Co to jest mechanizm konsensusu?

Technologia Blockchain reprezentuje zdecentralizowany system baz danych, którego celem jest kronika, przechowywanie i ułatwianie transakcji wartościowych w przypadku braku jednostki centralnej. Jego fundament opiera się na sieci rozproszonych węzłów, z których każdy odgrywa kluczową rolę w uwierzytelnianiu i przetwarzaniu transakcji w ramach wspólnej sfery cyfrowej. Biorąc pod uwagę zdecentralizowany charakter, konieczne jest, aby system zawierał wyspecjalizowany protokół zapewniający harmonijne działanie tych węzłów, potwierdzający i uwierzytelniający legalne działania transakcyjne. Ten podstawowy protokół, uznawany za mechanizm konsensusu, nie tylko reguluje podstawowy przepływ operacyjny łańcuchów bloków, ale także wpływa na jego dynamikę ekonomiczną i paradygmaty bezpieczeństwa.

Podczas gdy tradycyjne systemy, takie jak Proof-of-Work Bitcoina, wymagają zdolności obliczeniowych do walidacji transakcji, bardziej nowoczesne podejścia, takie jak model dowodu stawki Ethereum, wykorzystują schemat nagród i kar, aby zagwarantować świętość sieci. Istotą tych mechanizmów jest zapewnienie wiarygodnej, zsynchronizowanej i powszechnie akceptowanej perspektywy historii transakcji w sieci.

Nieodłącznym wyzwaniem dla twórców blockchain jest zaszczepienie harmonijnej równowagi pomiędzy skalowalnością, decentralizacją i bezpieczeństwem – trzema kluczowymi atrybutami podkreślonymi przez współzałożyciela Ethereum, Vitalika Buterina , jako „ Trilemma Blockchain ”. Rozwiązanie tego dylematu jest zadaniem dynamicznym, zmuszającym różne sieci do wprowadzania innowacji i opracowywania mechanizmów konsensusu zgodnych z ich odrębnymi celami i filozofiami operacyjnymi. Poza powszechnymi systemami PoW i PoS istnieje niezliczona ilość typów konsensusu, każdy dostosowany do zróżnicowanych potrzeb odpowiednich sieci.

Dlaczego konsensus jest ważny

W kryptowersie głównym celem mechanizmu konsensusu jest powstrzymywanie złośliwych podmiotów od angażowania się w oszukańcze działania, czego znanym przykładem jest „podwójne wydatki”.

Weźmy pod uwagę Alexa, naszego hipotetycznego złego aktora, który próbuje wykorzystać system, wysyłając 10 tokenów do Anny, a następnie próbuje przeprowadzić tę samą transakcję z Johnem, używając tych samych 10 tokenów. Podstawą integralności blockchainu jest jego zdolność do spójnego i przejrzystego śledzenia własności aktywów. Jeśli zostanie utrzymany skuteczny konsensus, John natychmiast będzie wiedział, że Alex przekazał już te tokeny Annie, co spowoduje, że druga transakcja będzie nieważna.

Aby atak typu „ podwójne wydatki ” zakończył się sukcesem, złośliwa jednostka musiałaby zmanipulować węzły, aby zaakceptować historię fałszywych transakcji, w przypadku których transakcja Alexa z Anną nigdy nie miała miejsca.

Mechanizmy konsensusu wzmacniają system przed takimi oszukańczymi próbami, czyniąc propozycję nowego bloku transakcji zadaniem wymagającym dużych zasobów, co zniechęca do wszelkich oszukańczych wysiłków. Ponadto mechanizmy te są skonstruowane tak, aby nagradzać węzły, które proponują prawdziwe bloki, które ich zdaniem zostaną zweryfikowane przez sieć. Takie nagrody nie tylko motywują do dobrego zachowania, ale także budują zaufanie wśród uczestników sieci.

Biorąc pod uwagę, że większość uczestników działa w najlepszym interesie sieci, wysiłki manipulacyjne podmiotów takich jak Alex zostają udaremnione, zapewniając integralność łańcucha bloków i autentyczność historii transakcji.

Jak działa konsensus

W świecie technologii blockchain osiągnięcie konsensusu odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu integralności i bezpieczeństwa zdecentralizowanych systemów. Łańcuchy typu blockchain typu Proof-of-Work , takie jak Bitcoin, wymagają ogromnych ilości energii, wyrafinowanego sprzętu i ogromnej mocy obliczeniowej, aby wprowadzić nowy zestaw transakcji, określany jako blok, do zdecentralizowanej księgi głównej. Tutaj węzły, zwane górnikami, biorą udział w konkurencyjnym wyścigu o wygenerowanie losowej liczby umożliwiającej odblokowanie kolejnego bloku. Górnik, który jako pierwszy dotrze do tej liczby, otrzymuje przywilej dodania kolejnego bloku do łańcucha i zostaje nagrodzony za swoje wysiłki obliczeniowe. Cały ten proces świadczy o ich wydajności obliczeniowej, która w dużym stopniu zależy od solidnego sprzętu i ogromnego zużycia energii elektrycznej.

Z drugiej strony łańcuchy bloków Proof-of-Stake działają nieco inaczej. Zamiast konkurować mocą obliczeniową, węzły w tym systemie, zwane walidatorami, muszą zdeponować określoną wartość natywnego tokena łańcucha bloków, który działa jako ich stawka. Im więcej tokenów postawi walidator, tym większe są jego szanse na to, że zostanie wybrany do zaproponowania nowego bloku i zdobycia nagród. Jednakże walidatorom, którzy popełnią błąd, grozi kara lub nawet usunięcie z procesu walidacji.

Węzły odgrywają zasadniczą rolę w tych mechanizmach konsensusu. Oceniają dane z oczekujących transakcji i po zestawieniu ze swoimi zapisami przekazują status zatwierdzenia lub odrzucenia. Na przykład, gdyby dana osoba próbowała przeprowadzić transakcję już wydanymi monetami, większość węzłów odrzuciłaby to w oparciu o swoją niezmienną księgę, zapewniając niezawodność i dokładność systemu.

Co więcej, jeśli jakikolwiek węzeł zdecyduje się zakwestionować ustalony rekord, będzie musiał wywołać odwołanie w całej sieci. Transakcja może zostać potwierdzona, rozpowszechniona i trwale zarejestrowana w łańcuchu bloków tylko wtedy, gdy więcej niż dwie trzecie węzłów wyrazi zgodę.

Nick Ranga , starszy analityk w dziedzinie kryptowalut, upraszcza tę koncepcję, stwierdzając, że „konsensus” w blockchain jest równoznaczny z umową zbiorową pomiędzy jej uczestnikami. To zdecentralizowane podejście wyraźnie kontrastuje z tradycyjnymi scentralizowanymi jednostkami, takimi jak banki, które posiadają autorytatywne organy decyzyjne. W zdecentralizowanym świecie kryptowalut te mechanizmy konsensusu trzymają każdego uczestnika pod kontrolą, zapewniając, że każda transakcja jest dokładnie sprawdzana.

Jak trafnie ujął to Zeeshan Arif , przedsiębiorca technologiczny, mechanizmy konsensusu można porównać do zasad gry planszowej, w której wszyscy uczestnicy muszą zgodzić się co do uczciwości rozgrywki. Tak jak nie można dowolnie zmieniać zasad w grze planszowej, tak węzły w łańcuchu bloków nie mogą zmieniać własności tokenów bez zgody większości pozostałych uczestników sieci.

Rodzaje mechanizmów konsensusu

W ewoluującym krajobrazie kryptowalut podstawą wydajności, niezawodności i demokratyzacji sieci jest mechanizm konsensusu. Mechanizmy te służą jako szkielet, określający sposób sprawdzania poprawności transakcji i dodawania nowych bloków do łańcucha bloków.

Dowód pracy (PoW) :
- Przegląd: PoW działa na zasadzie konkurencji, w której górnicy wykorzystują moc obliczeniową do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych i sprawdzania poprawności bloków transakcji.
- Plusy i minusy: Chociaż PoW zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa i szerokie zastosowanie, spotyka się z poważną krytyką ze względu na duże zużycie energii, co ma wpływ na środowisko. To mechanizm stojący za Bitcoinem, pionierem zdecentralizowanych walut cyfrowych.
Dowód stawki (PoS) :
- Przegląd: W PoS uprawnienia do sprawdzania poprawności i tworzenia bloków są proporcjonalne do posiadanych zasobów kryptowaluty. Zasadniczo, im więcej „stawisz”, tym większy masz wpływ na sieć.
- Zalety: Jest energooszczędny w porównaniu do PoW i zachęca do trzymania kryptowaluty, promując stabilność.
Dowód aktywności (PoA) :
- Omówienie: Innowacyjne połączenie PoW i PoS, uczestnicy PoA zarówno wydobywają, jak i stawiają tokeny w celu sprawdzania poprawności bloków.
- Cechy wyróżniające: Wprowadzono nagrody za wydobycie, ale początkowo bloki wykluczają szczegóły transakcji. Zamiast tego osadzają tytuły transakcji i blokują adresy nagród. Walidatory są następnie wybierane losowo na podstawie tych osadzonych informacji, dzięki czemu mechanizm ten jest szczególnie odporny na ataki.
Potwierdzenie uprawnień :
- Opis: Wybrane i renomowane podmioty, często główni inwestorzy lub partnerzy strategiczni, pełnią funkcję walidatorów transakcji.
- Debata na temat centralizacji: Chociaż zmierza w stronę centralizacji, jej skalowalność jest znaczącą zaletą, szczególnie w przypadku łańcuchów bloków prywatnych lub konsorcjów, gdzie decentralizacja nie jest głównym problemem.
Dowód spalania (PoB) :
- Przegląd: Górnicy celowo niszczą tokeny, zdobywając prawo do sprawdzania poprawności bloków. Akt „palenia” oznacza zaangażowanie.
- Obawy energetyczne: Istotną zaletą jest oszczędność energii, odchodząca od wymagań energetycznych PoW.
Dowód zdolności (PoC) :
- Omówienie: Kładąc nacisk na przestrzeń magazynową, a nie na moc obliczeniową, PoC zapewnia prawa do wydobywania w oparciu o dostępną do zaoferowania pamięć masową.
- Ochrona środowiska: To bardziej ekologiczna alternatywa, pozwalająca uniknąć nieefektywności energetycznej typowej dla klasycznych systemów PoW.
Dowód wniesienia wkładu :
- Omówienie: Ten mechanizm ocenia i nagradza na podstawie aktywnego wkładu w sieć. To połączenie reputacji, wkładu historycznego i zaangażowania.
- Obliczenia w łańcuchu: Unikalne dla tego mechanizmu działania w łańcuchu wymagają depozytu zabezpieczającego, co podkreśla połączenie zaufania i przejrzystości.
Dowód historii (PoH) :
- Omówienie: odrębny mechanizm, który zawiera zapis chronologiczny pozwalający określić, kiedy miała miejsce każda transakcja, co zwiększa przejrzystość transakcji.
- Wydajność: Zapewnia krótszy czas potwierdzenia bez uszczerbku dla bezpieczeństwa, zapewniając harmonijną równowagę pomiędzy wydajnością i bezpieczeństwem.
Dowód ważności (PoI) :
- Omówienie: Rozwinięta wersja PoS, PoI uwzględnia całościowy wkład w sieć, a nie tylko inwestycje kapitałowe.
- Dynamika sieci: ten mechanizm powstrzymuje rozwidlenia blockchain i zapewnia bardziej równomierną dystrybucję władzy i wpływów.
Dowód przechowywania i warianty :
- Przegląd: mechanizm ten, niezbędny w przypadku zdecentralizowanych sieci przechowywania danych, sprawdza wkłady w oparciu o oryginalne oferty przechowywania danych.
- Innowacje Filecoin: Filecoin wykorzystuje unikalne podtypy, a mianowicie dowód replikacji i dowód czasoprzestrzeni, aby zapewnić ciągłe zaangażowanie w przechowywanie danych.

Dla każdego, kto zagłębia się w świat kryptowalut i technologii blockchain, konieczne jest dokładne zrozumienie tych mechanizmów konsensusu. Rzucają światło na wewnętrzną dynamikę różnych platform, ich potencjał skalowalności, parametry bezpieczeństwa i etos leżący u podstaw każdej sieci.

Pamiętaj, że Plisio oferuje również:

Twórz faktury Crypto za pomocą 2 kliknięć and Przyjmuj darowizny kryptowalutowe

12 integracje

6 biblioteki dla najpopularniejszych języków programowania

19 kryptowalut i 12 łańcuch bloków