Algoritmes de consens de blockchain

La tecnologia Blockchain és un nou canvi en el món de la informació que ha provocat canvis en moltes àrees. Moltes indústries han començat a implementar solucions blockchain a les seves aplicacions i serveis. Es requereix un algorisme de consens entre els nodes d’igual a igual de la cadena de blocs per garantir el seu correcte funcionament.

En aquest article, ens centrarem en algoritmes de consens populars per determinar les seves funcions i factors que afecten el rendiment i la seguretat.

 Una breu revisió dels mecanismes de consens

El mecanisme de consens és un protocol que permet a tots els companys d’una xarxa arribar a un acord comú sobre l’estat actual d’un llibre major distribuït. És important que els algoritmes consistents proporcionin fiabilitat a la xarxa blockchain i estableixin confiança entre socis desconeguts en un entorn informàtic distribuït. Bàsicament, un protocol de consens garanteix que cada nou bloc afegit a una cadena de blocs és l’única versió de la veritat que acorden tots els nodes de la cadena. Els models de consens de la cadena de blocs es basen en objectius específics, com ara aconseguir un acord, la cooperació, la igualtat de nodes i la participació obligatòria de cada node en el procés d’aprovació. Per tant, l’algorisme de consens pretén trobar un acord comú, que guanyi-guanyi per a tota una xarxa.

Els principals tipus d’algorismes de consens

Més del 90% del mercat de criptomonedes es basa en tres algorismes principals de consens:

  • Prova del treball (PoW)
  • Prova d’aposta (PoS)
  • Prova de participació delegada (DPoS)

No obstant això, a part dels tres comuns, també revisarem alguns altres mecanismes. Tot i que molts projectes no els han acceptat, aquests mecanismes encara són emocionants per conèixer-los, ja que podrien tenir un paper essencial en el futur.

1. Prova del treball (PoW)

Aquest algorisme de consens s’utilitza per seleccionar el miner que generarà el següent bloc de la cadena. Bitcoin, Litecoin i molts altres mastodons de la indústria blockchain utilitzen PoW com a base. La idea principal d’aquest algorisme és resoldre un complex problema matemàtic aleatori generat per la cadena de blocs i proporcionar una solució. Una peculiaritat d’aquest algorisme és la dificultat relativa per resoldre el problema i la facilitat de comprovar el resultat. Aquest trencaclosques matemàtic requereix una potència informàtica important; per tant, el node que resol primer el trencaclosques arriba a afegir el següent bloc a la cadena de blocs. PoW tendeix a fer que els atacs de xarxa siguin excessivament cars i requereixen elevats costos d’electricitat, ja que els miners consumeixen energia per calcular el següent bloc, alhora que proporcionen serveis de comptabilitat i seguretat de xarxa. Els desavantatges d’aquest mecanisme són l’escalabilitat limitada i l’amplada de banda baixa.

2. Prova d’estaca (PoS)

PoS és potser l’alternativa més freqüent a PoW. Fins i tot Ethereum, l’altcoin més gran de l’univers de les criptomonedes, planeja passar del consens PoW al PoS en un futur proper. En aquest tipus d’algoritme de consens, en lloc d’invertir en equips costosos per resoldre trencaclosques complexos, els validadors inverteixen les seves monedes a la xarxa, bloquejant-ne el moviment (conegut com a “estacada”). El següent pas de tots els validadors és comprovar els blocs, especulant sobre el bloc que, al seu parer, s’hauria d’afegir a la cadena. Basant-se en els blocs reals afegits a la cadena de blocs, tots els validadors reben una recompensa proporcional a la seva participació i la seva pila de monedes augmenta en conseqüència. Finalment, el validador per generar un nou bloc es selecciona en funció de la seva quota econòmica a la xarxa. D’aquesta manera, l’algorisme PoS anima els validadors a assolir el consens mitjançant un mecanisme d’incentius. Els avantatges d’aquest mecanisme són una major escalabilitat a nivell base i un potencial estalvi d’energia en comparació amb PoW. Els desavantatges inclouen el risc de centralització, que al seu torn condueix a un nivell de seguretat inferior. Peercoin, Lisk, PIVX i altres blockchains utilitzen l’algorisme PoS.

3. Prova delegada d’aposta (DPoS)

El mecanisme DPoS és un desenvolupament de PoS, tot i que s’ha convertit en un tipus d’algorisme de consens independent, basat en sistemes de votació. En lloc de seleccionar a l’atzar nodes individuals per fer la verificació, els titulars de les fitxes utilitzen la seva quota (estaca) per votar sobre un nombre seleccionat de nodes de confiança que sovint s’anomenen delegats. Són els responsables de verificar les transaccions i mantenir la xarxa. Com a resultat, reben recompenses a canvi de comissions de transacció. DPoS es pot comparar amb una democràcia representativa en què els participants voten per un representant de confiança per protegir la xarxa en nom seu. Els votants poden substituir els representants si actuen en contra dels interessos de la majoria. L’algorisme DPoS va ser inventat per Dan Larimer i s’utilitza en projectes que va dirigir inicialment, com BitShares i EOS. A més, també l’utilitzen altres xarxes, com Tezos i Ark. Els avantatges de DPoS són l’elevada escalabilitat i una distribució més àmplia de la inflació (una distribució més uniforme de tokens acabats de crear entre els validadors) i els desavantatges són la manca de seguretat i la tendència a la centralització de la xarxa..

4. Prova del temps transcorregut (poeta)

PoET és un dels algorismes de consens més justos que selecciona el següent bloc utilitzant només actius honestos. S’utilitza àmpliament en moltes cadenes de blocs privades i corporatives, essent Hyperledger un excel·lent exemple. Aquest algorisme proporciona a cada validador de la xarxa la possibilitat real de crear el seu propi bloc. Tots els nodes participen en el procés, generant un temps d’espera aleatori i anant a dormir durant la durada especificada. El node per despertar primer genera un nou bloc. Els blocs creats es transfereixen a la xarxa per a la consideració d’altres participants. El bloc guanyador s’afegeix a la cadena de blocs. Hi ha comprovacions addicionals a l’algorisme per evitar que els nodes guanyin repetidament les eleccions, generant la indicació del temporitzador més baix. De tots els avantatges, podem destacar l’alta eficiència i el baix consum de recursos. Al mateix temps, els desavantatges serien un baix nivell de seguretat i la dependència d’un tercer que desenvolupés un conjunt d’instruccions per al processador..

5. Prova d’autoritat (PoA)

PoA és un algorisme de consens basat en la reputació que aprofita el valor de la identitat i la reputació dels validadors de blocs. El març de 2017, l’equip de desenvolupament del protocol Ethereum dirigit per Gavin Wood va proposar PoA com a solució als atacs de correu brossa a la xarxa de proves Ropstein Ethereum. PoA és similar al PoS, tret que els validadors aposten per la seva reputació en lloc de les monedes. Els líders de la xarxa escullen nodes / validadors de confiança, cosa que fa que PoA sigui útil només per a cadenes de blocs privades. L’utilitzen VeChain Thor, Microsoft Azure i altres. Els avantatges d’aquest algorisme són l’alta velocitat de transacció, l’escalabilitat i el cost moderat del manteniment de la xarxa. Els contres són el rebuig de la descentralització i el possible comportament maliciós dels participants a la xarxa que és gairebé impossible de prevenir.

6. Prova de capacitat (PoC)

Els validadors que treballen amb algorismes de consens de prova de capacitat inverteixen el seu espai al disc dur en lloc de costosos equips de càlcul o cremant monedes. Com més mitjans de comprovació de l’espai del disc dur controlin els validadors, més probabilitats tenen de recuperar el següent bloc i de rebre una recompensa. Utilitzant emmagatzematge en lloc d’ASIC, les cadenes de blocs PoC són molt més eficients en termes d’energia. Projectes com Filecoin, Storj i Burstcoin es basen en PoC. L’aparent avantatge d’aquest enfocament és l’eficiència energètica, mentre que l’inconvenient és la seguretat inadequada a causa de la vulnerabilitat als atacs.

També hi ha altres algoritmes de consens, com ara:

  • Prova d’Activitat;
  • Prova de pes;
  • Prova d’importància;
  • Prova de participació;
  • Prova de la història;
  • Prova de participació arrendada;
  • Prova de cremada;
  • Tolerància a les falles bizantines pràctiques.

Tanmateix, en aquests moments, l’ús d’aquests es pot atribuir a casos i innovacions individuals i pot convertir-se en un títol cap a un article separat..

Resumim 

Cadascun dels algoritmes presentats té els seus punts forts i febles, així com els possibles casos d’ús. Quan es veuen des d’aquest punt de vista, és raonable suposar que realment no competeixen entre ells. És important triar-ne un d’acord amb els requisits de la xarxa empresarial. La implementació de PoW destaca per la seva seguretat i descentralització. PoW és un mecanisme de consens excel·lent per a criptomonedes. Tot i això, és totalment inadequat per a les xarxes socials i els jocs basats en blockchain. En la creixent indústria de la cadena de blocs, és fonamental continuar investigant per descobrir noves arquitectures de cadenes de blocs. Els nous mecanismes de consens obriran noves opcions per a l’ús global de la tecnologia blockchain i en particular les criptomonedes.

 

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