Pred niekoľkými týždňami sme sa venovali vlastnostiam primárnych konsenzuálnych algoritmov a príkladom blockchainových projektov, ktoré tieto mechanizmy využívajú. Krypto priemysel sa však neobmedzuje iba na použitie populárnych mechanizmov konsenzu, ako sú PoW (Proof of Work) a PoS (Proof of Stake). Blockchainové projekty neustále hľadajú alternatívne riešenia na zlepšenie svojej tokenomiky. Start-upy sú motivované zlepšovať svoje obchodné modely a v procese vyvíjajú a implementujú nové algoritmy, ako aj aktualizujú existujúce algoritmy v nádeji, že ich oživia. Dnešný článok je venovaný takýmto alternatívnym mechanizmom konsenzu.

Algoritmy tolerancie voči byzantským chybám (BFT) 

Byzantine Fault Tolerance (BFT) je funkcia distribuovanej siete, ktorá umožňuje dosiahnuť konsenzus, aj keď niektoré uzly v sieti poskytujú nesprávne informácie alebo neodpovedajú. Účelom mechanizmu BFT je zabezpečiť systém a predchádzať poruchám pomocou kolektívneho rozhodovania (prevádzkových aj chybných uzlov), ako aj znižovania vplyvu chybných uzlov. BFT pochádza z „problému byzantských generálov“ (komunikácia medzi niekoľkými vzdialenými stranami prijímajúcimi objednávky z jedného centra).

Tu sú hlavné mechanizmy založené na BFT:

– Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) je originálny klasický konsenzusný protokol využívajúci dve hlasovacie kolá. Koncom 90. rokov ho predstavili Barbara Liskov a Miguel Castro. Protokol je navrhnutý tak, aby efektívne pracoval na asynchrónnych sieťach, a je optimalizovaný na zníženie režijných nákladov. Porozumenie na vysokej úrovni o tom, ako dve hlasovacie kolá poskytujú bezpečnosť siete, je základom všetkých klasických konsenzuálnych protokolov. Rozsah zahŕňa distribuované výpočty a blockchain. Napríklad Zilliqa používa PBFT v kombinácii s PoW, zatiaľ čo Tendermint kombinuje DPoS a PBFT. 

Plusy: energetická účinnosť, nízky rozptyl v odmenách a absencia požiadaviek na viacnásobné potvrdenie transakcií. 

Nevýhody: zraniteľnosť voči útokom Sybil a slabá škálovateľnosť.

– Delegovaná byzantská chyba tolerancie (DBFT) bola vyvinutá na základe mechanizmu PBFT tímom NEO. Kombinuje vlastnosti protokolov PBFT a DPoS. Každý používateľ v blockchaine NEO si môže vybrať delegátov. Tento algoritmus sa vyznačuje aj vývojom nevratnosti, ktorý definuje, že všetky transakcie sú po prvom potvrdení stopercentné. Transakcie v reťazci sú triviálne, prebiehajú oveľa rýchlejšie, pretože sú zostavené podľa regulačných a obchodných požiadaviek. 

Plusy: vysoká výkonnosť, energetická účinnosť, nezvratnosť. 

Nevýhody: vysoká úroveň centralizácie a nedostatok anonymity.

– Verifiable Byzantine Fault Tolerance (VBFT) je nový konsenzusný algoritmus, ktorý kombinuje klasický PoS, overiteľnú náhodnú funkciu (VRF) a byzantskú toleranciu chýb (BFT). Tento mechanizmus je navrhnutý špeciálne pre požiadavky platformy ONTology. VBFT môže podporovať škálovateľnosť skupín konsenzu, využíva VRF na zabezpečenie náhodnosti a spravodlivosti generovania skupiny konsenzu a nakoniec zaisťuje rýchle dosiahnutie konečného stavu. Na rozdiel od DBFT tento algoritmus eliminuje riziko centralizácie. V budúcnosti Ontology plánuje, že algoritmus konsenzu VBFT bude schopný podporovať až 2401 uzlov a dosiahnuť konsenzus za menej ako 10 sekúnd. 

Plusy: žiadne riziko centralizácie, vysoká úroveň škálovateľnosti a odolnosť proti útokom. 

Nevýhody: použitie algoritmu je obmedzené na ONchain a projekt ONTology.

Alternatívne mechanizmy konsenzu

– Dôkaz aktivity je konsenzusný algoritmus, ktorý zaručuje autentickosť transakcií a zaručuje, že baníci dosiahnu konsenzus. Toto je kombinácia PoW a PoS. Základy ťažby zostávajú rovnaké a baníci súťažia, aby vyriešili hádanku a dostali odmenu. Nájdené bloky zároveň nezahŕňajú transakcie. V skutočnosti sú to informačné šablóny s názvom a adresou adresy blokovanej odmeny. Po nájdení takého prakticky prázdneho bloku sa systém odvolá na algoritmus PoS. Informácie v záhlaví sa používajú na náhodný výber validátorov na podpísanie bloku. Ako držitelia preukazov môžu pôsobiť iba držitelia tokenov. Čím viac mincí majú, tým je väčšia šanca na podpísanie bloku a získanie odmeny. Po podpísaní bloku validátormi sa stane potvrdeným prvkom reťazca. Poplatok za zabezpečenie siete je rozdelený medzi víťazného baníka a validátorov, ktorí podpísali blok. Tento mechanizmus využívajú projekty Decred a Espers. 

Plusy: prevencia pred pravdepodobnosťou 51% útoku

Nevýhody: vysoká spotreba energie, podobne ako v prípade napájacieho zdroja.

– Proof of Burn (PoB) je alternatívny konsenzusný protokol zameraný na riešenie problému spotreby energie v PoW. Niekedy sa dokonca označuje ako PoW, ktorý nespotrebúva energiu. Koná v súlade s politikou podpory baníkov pri „spaľovaní“ alebo „ničení“ mincí, ktorá im umožňuje zaznamenávať bloky podľa počtu spálených mincí. Inými slovami, používatelia môžu spaľovaním mincí preukázať svoju lojalitu k sieti a získať tak schopnosť „ťažiť“ a overovať transakcie. Spôsob spaľovania mincí predstavuje silu virtuálnej ťažby. Čím viac mincí používateľ použije na podporu systému, tým viac má ťažobnú silu, a preto má väčšie šance na to, aby bol vybraný ako validátor nasledujúceho bloku. Tento protokol využívajú spoločnosti Counterparty, Slimcoin a Factom. 

Plusy: dlhodobé zameranie na baníkov je motivované

Mínusy: opäť sa stretávame s problémom centralizácie.

– Dôkaz o dôležitosti (PoI) je mechanizmus konsenzu, ktorý zavádza NEM. PoI je založený na PoS, ale jeho charakteristická vlastnosť spočíva v tom, že odmeňuje používateľov, ktorí aktívne vykonávajú transakcie v sieti. Aby mali uzly právo vytvárať bloky pomocou mechanizmu konsenzu PoI, musia uzly prenášať určité množstvo coinov a sú vyberané podľa počtu bodov, ktoré určujú ich príspevok do siete. V PoS to závisí od celkového množstva držaných mincí, ale v PoI odhad obsahuje rôzne premenné. Výpočty sa čerpajú z matematiky zoskupovania sietí a poradia stránok. 

Plusy: Sieťová aktivita je motivovaná namiesto akumulácie aktív v PoS

Nevýhody: vytváranie blokov nevyžaduje žiadne zdroje a dá sa použiť nespravodlivo.

– Proof of History (PoH) je skutočne inovatívny algoritmus. Riešenie predstavil projekt Solana s cieľom konečne vylúčiť problém platnosti časových značiek v distribuovaných sieťach. Na rozdiel od použitia zavedenej metódy s časovými značkami sa dá zabezpečiť, aby sa akcia vykonala v odlišnom časovom okamihu po jednej akcii, ale pred druhou. Prostredníctvom Proof of History môžeme zabezpečiť, aby sa určitá akcia uskutočnila v určitom okamihu, pred alebo po inej akcii. To je možné bez použitia časových značiek alebo externých synchronizačných štruktúr. Potvrdenie histórie je vysokofrekvenčná overiteľná funkcia oneskorenia. To znamená, že funkcia vyžaduje postupnosť krokov, aby sa získala a vyhodnotila jedinečnosť a spoľahlivosť zverejnenej hodnoty. Implementácia Solany vykonáva funkciu, ktorá využíva sekvenčný hash systém, ktorý je odolný voči predbežným obrazom (obrázky predtým pripravených hashov). Výstup transakcie sa teda javí ako vstup nasledujúcej transakcie. Následne sa periodicky zaznamenáva aktuálny čítač, stav a výstup. Jednoznačnými výhodami sú škálovateľnosť a odstránenie problému s platnosťou časových pečiatok. V súčasnosti je dosť ťažké odhaliť zjavné nedostatky protokolu z dôvodu novosti tohto riešenia.

Zhrnutie

Technológia blockchain je stále vo vývoji. Prirodzeným výsledkom je preto to, že otázka „správneho“ protokolu o konsenze je stále v štádiu diskusií a polemík. Mnoho kritických úvah, ako napríklad úroveň decentralizácie, zdôrazňuje ducha blockchainu ako technológie. Prinajmenšom v tejto chvíli neexistuje koherencia v „správnom“ algoritme konsenzu, čo znamená, že v blízkej budúcnosti neuvidíme nič iné ako intenzívnu konkurenciu..

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me