)

Praktyczna tolerancja błędów bizantyjskich (pBFT) to udoskonalona wersja mechanizmu konsensusu BFT, zaprojektowana w celu poprawy efektywności konsensusu w sieciach o dużej skali. pBFT wymaga większości dwóch trzecich walidatorów, aby osiągnąć porozumienie. pBFT wykorzystuje model przywództwa rotacyjnego, aby zapobiec koncentracji władzy w jednym walidatorze. pBFT jest szybkie, wydajne i powszechnie stosowane w korporacyjnych sieciach blockchain, które wymagają wysokiego poziomu bezpieczeństwa i niezawodności. Jednak pBFT może być mniej odpowiedni dla publicznych sieci blockchain, które wymagają wysokiego stopnia decentralizacji. Blockchain Hyperledger Fabric sieć wykorzystuje mechanizm pBFT. Kworum to blockchain opracowany przez JP Morgan, który wykorzystuje Istanbul BFT (IBFT). IBFT jest odmianą pBFT.

Federalny Układ Bizantyjski (FBA)

Federacyjne Porozumienie Bizantyjskie (FBA) to mechanizm konsensusu, który umożliwia grupie zaufanych węzłów osiągnięcie konsensusu w sprawie stanu łańcucha bloków. Węzły systemu FBA są zorganizowane w grupy lub „kwora”, które mają własny proces konsensusu. Każde kworum wybiera zestaw „walidatorów”, którzy są odpowiedzialni za utrzymanie łańcucha bloków. Aby osiągnąć konsensus, walidatorzy wymieniają wiadomości między sobą oraz z innymi kworami. FBA stosuje system głosowania wymagający większości walidatorów w celu wyrażenia zgody na transakcję. Dopiero wtedy zostaje dodany do blockchaina.

Dozwolone sieci blockchain powszechnie korzystają z konsensusu FBA. Uczestnicy sieci z uprawnieniami są znani i zaufani. Zapewnia szybki i skuteczny sposób osiągnięcia konsensusu, zapewniając jednocześnie wysoki stopień bezpieczeństwa i niezawodności. FBA może być mniej odpowiedni dla publicznych sieci blockchain, które wymagają wysokiego stopnia decentralizacji. Może również mieć trudności z osiągnięciem konsensusu z ograniczoną liczbą walidatorów. Marszczyć i Gwiezdny to dwa bardzo popularne łańcuchy bloków, które korzystają z mechanizmu konsensusu FBA.

Skierowany graf acykliczny (DAG)

Mechanizm konsensusu ukierunkowanego wykresu acyklicznego (DAG) różni się od tradycyjnych struktur blockchain tym, że wykorzystuje skierowany wykres do organizowania i sprawdzania poprawności transakcji. W systemie DAG każda transakcja jest weryfikowana na podstawie transakcji poprzednich. Nowe transakcje można dodawać do wykresu bez konieczności ich weryfikacji przez scentralizowany podmiot.

DAG potwierdza szybciej niż tradycyjne systemy blockchain. Wiele węzłów w sieci jednocześnie sprawdza transakcje. Jednakże DAG może napotkać problemy ze skalowalnością w miarę wzrostu liczby transakcji na wykresie. Bezpieczeństwo może również budzić obawy, ponieważ DAG nie używa pojedynczego łańcucha bloków do sprawdzania poprawności transakcji. ODROBINA, Nano i Hedera Hashgraph blockchainy wykorzystywały konsensus oparty na DAG.

Najpopularniejszym mechanizmem konsensusu w kryptowalutach jest obecnie Proof of Stake (PoS), a tuż za nim znajduje się Proof of Work (PoW). PoS zyskuje na popularności ze względu na swoją efektywność energetyczną w porównaniu do PoW, który wymaga dużej ilości mocy obliczeniowej. Wiele nowych kryptowalut wdraża PoS. Jedna z największych kryptowalut, Ethereum, przeszła z PoW na PoS. Jednak PoW pozostaje popularny wśród uznanych. Bitcoin ma długą historię korzystania z PoW i ma dużą sieć górników zainwestowanych w system.

Czytać: Proof of Reserve ratuje afrykański przemysł kryptograficzny przed fałszywymi firmami blockchain

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://web3africa.news/2023/02/16/news/the-evolution-of-blockchain-consensus-mechanisms/