Демистификация механизмов консенсуса в блокчейн

Добро пожаловать в очередную статью, в которой мы демистифицируем сложные термины блокчейна. В этой статье мы объясним, что такое механизм консенсуса, что он означает для сети блокчейн и его влияние на воздействие продуктов, созданных на базе сети.

ВВЕДЕНИЕ
Представьте себе централизованную систему, в которой некий субъект проверяет подлинность данных, поступающих в систему (базу данных). Только этот субъект имеет исключительное право изменять, принимать и отклонять данные в соответствии с установленными метриками, используемыми для измерения подлинности данных.

Теперь подумайте о механизме консенсуса в децентрализованной сети как о некотором наборе правил или алгоритмов, по которым субъекты работают для аутентификации, проверки и подтверждения производства блока или транзакций в самом блоке, чтобы избежать мошеннических действий.

При таком динамично меняющемся состоянии блокчейна эти публично разделяемые бухгалтерские книги нуждаются в эффективном, справедливом, работающем в режиме реального времени, функциональном, надежном и безопасном механизме, гарантирующем, что все транзакции, происходящие в сети, являются подлинными и все участники пришли к консенсусу относительно состояния бухгалтерской книги. Эту важную задачу выполняет механизм консенсуса, который представляет собой набор правил, принимающих решение о легитимности вкладов, сделанных различными участниками (то есть узлами или транзакторами) блокчейна.

В этой статье мы познакомимся с двумя наиболее используемыми механизмами консенсуса: Proof of Work и Proof of Stake. Другие механизмы консенсуса, такие как: Делегированное доказательство работы, Доказательство полномочий, Доказательство активности, Доказательство прошедшего времени и т.д. будут рассмотрены во второй части статьи.

Доказательство работы (PoW)
Концепция PoW была адаптирована для обеспечения безопасности цифровых денег Хэлом Финни в 2004 году с помощью идеи «многоразового доказательства работы» с использованием алгоритма хэширования SHA-256. PoW описывает систему, в которой для предотвращения мошеннического или злонамеренного использования вычислительной мощности используется значительное и реально выполнимое количество усилий. Концепция производства и расходования блоков разработана таким образом, чтобы не допустить двойного расходования средств в блоке ни одним из валидаторов. PoW требует от узлов сети предоставления доказательств того, что они затратили вычислительную мощность (т.е. работу), чтобы достичь консенсуса децентрализованным способом и предотвратить захват сети плохими игроками.


Наглядное представление того, как работает механизм консенсуса PoW

Доказательство существования (PoS)
В попытке решить проблемы масштабируемости и экологической устойчивости, которые возникают при использовании механизма консенсуса PoW, был разработан более совершенный подход к проверке и утверждению блоков транзакций в блокчейне — Proof of Stake (PoS).

Proof of Stake — это механизм или алгоритм консенсуса, при котором валидаторам блоков больше не требуется слишком много вычислительной мощности посредством работы (майнинга) для утверждения или генерации блоков, а необходимо внести определенную сумму в пул, чтобы иметь возможность подтверждать транзакции.

Proof-of-stake изменяет способ проверки блоков с помощью машин владельцев монет. Владельцы предлагают свои монеты в качестве залога за возможность подтверждать блоки. Владельцы монет с заложенными монетами становятся «валидаторами». Затем валидаторы случайным образом выбираются для «добычи», или подтверждения блока. Эта система рандомизирует тех, кто получает право «майнить», а не использует алгоритм, основанный на конкуренции, как PoW.
Чтобы стать валидатором, владелец монеты должен сделать «ставку» на определенное количество монет. Блоки проверяются более чем одним валидатором, и когда определенное число валидаторов подтверждает, что блок является точным, он завершается и закрывается.
Безопасность также более гарантирована в механизме консенсуса PoS, поскольку валидатору, обладающему до 51% поставленной ликвидности, достаточно перегнать сеть. Однако, вполне возможно, что один валидатор может владеть половиной всей ликвидности и иметь возможность проводить двойные расходы или подтверждать мошеннические транзакции, но алгоритм PoS построен таким образом, что валидатор потеряет всю поставленную валюту, если подпишет или одобрит любую незаконную добычу блока или транзакцию, что создает стимул для майнеров действовать добросовестно на благо криптовалюты и сети, иначе взлом будет невыгодным.


Наглядное представление того, как работает механизм консенсуса PoS

Proof of Work и Proof of Stake (PoW и PoS) — основные различия

  • Работа
    Первым указателем для сравнения алгоритмов доказательства работы и доказательства доли, очевидно, будет их работа. PoW предполагает объединение группы транзакций в mempool, а майнеры должны проверить достоверность транзакций путем решения криптографической головоломки. По сравнению с PoW, алгоритмы PoS не полагаются на математические головоломки. Напротив, алгоритм выбирает валидаторов случайным образом в соответствии с их долей в сети. Алгоритм Proof of Stake не предполагает создания какого-либо типа монет, особенно если все монеты созданы с самого начала.

  • Безопасность
    Среди множества факторов для выбора лучшей альтернативы между PoS и PoW, безопасность, очевидно, имеет первостепенное значение. В случае форка в блокчейн-системах на основе PoW майнеры должны сосредоточиться на актуальном блокчейне или перейти на новый форк блокчейна. Постоянные форки могут стать серьезным экономическим препятствием и помочь хакерам получить контроль над 51% вычислительной мощности для осуществления вредоносных атак. С другой стороны, консенсус PoS не накладывает ограничений на форки. Нет финансового стимула для подтверждения нескольких копий транзакций на блокчейне. Хакерам трудно завладеть 51% акций в сети блокчейн, а если они это сделают, то потеряют свои стабфонды и стабфонды, что делает их невыгодными.

  • Энергия
    Следующий критический фактор для разграничения алгоритмов консенсуса PoW и PoS касается энергоэффективности. Алгоритм консенсуса PoW фокусируется на определении пользователя, который может изменить бухгалтерскую книгу, используя соревновательную гонку. Участники гонки или майнеры должны использовать вычислительную энергию для предложения достоверных блоков, соответствующих правилам сети. С другой стороны, PoS предоставляет больше возможностей для повышения энергоэффективности. Однако майнеры PoW имеют возможность использовать любые источники энергии, такие как ветер, гидроэнергия и другие устойчивые источники энергии. Консенсус PoS отличается высокой энергоэффективностью, хотя и требует больших затрат ресурсов.

  • Вознаграждения
    При сравнении proof of stake и proof of work особое внимание также уделяется фактору распределения вознаграждения. Какой механизм консенсуса лучше подходит для майнеров? В случае консенсуса PoW вознаграждение получает первый майнер, успешно решивший криптографическую головоломку для каждого блока. Однако валидаторы не получают вознаграждения за блок, а довольствуются сетевыми сборами в качестве вознаграждения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Независимо от того, использует ли сеть механизм консенсуса PoW или PoS для подтверждения своих блоков, производства блоков и т.д., мы узнали много нового о том, как они работают под капотом, а также об экономических, экологических и финансовых последствиях использования любого из алгоритмов консенсуса.
Мы завершим обсуждение других существующих механизмов консенсуса в заключительной части этой статьи «Демистификация механизма консенсуса в блокчейн».
Делитесь своими мыслями, делитесь с другими и предлагайте то, что вы хотите, чтобы мы разобрали в нашей следующей части.

Оцените статью
Procodings.ru
Добавить комментарий