Что такое механизм консенсуса?

Технология блокчейн представляет собой децентрализованную систему баз данных, предназначенную для ведения хроники, хранения и облегчения транзакций с ценностями в отсутствие центрального субъекта. Его основу составляет сеть рассредоточенных узлов, каждый из которых играет ключевую роль в аутентификации и обработке транзакций в своей общей цифровой сфере. Учитывая децентрализованный характер, крайне важно, чтобы система включала специализированный протокол, обеспечивающий согласованную работу этих узлов, подтверждая и аутентифицируя законные транзакционные действия. Этот основополагающий протокол, признанный механизмом консенсуса, не только управляет основным операционным потоком блокчейнов, но также влияет на его экономическую динамику и парадигмы безопасности.

В то время как традиционные системы, такие как «Доказательство работы» Биткойна, требуют вычислительной мощности для проверки транзакций, более современные подходы, такие как модель «Доказательство доли» Эфириума, используют схему вознаграждения и штрафа, чтобы гарантировать святость сети. Суть этих механизмов заключается в обеспечении надежной, синхронизированной и общепринятой точки зрения на историю транзакций в сети.

Неотъемлемая задача для разработчиков блокчейнов заключается в обеспечении гармоничного баланса между масштабируемостью, децентрализацией и безопасностью – тремя ключевыми атрибутами, выделенными как « Трилемма блокчейна » соучредителем Ethereum Виталиком Бутериным . Решение этой трилеммы является динамичной задачей, подталкивающей различные сети к инновациям и разработке механизмов консенсуса, соответствующих их конкретным целям и операционной философии. Помимо распространенных систем PoW и PoS, существует множество типов консенсуса, каждый из которых адаптирован к тонким потребностям соответствующих сетей.

Почему важен консенсус

В рамках криптовселенной основная цель механизма консенсуса состоит в том, чтобы удержать злоумышленников от участия в мошеннических действиях, печально известным примером которых являются «двойные расходы».

Рассмотрим Алекса, нашего гипотетического злоумышленника, который пытается использовать систему, отправляя 10 токенов Анне, а затем пытается провести ту же транзакцию с Джоном, используя те же 10 токенов. Основой целостности блокчейна является его способность последовательно и прозрачно отслеживать владение активами. Если будет достигнут эффективный консенсус, Джон сразу узнает, что Алекс уже передал эти токены Анне, что сделает вторую транзакцию недействительной.

Для успешной атаки « двойного расходования » злоумышленнику придется манипулировать узлами, чтобы принять поддельную историю транзакций, в которой транзакция Алекса с Анной никогда не происходила.

Механизмы консенсуса защищают систему от таких мошеннических попыток, делая предложение нового блока транзакций ресурсоемкой задачей, тем самым препятствуя любым мошенническим попыткам. Кроме того, эти механизмы структурированы так, чтобы вознаграждать узлы, предлагающие подлинные блоки, которые, по их мнению, сеть проверит. Такие вознаграждения не только мотивируют хорошее поведение, но и способствуют доверию между участниками сети.

Учитывая, что большинство участников действуют в интересах сети, манипулятивные усилия таких организаций, как Алекс, пресекаются, обеспечивая целостность блокчейна и подлинность истории его транзакций.

Как работает консенсус

В мире технологии блокчейна достижение консенсуса играет ключевую роль в поддержании целостности и безопасности децентрализованных систем. Блокчейны Proof-of-Work , такие как Биткойн, требуют огромного количества энергии, сложного оборудования и огромной вычислительной мощности для внедрения нового набора транзакций, называемого блоком, в децентрализованный реестр. Здесь узлы, известные как майнеры, участвуют в конкурентной гонке за создание случайного числа для разблокировки последующего блока. Майнер, который первым успешно достигнет этого числа, получает привилегию добавления следующего блока в цепочку и получает вознаграждение за свои вычислительные усилия. Весь этот процесс является свидетельством их вычислительного мастерства, которое во многом зависит от надежного оборудования и огромного потребления электроэнергии.

С другой стороны, блокчейны Proof-of-Stake работают немного по-другому. Вместо того, чтобы конкурировать за счет вычислительной мощи, узлы в этой системе, называемые валидаторами, должны внести определенное значение собственного токена блокчейна, который действует как их ставка. Чем больше токенов ставит валидатор, тем выше его шансы быть выбранным для предложения нового блока и получения вознаграждений. Однако валидаторы, допустившие ошибку, могут быть наказаны или даже исключены из процесса проверки.

Узлы играют фундаментальную роль в этих механизмах консенсуса. Они оценивают данные ожидающих транзакций и после перекрестных ссылок со своими записями передают статус одобрения или отклонения. Например, если человек попытается провести транзакцию с уже потраченными монетами, большинство узлов отклонят ее в своем неизменяемом реестре, гарантируя надежность и точность системы.

Более того, если какой-либо узел решит оспорить установленную запись, ему придется вызвать общесетевой отзыв. Транзакция может быть подтверждена, распространена и неизгладимо записана в блокчейне только в том случае, если более двух третей узлов пришли к согласию.

Ник Ранга , старший аналитик в сфере криптовалют, упрощает эту концепцию, заявляя, что «консенсус» в блокчейне приравнивается к коллективному соглашению между его участниками. Этот децентрализованный подход резко контрастирует с традиционными централизованными организациями, такими как банки, которые имеют авторитетные органы для принятия решений. В децентрализованном мире криптовалют эти механизмы консенсуса контролируют каждого участника, гарантируя тщательную проверку каждой транзакции.

Как метко выразился Зишан Ариф , технологический предприниматель, механизмы достижения консенсуса можно сравнить с правилами настольной игры, где все участники должны договориться о справедливости игрового процесса. Точно так же, как невозможно произвольно изменить правила настольной игры, узлы в блокчейне не могут изменить право собственности на токены без согласия большинства других участников сети.

Типы механизмов консенсуса

В развивающемся ландшафте криптовалюты суть эффективности, надежности и демократизации сети лежит в ее механизме консенсуса. Эти механизмы служат основой, определяя, как проверяются транзакции и как добавляются новые блоки в блокчейн.

Доказательство работы (PoW) :
- Обзор: PoW работает на конкурентной основе, где майнеры используют вычислительную мощность для решения сложных математических задач и проверки блоков транзакций.
- Плюсы и минусы: Хотя PoW предлагает высокий уровень безопасности и широкое распространение, он вызывает серьезную критику из-за высокого энергопотребления, что вызывает экологические проблемы. Это механизм, лежащий в основе Биткойна, пионера децентрализованных цифровых валют.
Доказательство ставки (PoS) :
- Обзор: В PoS право проверять и создавать блоки пропорционально имеющимся у вас запасам криптовалюты. По сути, чем больше вы «ставите», тем больше вы влияете на сеть.
- Преимущества: он более энергоэффективен по сравнению с PoW и стимулирует сохранение криптовалюты, способствуя стабильности.
Доказательство активности (PoA) :
- Обзор: инновационное сочетание PoW и PoS. Участники PoA майнят и делают ставки для токенов для проверки блоков.
- Отличительные особенности: вводятся вознаграждения за майнинг, но блоки изначально исключают детали транзакций. Вместо этого они встраивают названия транзакций и блокируют адреса вознаграждения. Затем валидаторы выбираются случайным образом с использованием этой встроенной информации, что делает этот механизм особенно устойчивым к атакам.
Доказательство полномочий :
- Обзор: Валидаторами транзакций выступают избранные и авторитетные организации, часто крупные инвесторы или стратегические партнеры.
- Дебаты о централизации: Хотя он имеет тенденцию к централизации, его масштабируемость является значительным преимуществом, особенно для частных блокчейнов или консорциумов, где децентрализация не является основной проблемой.
Доказательство сжигания (PoB) :
- Обзор: Майнеры намеренно уничтожают токены, получая право проверять блоки. Акт «сжигания» означает обязательство.
- Проблемы с энергопотреблением: важным преимуществом является энергосбережение, в отличие от энергетических потребностей PoW.
Подтверждение емкости (PoC) :
- Обзор: Делая упор на пространство для хранения, а не на вычислительную мощность, PoC предоставляет права на майнинг на основе объема хранилища, который он может предложить.
- Экологическое преимущество: это более экологичная альтернатива, позволяющая избежать неэффективности энергопотребления, типичной для классических систем PoW.
Доказательство вклада :
- Обзор: этот механизм оценивает и вознаграждает на основе активного вклада в сеть. Это сочетание репутации, исторического вклада и ставок.
- Вычисления в сети. Уникальные для этого механизма действия в сети требуют внесения залога, что подчеркивает сочетание доверия и прозрачности.
Доказательство истории (PoH) :
- Обзор: отдельный механизм, который включает хронологическую запись, чтобы точно определить, когда произошла каждая транзакция, повышая прозрачность транзакций.
- Производительность: обещает более быстрое подтверждение без ущерба для безопасности, обеспечивая гармоничный баланс между эффективностью и безопасностью.
Доказательство важности (PoI) :
- Обзор: усовершенствованная версия PoS, PoI обеспечивает целостный вклад в сеть, а не только капитальные вложения.
- Сетевая динамика: этот механизм сдерживает разветвления блокчейна и обеспечивает более равномерное распределение власти и влияния.
Свидетельство о хранении и варианты :
- Обзор. Этот механизм необходим для децентрализованных сетей хранения данных. Этот механизм проверяет вклады на основе подлинных предложений по хранению данных.
- Инновации Filecoin: Filecoin использует уникальные подтипы, а именно «Доказательство репликации» и «Доказательство пространства-времени», для обеспечения непрерывного хранения данных.

Для тех, кто глубоко погружается в мир криптовалют и технологий блокчейна, необходимо четкое понимание этих механизмов консенсуса. Они проливают свет на внутреннюю динамику различных платформ, их потенциал масштабируемости, параметры безопасности и идеалы, лежащие в основе каждой сети.

Обратите внимание, что Plisio также предлагает вам:

Создавайте крипто-счета в 2 клика and Принимать криптовалютные пожертвования

12 интеграции

6 библиотеки для самых популярных языков программирования

19 криптовалют и 12 блокчейн