Algoritmi de consens blockchain

Tehnologia blockchain este o nouă schimbare în lumea informațiilor care a dus la schimbări în multe domenii. Multe industrii au început să implementeze soluții blockchain în aplicațiile și serviciile lor. Este necesar un algoritm de consens între nodurile peer-to-peer de pe blockchain pentru a asigura funcționarea corectă a acestuia.

În acest articol, ne vom concentra pe algoritmi de consens populari pentru a determina funcțiile și factorii lor care afectează performanța și securitatea.

 O scurtă revizuire a mecanismelor de consens

Mecanismul consensului este un protocol care permite tuturor colegilor unei rețele să ajungă la un acord comun cu privire la starea actuală a unui registru distribuit. Este important ca algoritmii consecvenți să ofere fiabilitate în rețeaua blockchain și să stabilească încrederea între partenerii necunoscuți într-un mediu de calcul distribuit. Practic, un protocol de consens garantează că fiecare bloc nou adăugat unui blockchain este singura versiune a adevărului care este agreată de toate nodurile din lanț. Modelele de consens ale blockchain-ului se bazează pe obiective specifice, cum ar fi realizarea unui acord, cooperarea, egalitatea de noduri și participarea obligatorie a fiecărui nod în procesul de aprobare. Astfel, algoritmul de consens își propune să găsească un acord comun, care ar fi un câștig-câștig pentru o întreagă rețea.

Principalele tipuri de algoritmi de consens

Peste 90% din piața criptomonedelor se bazează pe trei algoritmi principali de consens:

  • Dovada muncii (PoW)
  • Dovada mizei (PoS)
  • Dovada delegată a mizei (DPoS)

Cu toate acestea, în afară de cele trei comune, vom revedea și alte mecanisme. În ciuda faptului că multe proiecte nu le-au acceptat, aceste mecanisme sunt încă interesante de învățat, deoarece ar putea juca un rol esențial în viitor.

1. Dovada muncii (PoW)

Acest algoritm de consens este utilizat pentru a selecta minerul care va genera următorul bloc din lanț. Bitcoin, Litecoin și multe alte mastodonti din industria blockchain folosesc PoW ca bază. Ideea principală a acestui algoritm este să rezolve o problemă matematică complexă aleatorie generată de blockchain și să ofere o soluție. O particularitate a acestui algoritm este dificultatea relativă de a rezolva problema și ușurința verificării încrucișate a rezultatului. Acest puzzle matematic necesită o putere semnificativă de calcul; astfel, nodul care rezolvă mai întâi puzzle-ul ajunge să adauge următorul bloc în blockchain. PoW tinde să facă atacurile de rețea excesiv de scumpe și necesită costuri ridicate de energie electrică, deoarece minerii consumă energie pentru a calcula următorul bloc, oferind în același timp servicii de contabilitate și securitate a rețelei. Dezavantajele acestui mecanism sunt scalabilitatea limitată și lățimea de bandă redusă.

2. Dovada mizei (PoS)

PoS este probabil cea mai răspândită alternativă la PoW. Chiar și Ethereum, cel mai mare altcoin din universul criptomonedelor, intenționează să treacă de la consensul PoW la consensul PoS în viitorul apropiat. În acest tip de algoritm consens, în loc să investească în echipamente scumpe pentru a rezolva puzzle-uri complexe, validatorii își investesc monedele în rețea, blocând mișcarea acestora (cunoscută sub numele de „staking”). Următorul pas al tuturor validatorilor este verificarea blocurilor, speculând asupra blocului care, în opinia lor, ar trebui adăugat lanțului. Pe baza blocurilor reale adăugate blockchain-ului, toți validatorii primesc o recompensă proporțională cu miza lor, iar stiva de monede crește în consecință. În cele din urmă, validatorul pentru a genera un bloc nou este selectat pe baza cotei sale economice din rețea. În acest fel, algoritmul PoS încurajează validatorii să obțină un consens prin utilizarea unui mecanism de stimulare. Avantajele acestui mecanism sunt scalabilitatea crescută la un nivel de bază și economiile potențiale de energie în comparație cu PoW. Dezavantajele includ riscul centralizării, care la rândul său duce la un nivel de securitate mai scăzut. Peercoin, Lisk, PIVX și alte blockchains utilizează algoritmul PoS.

3. Dovada delegată a mizei (DPoS)

Mecanismul DPoS este o dezvoltare a PoS, totuși a devenit un tip separat de algoritm consens, bazat pe sisteme de vot. În loc să selecteze în mod aleatoriu noduri individuale pentru a efectua verificarea, deținătorii de jetoane își folosesc cota (miza) pentru a vota asupra unui număr selectat de noduri de încredere care sunt adesea numite delegați. Aceștia sunt responsabili de verificarea tranzacțiilor și de întreținerea rețelei. Drept urmare, primesc recompense în schimbul taxelor de tranzacție. DPoS poate fi comparat cu o democrație reprezentativă în care participanții votează pentru un reprezentant de încredere pentru a proteja rețeaua în numele lor. Alegătorii pot înlocui reprezentanții dacă acționează împotriva intereselor majorității. Algoritmul DPoS a fost inventat de Dan Larimer și este utilizat în proiecte pe care le-a condus inițial, cum ar fi BitShares și EOS. Mai mult, este folosit și de alte rețele, cum ar fi Tezos și Ark. Avantajele DPoS sunt scalabilitatea ridicată și răspândirea mai largă a inflației (o distribuție mai uniformă a jetoanelor proaspăt bătute între validatori), iar dezavantajele sunt lipsa de securitate și tendința spre centralizarea rețelei.

4. Dovada timpului scurs (poet)

Poetul este unul dintre cei mai corecți algoritmi de consens care selectează următorul bloc folosind numai active oneste. Este utilizat pe scară largă în multe blockchain-uri private și corporative, Hyperledger fiind un prim exemplu. Acest algoritm oferă fiecărui validator din rețea șansa reală de a-și crea propriul bloc. Toate nodurile sunt implicate în proces, generând un timp de așteptare aleatoriu și mergând în repaus pe durata specificată. Nodul care se trezește mai întâi generează un bloc nou. Blocurile create sunt transferate în rețea pentru a fi luate în considerare de către alți participanți. Blocul câștigător este apoi adăugat la blockchain. Există verificări suplimentare în algoritm pentru a împiedica nodurile să câștige în mod repetat alegerile, generând cea mai mică indicație a temporizatorului. Dintre toate avantajele, putem evidenția eficiența ridicată și consumul redus de resurse. În același timp, dezavantajele ar fi un nivel scăzut de securitate și o dependență de un terț care dezvoltă un set de instrucțiuni pentru procesor.

5. Dovada autorității (PoA)

PoA este un algoritm de consens bazat pe reputație care valorifică valoarea identității și reputației validatorilor de blocuri. În martie 2017, echipa de dezvoltare a protocolului Ethereum condusă de Gavin Wood a propus PoA ca soluție la atacurile de spam din rețeaua de testare Ropstein Ethereum. PoA este similar cu PoS, cu excepția faptului că validatorii își pun reputația în loc de monede. Nodurile / validatorii de încredere sunt aleși de liderii de rețea, ceea ce face PoA util numai pentru blockchain-urile private. Este folosit de VeChain Thor, Microsoft Azure și alții. Avantajele unui astfel de algoritm sunt viteza mare de tranzacționare, scalabilitatea, costul moderat al întreținerii rețelei. Contra sunt respingerea descentralizării și posibilul comportament rău intenționat al participanților la rețea, care este aproape imposibil de prevenit.

6. Dovada capacității (PoC)

Validatorii care lucrează cu algoritmi de consens pentru dovada capacității își investesc spațiul pe hard disk în loc de echipamente de calcul scumpe sau arzătoare de monede. Cu cât sunt mai multe mijloace de verificare a spațiului pe hard disk controlate de validatori, cu atât sunt mai multe șanse să exploateze următorul bloc și să primească o recompensă. Folosind stocarea în locul ASIC-urilor, blockchain-urile PoC sunt mult mai eficiente din punct de vedere energetic. Proiecte precum Filecoin, Storj și Burstcoin se bazează pe PoC. Avantajul aparent al acestei abordări este eficiența energetică, în timp ce dezavantajul este securitatea inadecvată din cauza vulnerabilității la atacuri.

Există, de asemenea, alți algoritmi de consens, cum ar fi:

  • Dovada activității;
  • Dovada greutății;
  • Dovada importanței;
  • Dovada participării;
  • Dovada istoriei;
  • Dovada de miză închiriată;
  • Dovada arderii;
  • Toleranță practică a defecțiunilor bizantine.

Cu toate acestea, în acest moment, utilizarea acestora poate fi mai degrabă atribuită unor cazuri și inovații individuale și poate deveni o rubrică către un articol separat.

Să rezumăm 

Fiecare dintre algoritmii prezentați are punctele forte și punctele sale slabe, precum și posibilele cazuri de utilizare. Atunci când sunt privite în această lumină, este rezonabil să presupunem că ele nu concurează de fapt între ele. Este important să alegeți una dintre ele în funcție de cerințele rețelei de afaceri. Implementarea PoW se remarcă datorită securității și descentralizării sale. PoW este un mecanism de consens excelent pentru criptomonede. Cu toate acestea, este absolut inadecvat pentru rețelele sociale și jocurile bazate pe blockchain. În industria în creștere a blockchain-ului, este esențială continuarea cercetărilor pentru a descoperi noi arhitecturi blockchain. Noile mecanisme de consens vor deschide noi opțiuni pentru utilizarea tehnologiei blockchain în general și în special a criptomonedelor.

 

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