Alternatieve consensusalgoritmen. Moeten we PoW en PoS opgeven?

Een paar weken geleden hebben we de kenmerken besproken van de primaire consensusalgoritmen en voorbeelden van de blockchain-projecten die deze mechanismen gebruiken. De crypto-industrie is echter niet beperkt tot het gebruik van populaire consensusmechanismen, zoals PoW (Proof of Work) en PoS (Proof of Stake). Blockchain-projecten zijn constant op zoek naar alternatieve oplossingen om hun tokenomics te verbeteren. Startups worden gestimuleerd om hun bedrijfsmodellen te verbeteren, en tijdens het proces ontwikkelen en implementeren ze nieuwe algoritmen, en werken ze bestaande algoritmen bij in de hoop deze nieuw leven in te blazen. Het artikel van vandaag is gewijd aan dergelijke alternatieve consensusmechanismen.

Byzantijnse fouttolerantie-algoritmen (BFT) 

Byzantijnse fouttolerantie (BFT) is een gedistribueerde netwerkfunctie waarmee consensus kan worden bereikt, zelfs als sommige knooppunten op het netwerk onjuiste informatie verstrekken of niet reageren. Het doel van het BFT-mechanisme is om het systeem te beveiligen en storingen te voorkomen door gebruik te maken van collectieve besluitvorming (door zowel operationele als defecte knooppunten), en om de impact van defecte knooppunten te verminderen. De BFT is afgeleid van het “The Byzantine Generals Problem” (communicatie tussen verschillende externe partijen die orders ontvangen van een enkel centrum).

Dit zijn de belangrijkste mechanismen op basis van BFT:

– Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) is een origineel klassiek consensusprotocol dat gebruikmaakt van twee stemrondes. Het werd eind jaren negentig geïntroduceerd door Barbara Liskov en Miguel Castro. Het protocol is ontworpen om efficiënt te werken op asynchrone netwerken en geoptimaliseerd om overheadkosten te verlagen. Een goed begrip van hoe twee stemrondes netwerkbeveiliging bieden, is de basis van alle klassieke consensusprotocollen. Het toepassingsgebied omvat gedistribueerde computers en blockchain. Zilliqa gebruikt bijvoorbeeld PBFT in combinatie met PoW, terwijl Tendermint DPoS en PBFT combineert. 

Voordelen: energie-efficiëntie, lage spreiding in beloningen en het ontbreken van vereisten voor meerdere bevestigingen van transacties. 

Nadelen: kwetsbaarheid voor Sybil-aanvallen en slechte schaalbaarheid.

– Gedelegeerde Byzantijnse fouttolerantie (DBFT) is ontwikkeld op basis van het PBFT-mechanisme door het NEO-team. Het combineert de kenmerken van de PBFT- en DPoS-protocollen. Elke gebruiker in de NEO-blockchain kan afgevaardigden selecteren. Dit algoritme onderscheidt zich ook door de ontwikkeling van onomkeerbaarheid, waarbij wordt gedefinieerd dat alle transacties 100% definitief zijn na de eerste bevestiging. On-chain transacties zijn triviaal, verlopen veel sneller omdat ze zijn opgebouwd volgens de regelgevende en zakelijke vereisten. 

Voordelen: hoge doorvoer, energie-efficiëntie, onomkeerbaarheid. 

Nadelen: hoge mate van centralisatie en gebrek aan anonimiteit.

– Verifieerbare Byzantijnse fouttolerantie (VBFT) is een nieuw consensusalgoritme dat klassieke PoS, verifieerbare willekeurige functie (VRF) en Byzantijnse fouttolerantie (BFT) combineert. Dit mechanisme is specifiek ontworpen voor de vereisten van het ONTology-platform. VBFT kan de schaalbaarheid van consensusgroepen ondersteunen, gebruikt VRF om willekeur en eerlijkheid van het genereren van consensusgroepen te garanderen, en zorgt tenslotte voor het snel bereiken van de eindtoestand. In tegenstelling tot DBFT elimineert dit algoritme het risico van centralisatie. In de toekomst is Ontology van plan om het VBFT-consensusalgoritme in staat te stellen tot 2401 knooppunten te ondersteunen, terwijl het in minder dan 10 seconden een consensus bereikt.. 

Voordelen: geen risico op centralisatie, hoge schaalbaarheid en weerstand tegen aanvallen. 

Nadelen: het gebruik van het algoritme is beperkt tot ONchain en het ONTology-project.

Alternatieve consensusmechanismen

– Proof of Activity is een consensusalgoritme dat de authenticiteit van transacties garandeert en ervoor zorgt dat miners consensus bereiken. Dit is een combinatie van PoW en PoS. De basisprincipes van mijnbouw blijven hetzelfde, en mijnwerkers strijden om de puzzel op te lossen en beloningen te ontvangen. Tegelijkertijd bevatten de gevonden blokken geen transacties. In feite zijn het informatiesjablonen met de titel en het blokbeloningsadres. Na het vinden van zo’n praktisch leeg blok, verwijst het systeem naar het PoS-algoritme. De informatie in de header wordt gebruikt om willekeurig de validators te selecteren om het blok te ondertekenen. Alleen tokenhouders kunnen als validator optreden, en hoe meer munten ze hebben, hoe meer kans er is om een ​​blok te ondertekenen en de beloning te ontvangen. Nadat het blok is ondertekend door validators, wordt het een bevestigd element van de ketting. De netwerkbeveiligingsvergoeding wordt verdeeld tussen de winnende mijnwerker en de validators die het blok hebben ondertekend. Dit mechanisme wordt gebruikt door de projecten Decred en Espers. 

Voordelen: het voorkomen van de kans op de 51% aanval

Nadelen: hoog energieverbruik, vergelijkbaar met PoW.

– Proof of Burn (PoB) is een alternatief consensusprotocol gericht op het oplossen van het probleem van energieverbruik in PoW. Soms wordt het zelfs omschreven als PoW die geen energie verbruikt. Het handelt in overeenstemming met het ondersteuningsbeleid van de mijnwerkers voor het “verbranden” of “vernietigen” van munten, waardoor ze blokken kunnen registreren op basis van het aantal verbrande munten. Met andere woorden, door munten te branden, kunnen gebruikers hun loyaliteit aan het netwerk tonen, waardoor ze de mogelijkheid krijgen om transacties te ‘minen’ en te verifiëren. De methode om munten te branden vertegenwoordigt de kracht van virtuele mijnbouw. Hoe meer munten een gebruiker gebruikt om het systeem te ondersteunen, hoe meer mijnkracht hij heeft en dus hoe groter de kans dat hij moet worden geselecteerd als de volgende blokvalidator. Dit protocol wordt gebruikt door Counterparty, Slimcoin en Factom. 

Voordelen: mijnwerkersfocus op de lange termijn wordt gestimuleerd

Nadelen: we worden opnieuw geconfronteerd met het probleem van centralisatie.

– Proof of Importance (PoI) is een consensusmechanisme geïntroduceerd door NEM. PoI is gebaseerd op PoS, maar het onderscheidende kenmerk ligt in het feit dat het gebruikers beloont die actief transacties op het netwerk uitvoeren. Om het recht te hebben om blokken te maken met behulp van het PoI-consensusmechanisme, moeten knooppunten een bepaald aantal munten verzenden en worden geselecteerd op basis van het aantal punten dat hun bijdrage aan het netwerk bepaalt. In PoS hangt dit af van het totale aantal munten dat wordt vastgehouden, maar in PoI omvat de schatting een verscheidenheid aan variabelen. De berekeningen zijn gebaseerd op de wiskunde van netwerkclustering en paginarangschikking. 

Voordelen: netwerkactiviteit wordt gestimuleerd in plaats van vermogensopbouw in PoS

Nadelen: het maken van blokken vereist geen middelen en kan oneerlijk worden gebruikt.

– Proof of History (PoH) is een echt innovatief algoritme. De oplossing werd gepresenteerd door het Solana-project om eindelijk een einde te maken aan de kwestie van de geldigheid van tijdstempels in gedistribueerde netwerken. In tegenstelling tot het gebruik van de gevestigde methode met tijdstempels, kan men er zeker van zijn dat de actie wordt uitgevoerd op een bepaald tijdstip na de ene actie, maar vóór de andere. Door middel van Proof of History kunnen we ervoor zorgen dat een bepaalde handeling op een bepaald moment heeft plaatsgevonden, voor of na een andere handeling. Dit wordt mogelijk gemaakt zonder het gebruik van tijdstempels of externe synchronisatiestructuren. Bevestiging van de geschiedenis is een verifieerbare vertragingsfunctie met hoge frequentie. Dit betekent dat de functie een reeks stappen vereist om de uniekheid en betrouwbaarheid van de gepubliceerde waarde te verkrijgen en te evalueren. De implementatie van Solana voert de functie uit die een sequentieel hash-systeem gebruikt dat bestand is tegen pre-images (afbeeldingen van eerder voorbereide hashes). De uitvoer van de transactie verschijnt dus als de invoer van de volgende transactie. Vervolgens worden periodiek de huidige teller, status en output geregistreerd. De duidelijke voordelen zijn schaalbaarheid en de uitroeiing van het validiteitsprobleem van de tijdstempels. Op dit moment is het nogal moeilijk om de voor de hand liggende tekortkomingen van het protocol te onderscheiden vanwege de nieuwheid van deze oplossing.

Overzicht

Blockchain-technologie is nog in ontwikkeling. Daarom is de natuurlijke uitkomst dat de kwestie van het “juiste” consensusprotocol nog in het stadium van discussie en controverse verkeert. Veel kritische overwegingen, zoals het niveau van decentralisatie, benadrukken de geest van blockchain als technologie. Op dit moment is er in ieder geval geen samenhang in het ‘juiste’ consensusalgoritme, wat betekent dat we in de nabije toekomst alleen maar intense concurrentie zullen zien..

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