Kilka tygodni temu omówiliśmy cechy głównych algorytmów konsensusu i przykłady projektów blockchain, które wykorzystują te mechanizmy. Jednak branża kryptograficzna nie ogranicza się do korzystania z popularnych mechanizmów konsensusu, takich jak PoW (Proof of Work) i PoS (Proof of Stake). Projekty Blockchain nieustannie poszukują alternatywnych rozwiązań, aby ulepszyć ich tokenomikę. Startupy są motywowane do ulepszania swoich modeli biznesowych, a przy okazji opracowują i wdrażają nowe algorytmy, a także aktualizują istniejące, mając nadzieję na ich rewitalizację. Dzisiejszy artykuł poświęcony jest takim alternatywnym mechanizmom konsensusu.

Bizantyjskie algorytmy tolerancji błędów (BFT) 

Byzantine Fault Tolerance (BFT) to funkcja sieci rozproszonej, która umożliwia osiągnięcie konsensusu, nawet jeśli niektóre węzły w sieci podają nieprawidłowe informacje lub nie odpowiadają. Celem mechanizmu BFT jest zabezpieczenie systemu i uniknięcie awarii poprzez zastosowanie kolektywnego podejmowania decyzji (zarówno przez działające, jak i wadliwe węzły), a także ograniczenie wpływu wadliwych węzłów. BFT wywodzi się z „Problemu generałów bizantyjskich” (komunikacja między kilkoma odległymi stronami otrzymującymi rozkazy z jednego centrum).

Oto główne mechanizmy oparte na BFT:

– Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) to oryginalny klasyczny protokół konsensusu wykorzystujący dwie rundy głosowania. Został wprowadzony pod koniec lat 90. przez Barbarę Liskov i Miguela Castro. Protokół został zaprojektowany do wydajnej pracy w sieciach asynchronicznych i zoptymalizowany pod kątem zmniejszenia kosztów ogólnych. Wysoki poziom zrozumienia, w jaki sposób dwie rundy głosowania zapewniają bezpieczeństwo sieci, jest podstawą wszystkich klasycznych protokołów konsensusu. Zakres obejmuje przetwarzanie rozproszone i blockchain. Na przykład Zilliqa używa PBFT w połączeniu z PoW, podczas gdy Tendermint łączy DPoS i PBFT. 

Zalety: energooszczędność, niskie rozproszenie nagród i brak wymagań dotyczących wielokrotnego potwierdzania transakcji. 

Wady: podatność na ataki Sybil i słaba skalowalność.

– Delegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT) została opracowana w oparciu o mechanizm PBFT przez zespół NEO. Łączy w sobie cechy protokołów PBFT i DPoS. Każdy użytkownik w łańcuchu blokowym NEO może wybrać delegatów. Ponadto algorytm ten wyróżnia się rozwojem nieodwracalności, definiując, że wszystkie transakcje są w 100% ostateczne po pierwszym potwierdzeniu. Transakcje łańcuchowe są trywialne, przebiegają znacznie szybciej, ponieważ są budowane zgodnie z wymogami prawnymi i biznesowymi. 

Zalety: wysoka przepustowość, efektywność energetyczna, nieodwracalność. 

Wady: wysoki poziom centralizacji i brak anonimowości.

– Verifiable Byzantine Fault Tolerance (VBFT) to nowy algorytm konsensusu, który łączy klasyczne PoS, weryfikowalną funkcję losową (VRF) i bizantyjską odporność na błędy (BFT). Mechanizm ten został zaprojektowany specjalnie dla wymagań platformy ONTology. VBFT może wspierać skalowalność grup konsensusu, wykorzystuje VRF do zapewnienia losowości i uczciwości generowania zbioru konsensusu, a wreszcie zapewnia szybkie osiągnięcie stanu końcowego. W przeciwieństwie do DBFT, algorytm ten eliminuje ryzyko centralizacji. W przyszłości Ontology planuje, że algorytm konsensusu VBFT będzie w stanie obsługiwać do 2401 węzłów, osiągając konsensus w mniej niż 10 sekund. 

Zalety: brak ryzyka centralizacji, wysoki poziom skalowalności i odporność na ataki. 

Wady: użycie algorytmu jest ograniczone do ONchain i projektu ONTology.

Alternatywne mechanizmy konsensusu

– Proof of Activity to algorytm konsensusu, który gwarantuje autentyczność transakcji i zapewnia, że ​​górnicy osiągną konsensus. Jest to połączenie PoW i PoS. Podstawy wydobycia pozostają takie same, a górnicy rywalizują, aby rozwiązać zagadkę i otrzymać nagrody. Jednocześnie znalezione bloki nie zawierają transakcji. W rzeczywistości są to szablony informacyjne z tytułem i blokowym adresem nagrody. Po znalezieniu takiego praktycznie pustego bloku system odwołuje się do algorytmu PoS. Informacje w nagłówku służą do losowego wybierania walidatorów do podpisywania bloku. Tylko posiadacze tokenów mogą działać jako walidatorzy, a im więcej mają monet, tym większe są szanse na podpisanie bloku i otrzymanie nagrody. Po podpisaniu bloku przez walidatory staje się on potwierdzonym elementem łańcucha. Opłata za bezpieczeństwo sieci jest rozdzielana między wygrywającego górnika i weryfikatorów, którzy podpisali blok. Mechanizm ten jest używany w projektach Decred i Espers. 

Zalety: zapobieganie szansie ataku 51%

Wady: wysokie zużycie energii, podobne do PoW.

– Proof of Burn (PoB) to alternatywny protokół konsensusu mający na celu rozwiązanie problemu zużycia energii w PoW. Czasami jest nawet opisywany jako PoW, który nie zużywa energii. Działa zgodnie z polityką wsparcia górników w zakresie „palenia” lub „niszczenia” monet, co umożliwia im rejestrowanie bloków według liczby spalonych monet. Innymi słowy, paląc monety, użytkownicy mogą pokazać swoją lojalność wobec sieci, zyskując możliwość „wydobywania” i weryfikowania transakcji. Metoda spalania monet reprezentuje siłę wirtualnego wydobycia. Im więcej monet użytkownik wykorzysta do obsługi systemu, tym większą ma moc wydobywczą, a tym samym tym większe szanse, że zostanie wybrany jako następny weryfikator bloków. Ten protokół jest używany przez Counterparty, Slimcoin i Factom. 

Zalety: zachęta do długoterminowej koncentracji na górnikach

Wady: ponownie stajemy przed problemem centralizacji.

– Proof of Importance (PoI) to mechanizm konsensusu wprowadzony przez NEM. PoI bazuje na PoS, jednak wyróżnia go fakt, że premiuje użytkowników, którzy aktywnie dokonują transakcji w sieci. Aby mieć prawo do tworzenia bloków z wykorzystaniem mechanizmu konsensusu PoI, węzły muszą przesłać określoną ilość monet i są wybierane na podstawie liczby punktów, które określają ich wkład w sieć. W PoS zależy to od całkowitej ilości posiadanych monet, ale w PoI oszacowanie obejmuje szereg zmiennych. Obliczenia są oparte na matematyce grupowania sieci i rankingu stron. 

Zalety: działalność sieciowa jest motywowana zamiast gromadzenia aktywów w punktach sprzedaży

Wady: tworzenie bloków nie wymaga żadnych zasobów i może być wykorzystywane nieuczciwie.

– Dowód historii (PoH) to prawdziwie innowacyjny algorytm. Rozwiązanie zostało zaprezentowane przez projekt Solana w celu ostatecznego wyeliminowania problemu aktualności znaczników czasu w sieciach rozproszonych. W przeciwieństwie do stosowania ustalonej metody ze znacznikami czasu, można upewnić się, że akcja jest wykonywana w określonym momencie po jednej akcji, ale przed drugą. Dzięki Dowód historii możemy zapewnić, że określone działanie miało miejsce w określonym momencie, przed lub po wykonaniu innego działania. Jest to możliwe bez użycia znaczników czasu lub zewnętrznych struktur synchronizujących. Potwierdzenie historii jest weryfikowalną funkcją opóźnienia o wysokiej częstotliwości. Oznacza to, że funkcja wymaga sekwencji kroków w celu uzyskania i oceny niepowtarzalności i wiarygodności opublikowanej wartości. Implementacja Solany wykonuje funkcję wykorzystującą sekwencyjny system mieszania, który jest odporny na obrazy wstępne (obrazy wcześniej przygotowanych skrótów). Zatem dane wyjściowe transakcji pojawiają się jako dane wejściowe kolejnej transakcji. Następnie okresowo rejestrowany jest bieżący licznik, stan i wyjście. Wyraźne zalety to skalowalność i wyeliminowanie problemu z poprawnością znaczników czasu. W tej chwili dość trudno wyodrębnić oczywiste braki protokołu ze względu na nowość tego rozwiązania.

Podsumowanie

Technologia Blockchain jest wciąż w fazie rozwoju. Dlatego naturalnym rezultatem jest to, że kwestia „właściwego” protokołu konsensusu jest wciąż na etapie dyskusji i kontrowersji. Wiele krytycznych względów, takich jak poziom decentralizacji, podkreśla ducha blockchain jako technologii. Przynajmniej na razie nie ma spójności w „właściwym” algorytmie konsensusu, co oznacza, że ​​w najbliższej przyszłości zobaczymy tylko intensywną konkurencję.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me