Technológia blockchain je nový posun vo svete informácií, ktorý viedol k zmenám v mnohých oblastiach. Mnoho priemyselných odvetví začalo implementovať blockchainové riešenia do svojich aplikácií a služieb. Na zabezpečenie správnej činnosti je medzi uzlami typu peer-to-peer v blockchaine potrebný konsenzusný algoritmus.

V tomto článku sa zameriame na populárne konsenzuálne algoritmy na určenie ich funkcií a faktorov, ktoré ovplyvňujú výkon a bezpečnosť.

 Stručný prehľad mechanizmov konsenzu

Mechanizmus konsenzu je protokol, ktorý umožňuje všetkým partnerom v sieti dosiahnuť spoločnú dohodu o súčasnom stave distribuovanej knihy. Je dôležité, aby konzistentné algoritmy poskytovali spoľahlivosť v sieti blockchain a vytvorili dôveru medzi neznámymi partnermi v prostredí distribuovanej výpočtovej techniky. Konsenzusový protokol v zásade zaručuje, že každý nový blok pridaný do blockchainu je jedinou verziou pravdy, na ktorej sa dohodnú všetky uzly v reťazci. Konsenzuálne modely blockchainu sú založené na konkrétnych cieľoch, ako je dosiahnutie dohody, spolupráca, rovnosť uzlov a povinná účasť každého uzla na procese schvaľovania. Cieľom konsenzuálneho algoritmu je teda nájsť spoločnú dohodu, ktorá by bola prínosom pre celú sieť.

Hlavné typy konsenzuálnych algoritmov

Viac ako 90% trhu s kryptomenami je založených na troch primárnych konsenzuálnych algoritmoch:

  • Doklad o práci (PoW)
  • Dôkaz o podiele (PoS)
  • Delegovaný dôkaz o podiele (DPoS)

Okrem troch bežných však preskúmame aj niektoré ďalšie mechanizmy. Napriek skutočnosti, že ich mnoho projektov neprijalo, o týchto mechanizmoch je stále zaujímavé sa dozvedieť, pretože by v budúcnosti mohli hrať zásadnú úlohu.

1. Dôkaz o práci (PoW)

Tento konsenzusný algoritmus sa používa na výber baníka, ktorý vygeneruje ďalší blok v reťazci. Bitcoiny, litecoiny a mnoho ďalších mastodonov z odvetvia blockchainu používajú ako svoju základňu PoW. Hlavnou myšlienkou tohto algoritmu je vyriešiť zložitý náhodný matematický problém vygenerovaný blockchainom a poskytnúť riešenie. Zvláštnosťou tohto algoritmu je relatívna náročnosť riešenia problému a ľahká krížová kontrola výsledku. Táto matematická hádanka vyžaduje značný výpočtový výkon; uzol, ktorý ako prvý vyrieši hádanku, teda získa ďalší blok do blockchainu. PoW má tendenciu robiť sieťové útoky príliš nákladnými a vyžaduje vysoké náklady na elektrickú energiu, pretože baníci spotrebúvajú energiu na výpočet ďalšieho bloku a poskytujú účtovnícke a sieťové bezpečnostné služby. Nevýhody tohto mechanizmu sú obmedzená škálovateľnosť a nízka šírka pásma.

2. Dôkaz o podiele (PoS)

PoS je možno najbežnejšou alternatívou k PoW. Aj Ethereum, najväčší altcoin vo vesmíre kryptomien, plánuje v blízkej budúcnosti prejsť od konsenzu PoW k PoS. V tomto type konsenzuálneho algoritmu validátory namiesto investovania do drahých zariadení na riešenie zložitých hádaniek investujú svoje mince do siete a blokujú ich pohyb (známy ako „vytyčovanie“). Ďalším krokom všetkých validátorov je kontrola blokov, pričom sa špekuluje o bloku, ktorý by sa podľa nich mal pridať do reťazca. Na základe skutočných blokov pridaných do blockchainu dostanú všetci validátori odmenu úmernú ich vkladu a ich stack sa podľa toho zvyšuje. Nakoniec sa validátor na vygenerovanie nového bloku vyberie na základe jeho ekonomického podielu v sieti. Týmto spôsobom algoritmus PoS povzbudzuje validátorov, aby dosiahli konsenzus využitím stimulačného mechanizmu. Výhodou tohto mechanizmu je zvýšená škálovateľnosť na základnej úrovni a potenciálne úspory energie v porovnaní s PoW. Medzi nevýhody patrí riziko centralizácie, ktoré následne vedie k nižšej úrovni bezpečnosti. Peercoin, Lisk, PIVX a ďalšie blockchainy využívajú algoritmus PoS.

3. Delegované potvrdenie o podiele (DPoS)

Mechanizmus DPoS predstavuje vývoj PoS, napriek tomu z neho vyrástol samostatný typ konsenzuálneho algoritmu založeného na hlasovacích systémoch. Namiesto náhodného výberu jednotlivých uzlov na vykonanie overenia držitelia tokenov používajú svoj podiel (podiel) na hlasovanie o vybranom počte dôveryhodných uzlov, ktoré sa často nazývajú delegáti. Sú zodpovední za overovanie transakcií a údržbu siete. Vďaka tomu dostávajú odmeny výmenou za transakčné poplatky. DPoS možno prirovnať k zastupiteľskej demokracii, kde účastníci hlasujú pre dôveryhodného zástupcu, ktorý v ich mene chráni sieť. Voliči môžu zástupcov nahradiť, ak sú v rozpore so záujmami väčšiny. Algoritmus DPoS vymyslel Dan Larimer a používa sa v projektoch, ktoré pôvodne viedol, ako napríklad BitShares a EOS. Okrem toho ho využívajú aj iné siete, napríklad Tezos a Ark. Výhodou DPoS je vysoká škálovateľnosť a širšie šírenie inflácie (rovnomernejšie rozdelenie čerstvo vyrazených tokenov medzi validátory) a nevýhody nedostatok bezpečnosti a tendencia k centralizácii siete.

4. Dôkaz o uplynutom čase (PoET)

PoET je jedným z najférovejších konsenzuálnych algoritmov, ktorý vyberá nasledujúci blok iba s využitím čestných prostriedkov. Je široko používaný v mnohých súkromných a podnikových blockchainoch, pričom príkladom je Hyperledger. Tento algoritmus poskytuje každému overovateľovi v sieti skutočnú šancu na vytvorenie vlastného bloku. Do procesu sú zapojené všetky uzly, ktoré generujú náhodnú čakaciu dobu a idú spať na určené obdobie. Uzol, ktorý sa má najskôr zobudiť, vygeneruje nový blok. Vytvorené bloky sa prenesú do siete na zváženie ostatnými účastníkmi. Víťazný blok sa potom pridá do blockchainu. V algoritme sú ďalšie kontroly, ktoré majú zabrániť uzlom opakovane vyhrávať voľby a generovať indikáciu najnižšieho časovača. Zo všetkých výhod môžeme vyzdvihnúť vysokú účinnosť a nízku spotrebu zdrojov. Nevýhodou by zároveň bola nízka úroveň bezpečnosti a závislosť od tretej strany, ktorá vypracuje súbor pokynov pre procesor.

5. Doklad o oprávnení (PoA)

PoA je konsenzusný algoritmus založený na reputácii, ktorý využíva hodnotu identity a reputácie blokových validátorov. V marci 2017 tím pre vývoj protokolu Ethereum pod vedením Gavina Wooda navrhol PoA ako riešenie spamových útokov na testovaciu sieť Ropstein Ethereum. PoA je podobný PoS, až na to, že validátori vkladajú svoju reputáciu namiesto coinov. Dôveryhodné uzly / validátory vyberajú vodcovia siete, vďaka čomu je PoA užitočný výlučne pre súkromné ​​blockchainy. Používajú ho spoločnosti VeChain Thor, Microsoft Azure a ďalšie. Medzi výhody takéhoto algoritmu patrí vysoká rýchlosť transakcie, škálovateľnosť a mierne náklady na údržbu siete. Mínusy sú odmietnutie decentralizácie a možné škodlivé správanie účastníkov siete, ktorému je takmer nemožné zabrániť.

6. Dôkaz kapacity (PoC)

Validátory pracujúce s konsenzuálnymi algoritmami Proof of Capacity investujú miesto na pevnom disku namiesto drahých výpočtových zariadení alebo vypaľovania mincí. Čím viac prostriedkov na kontrolu miesta na pevnom disku validátory ovládajú, tým je pravdepodobnejšie, že vyťažia nasledujúci blok a dostanú odmenu. Vďaka použitiu úložiska namiesto ASIC sú blockchainy PoC oveľa energeticky efektívnejšie. Projekty ako Filecoin, Storj a Burstcoin sú založené na PoC. Zjavnou výhodou tohto prístupu je energetická účinnosť, zatiaľ čo nevýhodou je nedostatočná bezpečnosť z dôvodu zraniteľnosti voči útokom.

Existujú aj ďalšie konsenzuálne algoritmy, napríklad:

  • Doklad o činnosti;
  • Doklad o hmotnosti;
  • Doklad o dôležitosti;
  • Doklad o účasti;
  • Dôkaz o histórii;
  • Prenajatý dôkaz o podiele;
  • Doklad o popálení;
  • Praktická tolerancia byzantských chýb.

V súčasnosti ich však možno skôr pripísať jednotlivým prípadom a inováciám a môže sa stať hlavičkou k samostatnému článku..

Zhrňme to 

Každý z uvedených algoritmov má svoje silné a slabé stránky, ako aj možné prípady použitia. Pri pohľade na toto svetlo je opodstatnené predpokladať, že v skutočnosti navzájom nekonkurujú. Je dôležité zvoliť jeden z nich podľa požiadaviek obchodnej siete. Implementácia PoW vyniká svojou bezpečnosťou a decentralizáciou. PoW je vynikajúci mechanizmus zhody pre kryptomeny. Je to však úplne nevhodné pre sociálne siete a hry založené na blockchaine. V rozvíjajúcom sa blockchainovom priemysle je nevyhnutné pokračovať vo výskume s cieľom objaviť nové blockchainové architektúry. Nové mechanizmy konsenzu otvoria nové možnosti pre celkové využitie blockchainovej technológie a predovšetkým kryptomien.

 

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