Algoritmes de consens alternatius. Hauríem de renunciar a PoW i PoS?

Fa unes setmanes, vam tractar les característiques dels algorismes de consens principals i exemples de projectes de blockchain que utilitzen aquests mecanismes. Tot i això, la indústria criptogràfica no es limita a l’ús de mecanismes de consens populars, com ara PoW (Prova de treball) i PoS (Prova d’estaca). Els projectes Blockchain busquen constantment solucions alternatives per millorar la seva tokenòmica. Les startups s’incentiven per millorar els seus models de negoci i, en el procés, desenvolupen i implementen nous algoritmes, a més d’actualitzar els existents amb l’esperança de revitalitzar-los. L’article d’avui està dedicat a mecanismes de consens alternatius.

Algoritmes de tolerància a fallades bizantines (BFT) 

La tolerància a fallades bizantines (BFT) és una característica de xarxa distribuïda que permet arribar a un consens fins i tot si alguns nodes de la xarxa proporcionen informació incorrecta o no responen. L’objectiu del mecanisme BFT és assegurar el sistema i evitar fallades mitjançant la presa de decisions col·lectives (tant per nodes operatius com defectuosos), així com reduir l’impacte de nodes defectuosos. El BFT deriva del “Problema dels Generals Bizantins” (comunicació entre diverses parts remotes que reben ordres d’un sol centre).

Aquests són els mecanismes principals basats en BFT:

– La pràctica tolerància a fallades bizantines (PBFT) és un protocol de consens clàssic original que utilitza dues rondes de votació. Va ser introduït a finals dels anys noranta per Barbara Liskov i Miguel Castro. El protocol està dissenyat per funcionar de manera eficient en xarxes asíncrones i optimitzat per reduir els costos generals. La base de tots els protocols clàssics de consens és la comprensió d’alt nivell de com dues rondes de vot proporcionen seguretat a la xarxa. L’abast inclou la computació distribuïda i la cadena de blocs. Per exemple, Zilliqa utilitza PBFT en combinació amb PoW, mentre que Tendermint combina DPoS i PBFT. 

Avantatges: eficiència energètica, baixa dispersió de recompenses i absència de requisits per a múltiples confirmacions de transaccions. 

Contres: vulnerabilitat als atacs de Sybil i poca escalabilitat.

– La tolerància a fallades bizantines delegades (DBFT) es va desenvolupar basada en el mecanisme PBFT per l’equip NEO. Combina les característiques dels protocols PBFT i DPoS. Cada usuari de la cadena de blocs NEO pot seleccionar delegats. A més, aquest algorisme es distingeix pel desenvolupament de la irreversibilitat, que defineix que totes les transaccions són 100% finals després de la primera confirmació. Les transaccions en cadena són trivials, s’executen molt més ràpidament, ja que es construeixen d’acord amb els requisits regulatoris i empresarials. 

Avantatges: alt rendiment, eficiència energètica, irreversibilitat. 

Contres: alt nivell de centralització i manca d’anonimat.

– La tolerància a fallades bizantines verificables (VBFT) és un nou algorisme de consens que combina PoS clàssic, funció aleatòria verificable (VRF) i tolerància a fallades bizantines (BFT). Aquest mecanisme està dissenyat específicament per als requisits de la plataforma ONTology. VBFT pot suportar l’escalabilitat dels grups de consens, utilitza VRF per garantir l’atzar i l’equitat de la generació de conjunts de consens i, finalment, garanteix l’assoliment ràpid de l’estat final. A diferència de DBFT, aquest algorisme elimina el risc de centralització. En el futur, Ontology planeja que l’algorisme de consens VBFT sigui capaç de suportar fins a 2401 nodes, tot assolint el consens en menys de 10 segons. 

Avantatges: no hi ha risc de centralització, alt nivell d’escalabilitat i resistència als atacs. 

Contres: l’ús de l’algorisme es limita a ONchain i al projecte ONTology.

Mecanismes de consens alternatius

– La prova de l’activitat és un algorisme de consens que garanteix l’autenticitat de les transaccions i garanteix que els miners arribin al consens. Es tracta d’una combinació de PoW i PoS. Els fonaments de la mineria continuen sent els mateixos i els miners competeixen per resoldre el trencaclosques i rebre recompenses. Al mateix temps, els blocs trobats no inclouen transaccions. De fet, són plantilles d’informació amb el títol i l’adreça de recompensa del bloc. Després de trobar un bloc pràcticament buit, el sistema fa referència a l’algorisme PoS. La informació de la capçalera s’utilitza per seleccionar aleatòriament els validadors per signar el bloc. Només els titulars de fitxes poden actuar com a validadors i, com més monedes tinguin, més possibilitats hi ha de signar un bloc i rebre la recompensa. Després que el validador signi el bloc, es converteix en un element confirmat de la cadena. La quota de seguretat de la xarxa es distribueix entre el miner guanyador i els validadors que han signat el bloc. Aquest mecanisme és utilitzat pels projectes Decred i Espers. 

Avantatges: la prevenció de la possibilitat d’un atac del 51%

Contres: elevat consum d’energia, similar a PoW.

– Proof of Burn (PoB) és un protocol alternatiu de consens orientat a resoldre el problema del consum d’energia a PoW. De vegades, fins i tot es descriu com PoW que no consumeix energia. Actua d’acord amb la política de suport dels miners per “cremar” o “destruir” monedes, que els permet registrar blocs segons el nombre de monedes cremades. En altres paraules, en cremar monedes, els usuaris poden mostrar la seva fidelitat a la xarxa, aconseguint la capacitat de “fer mina” i verificar les transaccions. El mètode de cremar monedes representa el poder de la mineria virtual. Com més monedes utilitza un usuari per donar suport al sistema, més potència minera té i, per tant, més possibilitats té de ser seleccionat com a següent validador de blocs. Aquest protocol l’utilitzen Counterparty, Slimcoin i Factom. 

Avantatges: s’incentiva l’enfocament a llarg termini dels miners

Contres: ens trobem de nou amb el problema de la centralització.

– La prova d’importància (PoI) és un mecanisme de consens introduït per NEM. PoI es basa en PoS, però la seva característica distintiva rau en el fet que premia els usuaris que realitzen transaccions activament a la xarxa. Per tenir dret a crear blocs mitjançant el mecanisme de consens PoI, els nodes han de transmetre una determinada quantitat de monedes i se seleccionen segons el nombre de punts que determinin la seva contribució a la xarxa. A PoS, això depèn de la quantitat total de monedes conservades, però a PoI, l’estimació inclou una varietat de variables. Els càlculs s’extreuen a partir de les matemàtiques de l’agrupació de xarxes i el rang de pàgines. 

Avantatges: s’incentiva l’activitat de la xarxa en lloc de l’acumulació d’actius a PoS

Contres: la creació de blocs no requereix recursos i es pot utilitzar de manera injusta.

– La prova de la història (PoH) és un algorisme realment innovador. La solució va ser presentada pel projecte Solana per tal d’eliminar finalment un problema de validesa de les marques de temps a les xarxes distribuïdes. A diferència d’utilitzar el mètode establert amb marques de temps, es pot assegurar que l’acció es realitza en un punt diferent del temps després d’una acció, però abans d’una altra. Mitjançant la prova de la història, podem assegurar-nos que una acció determinada es va produir en un moment determinat, abans o després d’una altra acció. Això és possible sense l’ús de marques de temps ni estructures de sincronització externes. La confirmació de la història és una funció de retard verificable a alta freqüència. Això significa que la funció requereix una seqüència de passos per obtenir i avaluar la singularitat i la fiabilitat del valor publicat. La implementació de Solana executa la funció que utilitza un sistema de hash seqüencial que és resistent a les pre-imatges (imatges de hash preparats prèviament). Per tant, la sortida de la transacció apareix com a entrada de la transacció posterior. Posteriorment, es registren periòdicament el comptador, l’estat i la sortida actuals. Els avantatges clars són l’escalabilitat i l’eradicació del problema de validesa de les marques de temps. De moment, és bastant difícil destacar les deficiències evidents del protocol a causa de la novetat d’aquesta solució.

Resum

La tecnologia Blockchain encara està en desenvolupament. Per tant, el resultat natural és que la qüestió del protocol de consens “correcte” encara es troba en la fase de discussió i controvèrsia. Moltes consideracions crítiques, com ara el nivell de descentralització, ressalten l’esperit de la cadena de blocs com a tecnologia. Almenys de moment, no hi ha coherència en l’algoritme de consens “correcte”, cosa que significa que no veurem res més que una intensa competència en un futur proper.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map