Muutama viikko sitten käsittelimme ensisijaisten konsensusalgoritmien ominaisuuksia ja esimerkkejä näitä mekanismeja hyödyntävistä lohkoketjuprojekteista. Salausala ei kuitenkaan rajoitu suosittujen yksimielisyysmekanismien, kuten PoW (Proof of Work) ja PoS (Proof of Stake), käyttöön. Blockchain-projektit etsivät jatkuvasti vaihtoehtoisia ratkaisuja tokenomiikan parantamiseksi. Startup-yrityksiä kannustetaan parantamaan liiketoimintamallejaan, ja prosessin aikana he kehittävät ja toteuttavat uusia algoritmeja sekä päivittävät olemassa olevia toivomalla niiden elvyttämistä. Tämän päivän artikkeli on omistettu tällaisille vaihtoehtoisille konsensusmekanismeille.
Bysantin vikatoleranssialgoritmit (BFT)
Bysantin vikatoleranssi (BFT) on hajautettu verkko-ominaisuus, joka mahdollistaa yksimielisyyden saavuttamisen, vaikka jotkin verkon solmut antavat vääriä tietoja tai eivät vastaa. BFT-mekanismin tarkoituksena on turvata järjestelmä ja välttää viat käyttämällä kollektiivista päätöksentekoa (sekä operatiivisten että viallisten solmujen avulla) sekä vähentämällä viallisten solmujen vaikutusta. BFT on peräisin “Bysantin kenraalien ongelmasta” (viestintä useiden etäisten osapuolten välillä, jotka vastaanottavat tilauksia yhdestä keskuksesta).
Tässä ovat BFT: hen perustuvat päämekanismit:
– Käytännöllinen bysanttilainen vikasietoisuus (PBFT) on alkuperäinen klassinen konsensusprotokolla, jossa käytetään kahta äänestyskierrosta. Sen esittivät 1990-luvun lopulla Barbara Liskov ja Miguel Castro. Protokolla on suunniteltu toimimaan tehokkaasti asynkronisissa verkoissa ja optimoitu vähentämään yleiskustannuksia. Kaikkien klassisten konsensuspöytäkirjojen perusta on korkean tason käsitys siitä, miten kaksi äänestyskierrosta tarjoaa verkon turvallisuuden. Laajuus sisältää hajautetun laskennan ja lohkoketjun. Esimerkiksi Zilliqa käyttää PBFT: tä yhdessä PoW: n kanssa, kun taas Tendermint yhdistää DPoS: n ja PBFT: n.
Plussat: energiatehokkuus, alhainen palkkioiden hajonta ja vaatimusten puuttuminen tapahtumien moninkertaisesta vahvistamisesta.
Miinukset: haavoittuvuus Sybil-hyökkäyksille ja huono skaalautuvuus.
– NEO-tiimi kehitti delegoidun bysanttilaisen vikasietoisuuden (DBFT) PBFT-mekanismin perusteella. Se yhdistää PBFT- ja DPoS-protokollien ominaisuudet. Jokainen NEO-lohkoketjun käyttäjä voi valita edustajia. Tämä algoritmi erottuu myös peruuttamattomuuden kehityksestä ja määrittelee, että kaikki tapahtumat ovat 100% lopullisia ensimmäisen vahvistuksen jälkeen. Ketjutapahtumat ovat vähäpätöisiä, ne suoritetaan paljon nopeammin, kun ne rakennetaan lakien ja liiketoiminnan vaatimusten mukaisesti.
Plussat: suuri suorituskyky, energiatehokkuus, peruuttamattomuus.
Miinukset: korkea keskittämistaso ja nimettömyyden puute.
– Vahvistettava bysanttilainen vikatoleranssi (VBFT) on uusi konsensusalgoritmi, joka yhdistää klassisen PoS: n, todennettavissa olevan satunnaisfunktion (VRF) ja bysantin vikasietoisuuden (BFT). Tämä mekanismi on suunniteltu erityisesti ONTology-alustan vaatimuksia varten. VBFT voi tukea konsensusryhmien skaalautuvuutta, käyttää VRF: ää varmistaakseen konsensusjoukon muodostamisen satunnaisuuden ja oikeudenmukaisuuden ja lopulta varmistaa lopullisen tilan nopean saavuttamisen. Toisin kuin DBFT: ssä, tämä algoritmi eliminoi keskittämisriskin. Tulevaisuudessa ontologia suunnittelee VBFT-konsensusalgoritmin tukevan jopa 2401 solmua samalla, kun konsensus saavutetaan alle 10 sekunnissa.
Plussat: ei keskittämisriskiä, korkea skaalautuvuus ja vastustuskyky hyökkäyksille.
Miinukset: Algoritmin käyttö on rajoitettu ONchainiin ja ONTology-projektiin.
Vaihtoehtoiset konsensusmekanismit
– Todistus toiminnasta on konsensusalgoritmi, joka takaa tapahtumien aitouden ja varmistaa, että kaivostyöläiset pääsevät yksimielisyyteen. Tämä on PoW: n ja PoS: n yhdistelmä. Kaivostoiminnan perusteet pysyvät ennallaan, ja kaivostyöläiset kilpailevat pulman ratkaisemisesta ja palkintojen saamisesta. Samanaikaisesti löydetyt lohkot eivät sisällä tapahtumia. Itse asiassa ne ovat tietomalleja, joissa on otsikko ja lohkopalkkiosoite. Löydettyään tällaisen käytännössä tyhjän lohkon järjestelmä viittaa PoS-algoritmiin. Otsikossa olevia tietoja käytetään validointilaitteiden valitsemiseen satunnaisesti lohkon allekirjoittamiseksi. Vain merkkien haltijat voivat toimia validoijina, ja mitä enemmän kolikoita heillä on, sitä enemmän on mahdollisuuksia allekirjoittaa kortti ja saada palkkio. Kun validoijat ovat allekirjoittaneet lohkon, siitä tulee vahvistettu ketjun osa. Verkon tietoturvamaksu jaetaan voittaneen kaivosmiehen ja lohkon allekirjoittaneiden vahvistajien kesken. Tätä mekanismia käyttävät Decred- ja Espers-projektit.
Plussat: 51 prosentin hyökkäyksen mahdollisuuden estäminen
Miinukset: suuri energiankulutus, samanlainen kuin PoW.
– Proof of Burn (PoB) on vaihtoehtoinen konsensusprotokolla, jonka tarkoituksena on ratkaista energiankulutuksen ongelma PoW: ssä. Joskus sitä kuvataan jopa PoW: ksi, joka ei kuluta energiaa. Se toimii kaivostyöläisten tukipolitiikan mukaisesti kolikoiden “polttamiseksi” tai “tuhoamiseksi”, mikä antaa heille mahdollisuuden tallentaa paloja palaneiden kolikoiden lukumäärän mukaan. Toisin sanoen polttamalla kolikoita käyttäjät voivat osoittaa uskollisuutensa verkolle ja saada kyvyn “kaivaa” ja tarkistaa tapahtumia. Kolikoiden polttomenetelmä edustaa virtuaalisen louhinnan voimaa. Mitä enemmän kolikoita käyttäjä käyttää järjestelmän tukemiseen, sitä enemmän hänellä on kaivosvoimaa ja sen vuoksi sitä suuremmat mahdollisuudet hänet on valittava seuraavaksi lohkon validoijaksi. Tätä protokollaa käyttävät vastapuoli, Slimcoin ja Factom.
Plussat: Pitkäaikainen kaivosmiehen keskittyminen kannustetaan
Miinukset: Olemme jälleen keskittämisongelman edessä.
– Proof of Importance (PoI) on NEM: n käyttöön ottama yksimielisyysmekanismi. PoI perustuu PoS: ään, mutta sen erottava piirre on siinä, että se palkitsee käyttäjiä, jotka suorittavat aktiivisesti tapahtumia verkossa. Saadakseen oikeuden luoda lohkoja PoI-konsensusmekanismin avulla, solmujen on lähetettävä tietty määrä kolikoita ja ne on valittava niiden pisteiden lukumäärän perusteella, jotka määrittävät niiden osuuden verkossa. PoS: ssä tämä riippuu hallussaan olevien kolikoiden kokonaismäärästä, mutta PoI: ssa estimaatti sisältää useita muuttujia. Laskelmat on tehty verkkoklusteroinnin ja sivutason matematiikasta.
Plussat: verkkotoimintaa kannustetaan varojen kertymisen sijasta PoS: ssä
Miinukset: lohkojen luominen ei vaadi resursseja, ja sitä voidaan käyttää epäoikeudenmukaisesti.
– Proof of History (PoH) on todella innovatiivinen algoritmi. Ratkaisun esitteli Solana-projekti, jotta hajautettujen verkkojen aikaleimojen pätevyys voidaan lopulta poistaa. Toisin kuin vakiintuneessa menetelmässä aikaleimojen kanssa, voidaan varmistaa, että toiminto suoritetaan erillisenä ajankohtana yhden toiminnan jälkeen, mutta ennen toista. Historiatietojen avulla voimme varmistaa, että tietty toiminta tapahtui tiettynä ajankohtana, ennen tai jälkeen toisen toiminnan. Tämä on mahdollista ilman aikaleimoja tai ulkoisia synkronointirakenteita. Historiavahvistus on korkean taajuuden todennettavissa oleva viivetoiminto. Tämä tarkoittaa, että funktio vaatii vaiheiden sarjan julkaistun arvon ainutlaatuisuuden ja luotettavuuden saamiseksi ja arvioimiseksi. Solanan toteutus suorittaa toiminnon, joka käyttää peräkkäistä hajautusjärjestelmää, joka on vastustuskykyinen esikuville (kuvat aiemmin valmistetuista hajautuksista). Tällöin tapahtuman tuotos näkyy seuraavan tapahtuman syötteenä. Tämän jälkeen nykyinen laskuri, tila ja lähtö tallennetaan säännöllisesti. Selviä etuja ovat skaalautuvuus ja aikaleimojen voimassaolon ongelman poistaminen. Tällä hetkellä on melko vaikeaa erottaa protokollan ilmeisiä puutteita tämän ratkaisun uutuuden vuoksi.
Yhteenveto
Blockchain-tekniikkaa kehitetään edelleen. Siksi on luonnollista, että “oikean” konsensuspöytäkirjan asia on edelleen keskustelun ja kiistan vaiheessa. Monet kriittiset näkökohdat, kuten hajauttamisen taso, korostavat lohkoketjun henkeä tekniikkana. Ainakin tällä hetkellä “oikeassa” konsensusalgoritmissa ei ole johdonmukaisuutta, mikä tarkoittaa, että emme näe muuta kuin kovaa kilpailua lähitulevaisuudessa.
