Блокчейн - це децентралізовано однорангова мережа що зберігає дані лише для додавання (додавання до кінця) даних і перевіряє цілісність цієї інформації в мережі. Колективна перевірка точності зазначених даних (досягнення консенсусу) є однією з визначальних особливостей блокчейну.
Ідея блокчейну сходить до принаймні 1990-х. Основною теорією було копіювання даних через мережу комп'ютерів з використанням типу консенсусу алгоритм погодити будь-які дані, які потрібно додати. Потім використовуйте криптографічний хеш-ланцюжок зробити базу даних практично незмінною.
Щоб отримати додаткову інформацію про блокчейни та хешування, ознайомтесь наша стаття про блокчейн. Однак нижче ми зосередимося конкретно на різних способах досягнення консенсусом різних типів блокчейнів щодо даних, доданих до їх послідовностей (ланцюжків) даних (блоків) через ці теми:
Основні відмінності в різних механізмах консенсусу блокчейну зосереджуються на тому, як право на додавання даних до блокчейну розподіляється між учасниками мережі та як ці дані перевіряються мережею як точний рахунок транзакцій.
Сукупність комп’ютерних процесів, які вирішують ці проблеми, називається алгоритмом консенсусу, який, як уже зазначалося, є механізмом, відповідальним за безпечне оновлення стану даних у певній мережі блокчейнів.
Кожен вузол (комп'ютер) у мережі незалежно перевіряє та обробляє кожну транзакцію, а отже, повинен мати доступ до поточного стану бази даних, модифікації, що вимагається даною транзакцією, та цифрового підпису, що підтверджує походження та точність транзакції. Тоді питання полягає в тому, як усі вузли досягають консенсусу (згоди) щодо даних. Найбільша проблема, яку мають на меті вирішити блокчейни, називається „Проблема візантійських генералів".
Ця проблема, яка існує довше, ніж сам блокчейн, полягає в основному в наступному: як ви утримуєте мережу сутностей, які зосереджені на одній цілі, у вирівнюванні, що базується виключно на повідомленнях, переданих між ними, не пошкоджуючи при цьому інформацію актор усередині мережі? Наприклад, якщо хтось намагається надіслати криптовалюту через мережу, як ви можете бути впевнені, що деталі транзакції не були підроблені та змінені шкідливим вузлом у мережі?
Тут виникає механізм консенсусу, який гарантує, що мережа залишається синхронізованою, а дані залишаються незамінними. Нижче наведено кілька рішень, які різні групи придумали для досягнення цього результату.
В даний час доказ роботи є найпопулярнішим механізмом консенсусу для блокчейнів. "Доказом роботи", яку описує назва, є процес, за допомогою якого мережа блокчейн доводить, що a шахтар мережевий вузол (мережеві вузли, які групують транзакції в блоки та перевіряють їх) виконав роботу, необхідну для створення дійсного блоку (групи транзакцій). Хоча вузлам важко генерувати дійсний блок (для цього потрібно багато обчислювальної потужності комп’ютера), мережі досить легко перевірити, чи дійсний блок.
Це все робиться за допомогою того, що називається a хеш-функція, який створює унікальний цифровий відбиток пальця для даного фрагмента даних. Оскільки хеші дуже чутливі до змін, і навіть незначна модифікація призведе до зовсім іншого виведення хешу, хеші можна використовувати для перевірки та захисту блоків.
Щоб блок був підтверджений як дійсний, майнери повинні створити два хеші: хеш усіх транзакцій у блоці та хеш, що підтверджує, що вони витратили енергію, необхідну для генерації блоку, вирішивши спеціальну криптографічну головоломку з попереднім встановлений рівень трудність. Зокрема, загадка полягає в тому, щоб знайти число, яке в поєднанні з даними в транзакціях та передачею через алгоритм хешування отримує число в межах заданого діапазону, встановленого програмою криптовалюти.
Складність вирішення головоломки автоматично регулюється в системах PoW для створення послідовного періоду часу для додавання блоків транзакцій до блокчейну та звільнення мережевих комісій та новостворених винагород за криптовалюту майнерам.
Хеш - це одностороння функція. Це неможливо змінити. Таким чином, можна підтвердити, що кожен блок вимагав роботи для його створення. Кожен блок також містить хеш попереднього блоку, тому, як тільки всі блоки об'єднані в блокчейні, це практично робить неможливим їх модифікацію, оскільки для цього потрібно буде повторити всю виконану роботу для створення кожного окремого блоку в блокчейні.
Таким чином, майнер створює блок дійсних транзакцій, а потім запускає на ньому алгоритм PoW, щоб знайти дійсний хеш, змагаючись проти всіх інших майнерів, щоб вирішити головоломку першим. Коли через таку дію генерується дійсний блок, блок додається до блокчейну, і майнер отримує плату за мережу, а також новостворену криптовалюту.
Існують різні алгоритми хешування, які використовуються для механізмів консенсусу PoW, найпоширенішими з яких є SHA-256 (наприклад, Біткойн) і Scrypt (наприклад, Litecoin). Інші включають SHA-3, CryptoNight, Блейк-256, кварк, scrypt-jane та гібридні системи, що використовують більше однієї хеш-функції.
Хоча теоретично PoW практично неможливо зламати, оскільки він використовує ресурси у фізичному світі для захисту мережі, саме звідси випливає одне з найбільших зауважень: використовуваний ресурс - це електроенергія, і багато її.
По суті, науковий журнал Віце материнської плати, повідомляє, що 1.6 домогосподарства США можуть живити протягом доби електроенергією, яка використовується однією транзакцією біткойнів. До 2020 року біткойн може споживати стільки електроенергії, скільки вся країна Данія. І це лише одна криптовалюта (хоч і найпопулярніша).
З точки зору ефективності та екології, це не ідеально, і було б дуже складно масштабувати до загального використання. Погіршуючи ситуацію, обчислювальна потужність та витрати на електроенергію, необхідні для підтримки конкурентоспроможності в гірничодобувній галузі, з часом різко зросли. Це призвело до значної централізації в гірничих мережах, оскільки лише найбільші та найпотужніші організації можуть реально конкурувати.
Зараз декілька великих компаній та пулів майнінгу домінують серед найпопулярніших блокчейнів, що повністю суперечить засновницькому принципу децентралізації блокчейнів.
Окрім сумнівної етики цього питання, централізація також призводить до потенційної проблеми безпеки, яка називається атакою на 51%. Це коли майнер, ймовірно, пул або великий конгломерат, контролює 51% обчислювальної потужності мережі блокчейн. Якщо це коли-небудь трапиться, вони можуть зірвати всю мережу, визнавши недійсні реальні транзакції або перевіривши власні шахрайські операції, щоб «подвоїти витрати» коштів (використовуючи ті самі кошти більше одного разу).
На щастя, ці проблеми з PoW не позбавлені потенційних рішень.
PoS базується на припущенні, що коли вузли в мережі є зацікавленими сторонами (тобто коли вони володіють валютою даного блокчейну), вони матимуть стимул залишатися чесними та доброякісними в операційних мережевих вузлах.
PoS працює завдяки майнерам, які блокують частину власної криптовалюти, тому їх неможливо використовувати в спеціальних рахунках, що мають ставки. Тоді вузли, які розмістили маркери, можуть перевірити блоки транзакцій так само, як і в системах PoW, але криптографічні розрахунки, необхідні для перевірки блоків, набагато простіші (і, отже, вимагають значно меншої потужності комп'ютера). Замість того, щоб використовувати складні головоломки, що дають переваги більш потужним комп’ютерам, як у PoW, PoS-системи побудовані таким чином, що вузли, у яких розміщено більше криптовалют, мають більше шансів вирішити криптографічну головоломку.
Таким чином, хоча PoS є більш ефективним, ніж PoW, він не повністю вирішує проблему централізації гірничодобувної енергетики, оскільки логічно існує ризик того, що валюта, що використовується такими системами, все одно буде концентруватися у все меншій кількості рук.
Однією з інших ключових проблем PoS є проблема `` нічого не поставлено на карту '', коли майнери можуть не мати чого втратити, проголосувавши за кілька історій блокчейнів у разі форка (блокчейн розділений на дві частини). У випадку форка, найвигіднішою стратегією для майнера є видобуток на кожному ланцюжку, отже, отримання винагороди незалежно від того, яка форк розпізнається мережею.
Теоретично це може призвести до того, що мережа ніколи не досягне консенсусу, або до подвоєння витрат, коли зловмисник зможе надіслати транзакцію, а потім запустити форк блокчейну з одного блоку позаду транзакції і відправити гроші собі, а не куди його відправляли раніше. Це більш можливо в системі PoS, ніж PoW, оскільки вартість роботи на декількох ланцюгах набагато нижча.
Однак однією з проблем, яку PoS допомагає пом'якшити, є проблема 51%. Навіть якби майнер володів 51% криптовалюти, не було б в їх інтересах атакувати систему, в якій їм належала більшість акцій. Звичайно, це не враховує злісних, добре фінансуваних акторів, які можуть просто захотіти зруйнувати мережу блокчейнів будь-якою ціною.
Деякі приклади блокчейнів, що використовують цей механізм консенсусу, - NEO, Stellar та Cardano.
З класичним PoS майнери з малими залишками навряд чи будуть видобувати блок, подібно до того, як майнери PoW з невеликою потужністю комп'ютера навряд чи будуть видобувати блок. Це не тільки можна розглядати як менш справедливе, але це також може призвести до менш безпечної мережі, оскільки якби маленькі майнери стимулювались краще, мережа мала б більше вузлів і, отже, була б більш безпечною.
LPoS стимулює менш потужні вузли, дозволяючи їм здавати свої криптовалютні залишки в оренду "вузлів ставки", які мають більше маркерів і, отже, з більшою ймовірністю видобувати дійсний блок. Усі монети, здані в оренду таким вузлам, збільшують «вагу» ставного вузла, що збільшує його шанси на додавання блоку до блокчейну. Потім винагороди, отримані вузлами розміщення, пропорційно розподіляються між усіма орендарями. Орендарі все ще можуть переміщати або витрачати свої жетони в будь-який час, таким чином автоматично “розриваючи оренду”, так би мовити.
Таким чином, питання централізації видобутку корисних копалин та / або грошової потужності можна краще обмежити, дозволивши всім вузлам мати потенціал для отримання винагороди за видобуток корисних копалин.
Основним прикладом проекту, що використовує цей тип консенсусного алгоритму, є Waves.
У DPoS власники криптовалютних токенів використовують свої залишки для вибору списку вузлів, які зможуть робити блоки для додавання до блокчейну. Наприклад, із блокчейном EOS, який ще не запущений, наприклад, буде 21 “вузол виробника блоків”, які обираються мережею.
Незважаючи на те, що це вирішує деякі проблеми, такі як можливість виникнення форків (усі вузли не перейдуть на форк, який не завершений 15 із 21 вузла виробника), та проблеми масштабованості, що виникають з PoW та PoS, блокчейном DPoS за визначенням є більш централізованим і не забезпечує доступних точок входу для тих, хто видобуває блоки та отримує винагороди.
Проекти, що використовують цей тип механізму консенсусу, включають Bitshares та EOS.
Блокчейни не повинні задовольнятися лише одним типом механізму консенсусу. Найпопулярнішим типом гібридної ланцюга є гібрид PoW / PoS, який зазвичай використовує початковий консенсус PoW обмежено, а потім використовує PoS для перевірки блоків, доданих до блокчейну. Використання PoS вирішує проблему атаки на 51%, використовуючи менше енергії; PoW вирішує проблему, про яку йдеться, одночасно забезпечуючи ще один рівень незмінності блокчейну.
Peercoin - це один блокчейн, що використовує цей гібридний метод.
PoI подібний до PoS, але механізм консенсусу також враховує інші фактори, надаючи вузлам перевагу в майнінг-блоках.
Наприклад, за допомогою NEM, першого блокчейну, який реалізує PoI, вузли винагороджуються за їхню продуктивність у мережі, що включає їх баланс, а також кількість та вартість транзакцій серед інших факторів "репутації".
У цьому механізмі консенсусу кожен вузол публікує відкритий ключ. Транзакції, що проходять через вузол, підписуються вузлом і перевіряються, і як тільки в мережі буде досягнуто достатньо однакових відповідей, буде досягнуто консенсус про те, що транзакція є дійсною. Цей простий механізм не вимагає потужності хешування і особливо корисний для систем зберігання.
PBFT має дві потенційні проблеми. По-перше, всі залучені сторони повинні узгодити точний список довірених учасників. По-друге, членство в такій системі угод, як правило, встановлюється центральним органом влади. Хоча ці фактори можуть не зробити його придатним для публічної, децентралізованої криптовалюти, він може бути корисним для інших речей, таких як приватні платформи для зберігання цифрових активів.
PBFT - це механізм консенсусу, який використовує Hyperledger.
До появи блокчейнів не було практичного способу гарантувати, що дані в розподіленій мережі (наприклад, книга цифрової валюти) залишаться захищеними від фальсифікації зловмисними або скомпрометованими вузлами. З народженням біткойнів та PoW ціле нове покоління програмістів та інженерів взялося за вирішення цієї проблеми.
В результаті виникло багато механізмів консенсусу, більшість із яких мали на меті вирішити одну і ту ж проблему (Візантійські Генерали). Оскільки блокчейн все ще є відносно новим полем, незрозуміло, які механізми консенсусу виявляться найбільш корисними, а які не впадають у немилість. Як зараз, різні механізми консенсусу є одним з основних факторів, що відрізняє різні криптовалюти.
Джерело: https://unhashed.com/cryptocurrency-coin-guides/blockchain-consensus-mechanisms/
- 2020
- Атака 51%
- доступ
- рахунки
- дію
- Перевага
- Угода
- алгоритм
- алгоритми
- ВСІ
- Дозволити
- серед
- навколо
- активи
- найбільший
- Біткойн
- blockchain
- Кардано
- шанси
- зміна
- Монети
- загальний
- Компанії
- комп'ютери
- обчислення
- Консенсус
- споживати
- витрати
- cryptocurrencies
- криптовалюта
- Валюта
- Поточний
- Поточний стан
- дані
- Database
- день
- децентралізація
- Децентралізований
- цифровий
- Цифровий актив
- цифрова валюта
- Зривати
- ефективність
- електрика
- енергія
- навколишній
- EOS
- етика
- Event
- ярмарок
- риси
- Інформація про оплату
- Перший
- Сфокусувати
- вилка
- функція
- накопичувальна
- засоби
- дає
- Group
- зламати
- мішанина
- хешування
- Як
- HTTPS
- гібрид
- Hyperledger
- ідея
- Augmenter
- інформація
- інтерес
- залучений
- питання
- IT
- ключ
- великий
- вести
- Гросбух
- рівень
- обмеженою
- список
- Litecoin
- Mainstream
- Більшість
- Робить
- Питання
- шахтарі
- Mining
- Гірські басейни
- гроші
- Найбільш популярний
- рухатися
- Близько
- NEM
- NEO
- мережу
- мереж
- вузли
- операційний
- Інше
- перспектива
- Платформи
- басейн
- Басейни
- популярний
- PoS
- Поу
- влада
- приватний
- Вироблений
- виробник
- продуктивність
- програма
- проект
- доказ
- доводить
- громадськість
- публічний ключ
- діапазон
- Звіти
- ресурс
- ресурси
- Нагороди
- Risk
- масштабованість
- шкала
- наука
- безпеку
- комплект
- Поділитись
- загальні
- простий
- невеликий
- So
- Рішення
- ВИРІШИТИ
- витрачати
- Витрати
- розкол
- частка
- Стейкінг
- старт
- стан
- залишатися
- зоряний
- зберігання
- магазинів
- Стратегія
- перемикач
- система
- Systems
- час
- знак
- Жетони
- терпимість
- теми
- угода
- Transactions
- нас
- значення
- Голосування
- хвилі
- Що таке
- ВООЗ
- Вікіпедія
- в
- Work
- працює
- світ