Що таке механізм консенсусу?

Технологія блокчейн являє собою децентралізовану систему баз даних, спрямовану на ведення хронології, зберігання та сприяння транзакціям цінностей за відсутності центрального органу. Його основа базується на мережі розосереджених вузлів, кожен з яких відіграє ключову роль у автентифікації та обробці транзакцій у своїй спільній цифровій сфері. Враховуючи децентралізований характер, системі вкрай необхідно включити спеціалізований протокол, щоб гарантувати, що ці вузли працюють узгоджено, визнаючи та автентифікуючи законні транзакційні дії. Цей базовий протокол, визнаний механізмом консенсусу, не тільки керує основним операційним потоком блокчейнів, але й впливає на його економічну динаміку та парадигми безпеки.

У той час як традиційні системи, такі як Proof-of-Work Bitcoin, вимагають обчислювальної майстерності для підтвердження транзакцій, більш сучасні підходи, такі як модель Ethereum proof-of-stake, використовують схему винагород і штрафів, щоб гарантувати чистоту мережі. Суть цих механізмів полягає в тому, щоб забезпечити надійну, синхронізовану та загальноприйняту перспективу історії транзакцій у мережі.

Внутрішнє завдання для розробників блокчейнів полягає в тому, щоб створити гармонійний баланс між масштабованістю, децентралізацією та безпекою – трьома основними атрибутами, виділеними співзасновником Ethereum Віталіком Бутеріном як « Трілема блокчейну ». Вирішення цієї трилеми є динамічним завданням, яке спонукає різні мережі до інновацій і розробки механізмів консенсусу, які відповідають їхнім чітким цілям і операційним принципам. Крім поширених систем PoW і PoS, існує безліч консенсусних типів, кожен з яких адаптований до нюансів своїх відповідних мереж.

Чому консенсус важливий

У криптовірші основна мета механізму консенсусу полягає в тому, щоб стримати зловмисних суб’єктів від участі в шахрайських діях, сумнозвісним прикладом яких є «подвійні витрати».

Розглянемо Алекса, нашого гіпотетично поганого актора, який намагається використати систему, надіславши 10 токенів Анні, а потім намагається здійснити таку саму транзакцію з Джоном, використовуючи ті самі 10 токенів. Основою цілісності блокчейну є його здатність послідовно та прозоро відстежувати право власності на активи. Якщо досягнеться ефективний консенсус, Джон одразу дізнається, що Алекс уже передав ці токени Анні, що зробить другу транзакцію недійсною.

Для успішної атаки « подвійного витрачання » зловмисна сутність мала б маніпулювати вузлами, щоб прийняти підроблену історію транзакцій, де транзакція Алекса до Анни ніколи не відбувалася.

Механізми консенсусу зміцнюють систему проти таких шахрайських спроб, роблячи пропозицію нового блоку транзакцій ресурсомістким завданням, тим самим перешкоджаючи будь-яким шахрайським спробам. Крім того, ці механізми побудовані для винагороди вузлів, які пропонують справжні блоки, які, на їхню думку, мережа перевірить. Такі винагороди не тільки мотивують до хорошої поведінки, але й зміцнюють довіру між учасниками мережі.

Зважаючи на те, що більшість учасників діють в інтересах мережі, маніпулятивні зусилля таких суб’єктів, як Алекс, перешкоджають, забезпечуючи цілісність блокчейну та автентичність історії його транзакцій.

Як працює консенсус

У світі технології блокчейн досягнення консенсусу відіграє ключову роль у підтримці цілісності та безпеки децентралізованих систем. Блокчейни Proof-of-Work , як і біткойн, вимагають величезної кількості енергії, складного апаратного забезпечення та величезної обчислювальної потужності для введення нового набору транзакцій, які називаються блоками, у децентралізованому реєстрі. Тут вузли, відомі як майнери, змагаються за створення випадкового числа для розблокування наступного блоку. Майнер, який успішно досягає цього числа першим, отримує привілей додати наступний блок до ланцюжка та винагороджується за свої обчислювальні зусилля. Весь цей процес є свідченням їхньої обчислювальної майстерності, яка сильно залежить від надійного апаратного забезпечення та величезного споживання електроенергії.

З іншого боку, блокчейни Proof-of-Stake працюють дещо інакше. Замість того, щоб конкурувати через обчислювальну потужність, вузли в цій системі, які називаються валідаторами, повинні внести певну вартість рідного токена блокчейну, який діє як їх частка. Чим більше токенів ставить валідатор, тим вищі його шанси бути обраним для пропозиції нового блоку та отримання винагороди. Однак валідатори, які помиляються, можуть бути покарані або навіть вилучені з процесу перевірки.

Вузли відіграють фундаментальну роль у цих механізмах консенсусу. Вони оцінюють дані транзакцій, що очікують на розгляд, і після перехресного посилання на свої записи передають статус схвалення або відхилення. Наприклад, якби особа спробувала здійснити транзакцію з уже витраченими монетами, більшість вузлів відхилили б це проти свого незмінного реєстру, забезпечуючи надійність і точність системи.

Крім того, якщо будь-який вузол вирішить оскаржити встановлений запис, йому потрібно буде викликати відкликання всієї мережі. Транзакцію можна підтвердити, розповсюдити та назавжди записати в блокчейн, лише якщо більше двох третин вузлів погоджуються.

Нік Ранга , старший аналітик у сфері криптовалют, спрощує концепцію, заявляючи, що «консенсус» у блокчейні дорівнює колективній угоді між його учасниками. Цей децентралізований підхід різко контрастує з традиційними централізованими організаціями, такими як банки, які мають авторитетні органи для прийняття рішень. У децентралізованому світі криптовалют ці механізми консенсусу тримають кожного учасника під контролем, забезпечуючи ретельну перевірку кожної транзакції.

Як влучно сказав Зішан Аріф , технічний підприємець, механізми консенсусу можна порівняти з правилами настільної гри, де всі учасники мають погодитися щодо чесності ігрового процесу. Так само, як не можна довільно змінювати правила в настільній грі, вузли в блокчейні не можуть змінювати право власності на токени без згоди більшості інших учасників мережі.

Типи механізмів консенсусу

У світі криптовалют, що розвивається, серцевина ефективності, надійності та демократизації мережі полягає в її механізмі консенсусу. Ці механізми служать основою, визначаючи, як перевіряються транзакції та як нові блоки додаються до блокчейну.

Підтвердження роботи (PoW) :
- Огляд: PoW працює на конкурентній основі, де майнери використовують обчислювальну потужність для вирішення складних математичних задач і перевірки блоків транзакцій.
- Плюси та мінуси: Хоча PoW пропонує високий рівень безпеки та широке впровадження, він викликає серйозну критику через велике споживання енергії, що викликає проблеми з навколишнім середовищем. Це механізм, що стоїть за біткойном, піонером децентралізованих цифрових валют.
Доказ частки (PoS) :
- Огляд: у PoS привілей перевіряти та створювати блоки пропорційний володінню криптовалютою. По суті, чим більше ви «робите ставку», тим більше ви впливаєте на мережу.
- Переваги: він енергоефективний порівняно з PoW і стимулює утримувати криптовалюту, сприяючи стабільності.
Підтвердження активності (PoA) :
- Огляд: інноваційне поєднання PoW і PoS, учасники PoA як майнить, так і ставлять токени для перевірки блоків.
- Відмінні риси: представлені винагороди за майнінг, але спочатку блоки виключають деталі транзакцій. Натомість вони вбудовують назви транзакцій і блокують адреси винагород. Потім валідатори вибираються випадковим чином, використовуючи цю вбудовану інформацію, що робить цей механізм особливо стійким до атак.
Підтвердження повноважень :
- Огляд: вибрані та авторитетні організації, часто великі інвестори або стратегічні партнери, виконують функції перевірки транзакцій.
- Дебати щодо централізації: хоча він має тенденцію до централізації, його масштабованість є значною перевагою, особливо для приватних або консорціумних блокчейнів, де децентралізація не є головною проблемою.
Доказ опіку (PoB) :
- Огляд: майнери навмисно знищують токени, отримуючи право перевіряти блоки. Акт «спалення» означає зобов'язання.
- Занепокоєння енергією: помітною перевагою є його енергозбереження, що відходить від енергетичних потреб PoW.
Підтвердження ємності (PoC) :
- Огляд: наголошуючи на просторі для зберігання, а не на обчислювальній потужності, PoC надає права на майнінг на основі обсягу сховища, який можна запропонувати.
- Екологічна перевага: це екологічніша альтернатива, що дозволяє уникнути енергетичної неефективності, типової для класичних систем PoW.
Підтвердження внеску :
- Огляд: цей механізм оцінює та винагороджує на основі активного внеску в мережу. Це поєднання репутації, історичного внеску та ставок.
- Обчислення в ланцюжку: унікальні для цього механізму дії в ланцюжку вимагають гарантійного депозиту, що підкреслює поєднання довіри та прозорості.
Підтвердження історії (PoH) :
- Огляд: окремий механізм, який містить хронологічний запис, щоб точно визначити, коли відбулася кожна транзакція, підвищуючи прозорість транзакцій.
- Продуктивність: він обіцяє швидший час підтвердження без шкоди для безпеки, забезпечуючи гармонійний баланс між ефективністю та безпекою.
Доказ важливості (PoI) :
- Огляд: Розширена версія PoS, PoI враховує комплексний внесок у мережу, а не лише капіталовкладення.
- Динаміка мережі: цей механізм запобігає форкам блокчейнів і забезпечує більш рівномірний розподіл влади та впливу.
Доказ зберігання та варіанти :
- Огляд: необхідний для децентралізованих мереж зберігання даних, цей механізм перевіряє внески на основі справжніх пропозицій зберігання даних.
- Інновації Filecoin: Filecoin використовує унікальні підтипи, а саме Proof of Replication і Proof of Spacetime, щоб забезпечити постійне збереження даних.

Для кожного, хто глибоко занурюється у світ криптовалют і технології блокчейн, чітке розуміння цих механізмів консенсусу є обов’язковим. Вони проливають світло на внутрішню динаміку різних платформ, їхній потенціал масштабованості, параметри безпеки та етос, що лежить в основі кожної мережі.

Зверніть увагу, що Plisio також пропонує вам:

Створіть крипторахунки-фактури в 2 кліки and Приймайте криптовалютні пожертви

12 інтеграції

6 бібліотеки для найпопулярніших мов програмування

19 криптовалют і 12 блокчейн