Sorry, you have been blocked
This website is using a security service to protect itself from online attacks. The action you just performed triggered the security solution. There are several actions that could trigger this block including submitting a certain word or phrase, a SQL command or malformed data.
What can I do to resolve this?
You can email the site owner to let them know you were blocked. Please include what you were doing when this page came up and the Cloudflare Ray ID found at the bottom of this page.
Cloudflare Ray ID: 81955ff67b1d27b4 • Your IP: Click to reveal 45.84.122.38 • Performance & security by Cloudflare
Алгоритмы консенсуса: что это и какие бывают
В отличие от обычной базы данных, администрируемой централизованно, блокчейн представляет собой одноранговую децентрализованную сеть, с которой может взаимодействовать любой участник. Классический блокчейн построен на криптографии и представляет из себя последовательную цепочку блоков данных. Блоки записываются один за другим, и в зависимости от того, каким именно образом они записываются в цепочку, блокчейн обладает теми или иными определенными базовыми свойствами. Каждый следующий блок “запирает” предыдущий, поэтому данные в цепочке не могут быть изменены «задним числом», иначе пришлось бы переписывать весь блокчейн.
Большинство блокчейнов децентрализованы, то есть в сети присутствует какое-то количество независимых друг от друга компьютеров (узлов), которые и отвечают за запись в цепочку новых блоков, они формируют блокчейн и поддерживают его работоспособность.
Для того, чтобы система работала и, учитывая, что узлы блокчейна не зависят друг от друга, очевидно, что у каждого узла должны быть определённые правила, согласно которым он осуществляет валидацию транзакций и запись блоков в цепочку. При этом эти правила должны быть едины для всех узлов. Так и есть. Эти правила называются алгоритмом консенсуса блокчейна.
Алгоритм консенсуса блокчейна — это совокупность принципов и правил, благодаря которым все участвующие в сети узлы (ноды) автоматически приходят к консенсусу о текущем состоянии сети. Таким образом гарантируется безопасность сети, то есть достоверность всех хранящихся в ней данные.
Несложно заметить, что названия большинства алгоритмов начинаются со слов “доказательство чего-либо” (proof of). Как уже было отмечено выше, каждый следующий блок цепи “запирает” предыдущий, так обеспечивается безопасность данных в блокчейне. Каждый новый блок добывается одним из узлов сети и транслируется всем остальным узлам. Для того, чтобы этот блок был принят и записан в блокчейн, узел предоставляет остальным участникам определенные доказательства. Какие именно доказательства — зависит от алгоритма.
На сегодня существует определенное количество алгоритмов консенсуса и периодически появляются новые. Разные алгоритмы используются в зависимости от конкретных целей и задач, которые ставят перед собой разработчики при построении блокчейна. Основная причина, подталкивающая разработчиков к совершенствованию алгоритмов и разработке новых — это желание решить трилемму блокчейна. Давайте рассмотрим некоторые наиболее распространённые из алгоритмов консенсуса, использующиеся сегодня в блокчейнах.
Это самый известный и один из самых распространённых алгоритмов консенсуса. По сути с этого алгоритма и началось развитие отрасли. Proof-of-Work расшифровывается как «доказательство работы».
При формировании очередного блока узел (майнер) выполняет большое количество математических расчетов по поиску хеша криптографической функции, который в свою очередь предоставляет сети в качестве доказательства проделанной работы (вычислений).
PoW стал прорывом для своего времени и позволил запустить первые криптовалюты. Алгоритм PoW используется, например, в блокчейне Bitcoin. Он обеспечивает отличный уровень децентрализации (любой желающий может присоединиться к сети и стать майнером) и безопасности (Bitcoin практически невозможно взломать, объём вычислительных мощностей, понадобившихся бы для взлома, на практике сегодня просто невозможно собрать). Это основные преимущества алгоритма PoW, но есть и недостатки:
- высокие затраты электроэнергии. С ростом сети и особенно, если алгоритмом предусмотрена какая-нибудь инфляционная модель, сложность майнинга увеличивается, компьютеры потребляют больше энергии, соответственно растут и совокупные энергозатраты сети
- низкая пропускная способность. Необходимость выполнения большого количества вычислений требует существенных временных затрат, поэтому пропускная способность сети при реализации алгоритма PoW невысока
- высокие комиссии. С развитием сетей на PoW появился эффект централизации. Отдельные майнеры стали объединяться в пулы для повышения результативности майнинга, сложность майнинга стала повышаться, комиссии за транзакции стали избыточно высокими для массового использования
Недостатки базового аглоритма PoW стимулировали сообщество к поиску поиску новых решений, так стали появляться новые алгоритмы консенсуса.
Второй по популярности алгоритм консенсуса, расшифровывается как «доказательство доли владения». В PoS нет майнинга, вместо вычислительных мощностей в качестве доказательств выступают определенные “замороженные” объемы криптовалют, принадлежащие соответствующим узлам. Эти узлы называются нодами или валидаторами, их объём замороженной криптовалюты — стейком, и чем больше у конкретного узла криптовалюты, тем выше вероятность подтвердить транзакцию, а значит, получить вознаграждение.
На алгоритме PoS работают многие известные блокчейны, например Etherium (версия 2.0, после недавнего перехода с Pow на Pos), Binance Smart Chain, Cardano, Tron и другие.
PoS лишен таких недостатков PoW, как высокое энергопотребление, необходимость специализированного/мощного оборудования. Комиссии в сетях PoS ниже, а пропускная способность гораздо выше. Однако у PoS есть и недостатки. Главный из них — угроза централизации. Есть риск консолидации большого объёма криптовалюты ограниченным количеством валидаторов, в этом случае они будут иметь возможность влиять на сеть.
Это разновидность вышеописанного алгоритма PoS, расшифровывается как «делегированное доказательство доли владения». Основное отличие алгоритма от классического Pos — это попытка избавить алгоритм от его основного недостатка, то есть от риска централизации. В DPoS право валидаторов одобрять транзакции делегируется им держателями монет, при этом держатели голосуют за того или иного валидатора. Любой участник сети, обладающий определенным объёмом криптовалюты, может стать валидатором, но также в любой момент голоса за этого валидатора могут быть отозваны в пользу другого. DPoS в свою очередь также не лишён недостатков. В частности, риск представляет низкая активность участников сети, тогда DPoS превращается в PoS, ну и сговор делегатов тоже не исключён.
Среди известных блокчейнов с алгоритмом DPoS такие как EOS, Tezos и другие.
Этот алгоритм также является модификацией классического PoS, расшифровывается как «арендованное доказательство доли владения». Алгоритм отличается от PoS и DPoS тем, что доля криптовалюты может быть арендована. При LPoS валидаторами могут стать даже мелкие участники. Все участники сети могут передавать (делегировать) свою криптовалюту соответствующим валидаторам. При этом непосредственно переводов не происходит, криптовалюта остаётся в кошельках у владельцев, но замораживается. Естественно токеномикой блокчейнов предусматриваются механизмы мотивации для всех участников сети. LPoS не убирает риск централизации. При этом алгоритме крупные валидаторы могут арендовать достаточное количество криптовалюты для монополизации сети. Пример использования LPoS — блокчейн Waves.
Это алгоритм консенсуса сети, который основывается на “авторитете” валидаторов. Расшифровывается как «доказательство полномочий». В качестве доказательств валидаторы используют собственную репутацию. Валидаторы выбираются участниками сети путём голосования, обычно их количество фиксировано. В отличии от PoS и DPoS валидаторы не получают награды за стейкинг, это основной недостаток PoA, у валидаторов отсутствуют стимулы и мотивации для участия, поэтому чаще всего алгоритм PoA используется в частных блокчейнах, где вопрос децентрализации не сильно актуален.
Этот алгоритм основывается на “значимости” валидатора («доказательство значимости»). При подтверждении транзакций алгоритм принимает во внимание не только объём “замороженных” средств в криптовалюте, но и активность валидатора. Оцениваются такие параметры, как количество проведённых транзакций, время в сети (доступность онлайн). Чем больше доля валидатора и его активность, тем значимее он для сети. Один из примеров блокчейнов, которые используют PoI — NEM.
Это алгоритм, основанный на дисковом пространстве, он так и расшифровывается: “доказательство пространства”. В качестве основного ресурса для доказательства участники используют свободное пространство своих жёстких дисков, которое резервируется под специальные функции блокчейна, например заполнение хеш-кодами для последующей валидации блоков. На этом алгоритме работает Burstcoin.
Это разновидность алгоритма Proof-of-Space, которая учитывает ещё и время. Основная мысль создателей в том, что вклад участников в сеть важно оценивать не только по делегированному дисковому пространству, но также и по затратам времени, на протяжении которого это дисковое пространство было делегировано. На этом алгоритме работает Chia.
Это алгоритм консенсуса от компании Intel, расшифровывается как «доказательство затраченного времени». Алгоритм основан на использовании набора инструкций Software Guard Extension центрального процессора Intel. Принцип работы похож на лотерею, при “майнинге” генерируется случайное время ожидания для блока, нода “засыпает” ровно на это время, первая проснувшаяся нода получает право валидации блока. SGX следит за тем, чтобы время выбиралось действительно случайным образом.
Данный алгоритм не распространён, он используется в частных блокчейнах и требует обязательного наличия процессоров Intel с набором инструкций SGX.
Этот алгоритм подразумевает “сжигание” криптовалюты, он так и расшифровывается: “доказательство сжигания”. При PoB майнер отправляет криптовалюту на специальный “тупиковый” кошелёк (к этому кошельку, например, отсутствуют приватные ключи, то есть нет доступа). Таким образом определённый объём криптовалюты выводится из обращения, то есть “сжигается”. После доказательства сжигания для майнера увеличивается вероятность получить право создания следующего блока и, соответственно, получить за это награду.
Для майнинга при PoB не требуется больших вычислительных мощностей, а сжигание криптовалюты стимулирует рост цены этой криптовалюты, потому что как правило эмиссия ограничена. Этот алгоритм очень специфичен, подходит далеко не каждому блокчейну. Он используется, например, в XCP.
Потенциал технологии блокчейн не оставляет сомнений в том, что её внедрение и совершенствование будут усиливаться. Для публичных блокчейнов жизненно необходимо сообщество участников, которые обеспечивают работоспособность сети. Алгоритм консенсуса обеспечивает логику функционирования блокчейна и через токеномику стимулирует участников. Существуют различные алгоритмы, каждый из них обладает определенными преимуществами и недостатками. В этой статье рассмотрены одни из самых популярных алгоритмов, кроме указанных выше существуют еще PoWt, PoH, DAG, DBFT, SBFT, PBFT и другие. Разработчики в погоне за решением трилеммы блокчейна совершенствуют алгоритмы консенсуса, разрабатывают новые, поэтому уверен, самое интересное в развитии технологии блокчейн у нас ещё впереди.
Больше информации о криптовалюте, моих инвестициях и сделках в Telegram-канале.
Алгоритмы консенсуса
В рамках данной статьи мы рассмотрим, какие механизмы консенсуса существуют в криптоиндустрии, что это такое и как они устроены.
Для начала следует обратиться к такому процессу как майнинг, так как он появился вместе с биткоином и, как следствие, первым алгоритмом консенсуса.
Майнинг — это процесс добавления новых транзакций в блокчейн, представляющий собой децентрализованную цифровую бухгалтерскую книгу, которая фиксирует все транзакции конкретной криптовалюты. Майнинг является важным компонентом многих криптовалют, включая Bitcoin и Ethereum, и играет решающую роль в их безопасной и стабильной работе.
На высоком уровне майнинг предполагает решение сложных математических задач с помощью мощных компьютеров. Эти задачи создаются таким образом, чтобы их было очень сложно решить, но относительно легко проверить. Майнеры соревнуются в решении этих задач, и первый майнер, нашедший решение конкретной задачи, получает вознаграждение в виде новых единиц криптовалюты, а также комиссий, связанных с транзакциями, которые он добавил в блокчейн. Решение каждой задачи служит доказательством проделанной работы, поэтому этот процесс называется «доказательством работы», или Proof of Work.
Для осуществления майнинга необходимо запустить специализированное программное обеспечение на компьютере с высокими вычислительными мощностями, именуемым майнинговой установкой. Программное обеспечение выполняет ряд вычислений и пытается найти хэш — уникальную строку символов, которая идентифицирует решение задачи. Как только майнер находит правильный хэш, он передает свое решение в сеть, и другие майнеры проверяют правильность решения, выполнив те же вычисления. Если решение верно, майнер получает вознаграждение, а транзакция добавляется в блокчейн.
Майнинг — критически важный процесс для криптовалют, ведь благодаря ему добавляются новые транзакции в блокчейн и поддерживается целостность «бухгалтерской книги». Обеспечивая стимул для майнеров вкладывать свои вычислительные мощности в сеть, майнинг гарантирует децентрализованность и безопасность блокчейна, а также дает возможность вводить в оборот новые единицы криптовалюты. В то же время майнинг требует больших энергозатрат и может быть экологически неустойчивым, из-за чего создатели некоторых криптовалют ищут альтернативные методы подтверждения транзакций.
Существует несколько альтернативных методов подтверждения транзакций, их также называют алгоритмами консенсуса:
- Proof of Work (PoW). Это оригинальный алгоритм консенсуса, используемый в Bitcoin и предполагающий решение сложных математических задач с применением вычислительных мощностей. PoW вознаграждает майнеров новыми единицами криптовалюты за добавление новых блоков в блокчейн.
- Proof of Stake (PoS). Этот алгоритм требует, чтобы валидаторы держали определенное количество криптовалюты в качестве залога, который называется ставкой. Валидаторы выбираются случайным образом для подтверждения транзакций и добавления новых блоков в блокчейн. Валидаторы, которые правильно выполняют свои обязанности, получают вознаграждение в виде дополнительной криптовалюты.
- Delegated Proof of Stake (DPoS). Это вариант PoS, при котором валидаторы могут быть избраны держателями токенов для подтверждения транзакций и добавления новых блоков в блокчейн. DPoS обеспечивает большую масштабируемость и более быструю обработку транзакций.
- Proof of Authority (PoA). Этот алгоритм требует, чтобы валидаторы были одобрены существующими в сети валидаторами, и они, как правило, должны подтверждать свою личность. Валидаторы вознаграждаются криптовалютой за добавление новых блоков в блокчейн.
- Byzantine Fault Tolerance (BFT). Этот алгоритм разработан для работы в сети с известным числом валидаторов, и он требует, чтобы определенное число валидаторов соглашалось с подлинностью каждой транзакции. BFT используется в некоторых блокчейнах, которые зачастую применяются в корпоративных приложениях.
- Directional Acyclic Graph (DAG). Этот алгоритм используется в работе некоторых криптовалют, таких как IOTA, и позволяет осуществлять нелинейную обработку транзакций. В DAG каждая транзакция должна подтвердить две предыдущие транзакции, что позволяет увеличить масштабируемость и ускорить их обработку.
Существуют и другие алгоритмы консенсуса, только предложенные или находящиеся в разработке, включая доказательство емкости (PoC), доказательство истекшего времени (PoET) и доказательство идентичности (PoI). Каждый алгоритм консенсуса имеет свои сильные и слабые стороны и предназначен для решения различных проблем технологии блокчейн, таких как масштабируемость, энергопотребление и децентрализация.
Proof of Work
Proof of Work (PoW) — это алгоритм консенсуса, используемый во многих блокчейн-сетях, включая Bitcoin. Алгоритм PoW предназначен для обеспечения безопасности сети, подтверждения транзакций и создания новых блоков в блокчейне.
В системе PoW майнеры соревнуются в решении сложной математической головоломки с использованием вычислительной мощности, что требует значительных затрат энергии. Первый майнер, решивший головоломку, получает вознаграждение в виде новой криптовалюты и комиссии, связанной с транзакциями, включенными в блок. Затем этот майнер передает новый блок в сеть, а другие узлы сети подтверждают блок и добавляют его в собственную копию блокчейна.
Сложность головоломки регулируется для поддержания постоянной скорости создания блоков, и сама головоломка должна быть решена для каждого нового блока, добавляемого в блокчейн. Вычислительная мощность, необходимая для решения головоломки, называется хэшрейтом. Она может быть увеличена или уменьшена путем добавления или удаления майнинговых установок из сети.
Алгоритм PoW считается безопасным, поскольку решить головоломку сложно, а приобрести оборудование с вычислительной мощностью, необходимой для решения задачи, — дорого. Таким образом, простому человеку или группе людей трудно получить контроль над сетью и осуществить атаку.
В то же время алгоритм PoW имеет некоторые ограничения, такие как высокое потребление энергии, необходимое для поддержания сети, и возможность возникновения централизации, так как небольшое количество майнеров контролирует большую часть вычислительной мощности сети. Эти ограничения привели к появлению альтернативных алгоритмов консенсуса, таких как Proof of Stake (PoS) и Delegated Proof of Stake (DPoS), которые направлены на решение этих проблем.
Proof of Stake
Proof of Stake (PoS) — это альтернатива алгоритму консенсуса Proof of Work (PoW), используемому в некоторых криптовалютах, включая Ethereum. В отличие от PoW, требующего от майнеров решения сложных математических задач с использованием вычислительной мощности, PoS полагается на валидаторов, которые ставят свою собственную криптовалюту в качестве залога для проверки транзакций и добавления блоков в блокчейн.
Определенное количество криптовалюты, вносимое валидаторами в системе PoS в качестве залога, называется ставкой. Размер ставки определяет шансы валидатора быть выбранным для подтверждения следующего блока транзакций. Чем больше ставка, тем выше шансы быть выбранным. Валидаторы выбираются случайным образом для создания нового блока, их задача — проверить транзакции в этом блоке и добавить его в блокчейн. Валидаторы, которые корректно выполняют свои обязанности, получают вознаграждение в виде дополнительной криптовалюты.
Одним из ключевых преимуществ PoS является то, что он гораздо менее энергоемкий, чем PoW. PoW требует от майнеров выполнения сложных вычислений, для которых необходимо значительное количество электроэнергии, что приводит к высокому энергопотреблению и выбросам углекислого газа. Валидаторам PoS, в свою очередь, нужно только запустить узел и проверить транзакции, что можно сделать с гораздо меньшими затратами энергии.
Еще одно преимущество алгоритма PoS заключается в том, что он снижает риск централизации в майнинге. В PoW майнеры с наибольшей вычислительной мощностью имеют наибольшие шансы добавить блок в блокчейн, и это может привести к централизации, если небольшая группа майнеров будет контролировать большую часть вычислительной мощности сети. В отличие от PoW, PoS вознаграждает тех, кто владеет наибольшим количеством криптовалюты, что может помочь предотвратить централизацию.
Однако PoS не лишена своих недостатков. Одной из главных проблем является риск атаки «ничего на кону», когда валидаторы могут попытаться подтвердить расходящиеся блоки, чтобы получить вознаграждение. Для снижения этого риска в блокчейнах PoS используется механизм, называемый финализацией, который делает практически невозможным подтверждение более одного блока в данном отрезке. Среди других проблем — обеспечение справедливого распределения криптовалюты и предотвращение сговора между валидаторами.
В целом PoS является перспективной альтернативой PoW в создании более устойчивой и децентрализованной сети блокчейн.
Proof of Authority
Proof of Authority (PoA) — это алгоритм консенсуса, используемый в некоторых сетях блокчейн. В отличие от Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS), PoA не полагается на майнеров. Вместо этого PoA требует определенного количества предварительно одобренных узлов, известных как валидаторы, для подтверждения транзакций и добавления новых блоков в блокчейн.
В системе PoA валидаторы обычно выбираются на основе их репутации, реальной личности или доли в сети. Валидаторы отвечают за проверку транзакций и добавление новых блоков в блокчейн, а за свою работу они получают криптовалюту. PoA позволяет обрабатывать транзакции быстрее и имеет более высокую степень масштабируемости по сравнению с PoW или PoS, поскольку не требует энергоемкого процесса решения сложных математических задач.
Алгоритм PoA опирается на достижение консенсуса на основе идентификации. Валидаторы выбираются на основе их репутации, и это означает, что они должны иметь положительный опыт вклада в работу сети. Они также должны подтвердить свою реальную личность, что поможет предотвратить участие в сети злоумшленников. В некоторых случаях от валидаторов также может потребоваться внесение определенной суммы криптовалюты в качестве залога, который может быть конфискован в случае совершения злонамеренных действий.
Одним из ключевых преимуществ PoA является то, что он позволяет ускорить обработку транзакций в сравнении с другими алгоритмами консенсуса. Это связано с тем, что процедура добавления новых блоков в блокчейн более оптимизирована и не требует энергоемкого процесса решения сложных математических задач. PoA также эффективенее с точки зрения потребления энергии, чем PoW, который требует значительного количества электроэнергии.
Однако PoA имеет и некоторые потенциальные недостатки. Один из них заключается в том, что сеть может стать более централизованной, поскольку валидаторы утверждаются предварительно, а их количество может быть ограничено. Кроме того, PoA, основанный на идентификации, способен вызвать проблемы с конфиденциальностью, поскольку для участия в сети пользователи должны раскрывать свою реальную личность. Наконец, PoA может быть уязвима в отношении сговора между валидаторами, если они решат действовать злонамеренно.
В целом PoA является перспективным алгоритмом консенсуса для создания более быстрых и эффективных сетей блокчейн. Однако он может подойти не для всех целей использования и потребовать тщательного рассмотрения конкретных требований сети.
Byzantine Fault Tolerance
Byzantine Fault Tolerance (BFT) — это алгоритм консенсуса, предназначенный для работы в сети, где узлы могут выйти из строя или вести себя злонамеренно. Алгоритм основан на Задаче византийских генералов, которая представляет собой теоретический сценарий, когда группа генералов должна координировать атаку на общего врага, но некоторые из них могут оказаться предателями и попытаться саботировать операцию.
В системе BFT определенное количество узлов, известных как валидаторы, отвечает за проверку транзакций и добавление новых блоков в блокчейн. Валидаторы должны общаться друг с другом, чтобы прийти к консенсусу относительно подлинности каждой транзакции, даже если некоторые из узлов неисправны или ведут себя злонамеренно.
Алгоритмы BFT работают, требуя, чтобы определенное количество валидаторов согласилось с достоверностью каждой транзакции. Это число называется кворумом и обычно составляет большинство валидаторов в сети. Если валидаторы не могут прийти к согласию, то транзакция считается недействительной и не добавляется в блокчейн.
Существует несколько вариантов алгоритма BFT, включая Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) и Federated Byzantine Agreement (FBA). PBFT используется в некоторых разрешенных блокчейн-сетях, таких как Hyperledger Fabric, и требует, чтобы валидаторы общались друг с другом в одноранговом режиме для достижения консенсуса. FBA используется в некоторых публичных блокчейн-сетях, таких как Stellar, и применяет федеративный подход, при котором валидаторы группируются по различным доменам.
Алгоритмы BFT разработаны для обеспечения отказоустойчивости, а также устойчивости к атакам при условии, что кворум валидаторов честен и действует корректно. Но они могут быть менее эффективными с точки зрения производительности и масштабируемости по сравнению с другими алгоритмами консенсуса, такими как Proof of Stake или Delegated Proof of Stake.
В целом BFT — это алгоритм консенсуса, разработанный для сетей, в которых узлы могут выйти из строя или вести себя злонамеренно. BFT требует кворума валидаторов для согласования достоверности каждой транзакции, и он используется в некоторых разрешенных и публичных блокчейн-сетях для обеспечения безопасности и надежности системы.
Directional Acyclic Graph
Направленный ациклический граф (DAG) — это тип структуры данных, используемый в некоторых сетях блокчейн в качестве альтернативы традиционной линейной структуре блоков большинства блокчейн-сетей. В DAG транзакции представлены в виде узлов, и каждый узел соединен с другими узлами направленными ребрами, которые представляют порядок транзакций. В отличие от традиционного блокчейна, в DAG может создаваться несколько блоков одновременно, и каждый блок связан с одним или несколькими другими блоками.
В системе на основе DAG каждый пользователь, участвующий в сети, отвечает за проверку новых транзакций и добавление их в DAG. Этот подход известен как «безблочный», поскольку здесь нет блоков в традиционном понимании. Вместо этого транзакции организованы в графоподобную структуру с топологическим упорядочиванием, отражающим причинно-следственные связи.
Одним из ключевых преимуществ систем на основе DAG является то, что они потенциально могут предложить более быструю обработку транзакций и более высокую масштабируемость в сравнении с традиционными блокчейнами. Это связано с тем, что в системах на основе DAG нет такого «узкого места», как один майнер или валидатор, добавляющий новые блоки в блокчейн. Вместо этого транзакции могут быть подтверждены и добавлены в DAG любым пользователем, что обеспечивает параллельную обработку и большую эффективность.
Существует несколько блокчейн-сетей на основе DAG, включая IOTA и Nano. В случае с IOTA каждая транзакция должна подтвердить две предыдущие транзакции, и этот процесс подтверждения называется «выбором вершины». Это означает, что транзакции могут быть подтверждены и добавлены в сеть любым пользователем, и нет необходимости в майнинге или подтверждении.
Однако существуют некоторые потенциальные проблемы и ограничения систем на основе DAG. Одна из них заключается в том, что такие системы более уязвимы к атакам, таким как двойное расходование средств или рассылка спама, поскольку процесс проверки распределен между многими пользователями. Кроме того, структура DAG более сложная в реализации и обслуживании по сравнению с линейной блочной структурой.
В целом системы на основе DAG представляют собой многообещающую альтернативу традиционным блокчейнам и могут хорошо подойти для определенных целей, когда скорость и масштабируемость являются ключевыми требованиями. Однако они могут пригодиться не во всех случаях использования, и для полного раскрытия их потенциала необходимы дальнейшие исследования и разработки.
Механизмы консенсуса
Когда дело доходит до блокчейнов, таких как Ethereum, которые по сути являются распределенными базами данных, то узлы сети должны быть готовы достичь согласия относительно текущего состояния системы. Это достигается благодаря использованию механизмов консенсуса.
Хотя механизмы консенсуса не связаны напрямую с созданием децентрализованного приложения, их понимание проливает свет на концепции, относящиеся к вашему опыту и опыту ваших пользователей, такие как цены на газ и время транзакции.
Прежде чем начать
Для лучшего понимания этой страницы мы рекомендуем сначала прочитать введение в Ethereum.
Что такое консенсус?
Под консенсусом мы подразумеваем достижение общего согласия. Рассмотрим группу людей, идущих в кино. Если нет разногласий по выбранному фильму, то достигается консенсус. В противном случае эта группа разойдется.
Что касается блокчейна, достижение консенсуса означает, что по крайней мере 51 % узлов в сети согласны со следующим глобальным состоянием сети.
Что такое механизм консенсуса?
Механизмы консенсуса (также известные как консенсусные протоколы или алгоритмы консенсуса) позволяют распределенным системам (сетям компьютеров) работать вместе и оставаться в безопасности.
На протяжении десятилетий эти механизмы используются для достижения консенсуса между узлами баз данных, серверами прикладных программ и другими инфраструктурами предприятий. В последние годы были изобретены новые механизмы консенсуса, позволяющие криптоэкономическим системам, таким как Ethereum, согласовывать состояние сети.
Консенсусный механизм в криптоэкономической системе также помогает предотвратить определенные экономические атаки. Теоретически нападающий может скомпрометировать консенсус, контролируя 51 % сети. Механизмы консенсуса призваны сделать такую «атаку 51 %» нецелесообразной. Для решения этой проблемы безопасности разработаны различные механизмы.
Виды алгоритмов консенсуса
Доказательство работы (PoW)
Ethereum, как и Bitcoin, в настоящее время использует протокол консенсуса «Доказательство работы» (Proof-of-Work, PoW).
Доказательство работы выполняется майнерами, которые конкурируют за создание новых блоков, которые полны обработанными транзакциями. Победитель делится новым блоком с остальной сетью и зарабатывает свежевыпущенные ETH. Гонку выигрывает тот, чей компьютер быстрее всех решает математическую задачу — создает криптографическую связь между текущим блоком и предыдущим. Решение этой задачи — это и есть работа в системе с доказательством работы.
Сеть защищена тем, что вам понадобится 51 % вычислительной мощности сети для компрометации цепочки. Это потребует огромных инвестиций в оборудование и энергию. Вероятно, придется потратить больше, чем удастся получить.
Доказательство владения (PoS)
Ethereum планируется перевести на консенсусный протокол «Доказательство владения» (Proof-of-Stake, PoS).
Доказательством владения занимаются валидаторы, которые поставили свои ЕТН для участия в системе. Валидатор выбирается случайно, чтобы создавать новые блоки, делиться ими с сетью и получать награды. Вместо выполнения интенсивной вычислительной работы вам просто нужно разместить свои ETH в сети. Именно это стимулирует здоровое поведение в сети.
Система с доказательством владения защищена тем фактом, что вам понадобится 51 % от общего количества ETH для компрометации этой цепочки. И что ваша ставка аннулируется за злонамеренное поведение.
Узнайте больше о различных типах механизмов консенсуса, используемых в Ethereum:
Устойчивость к атаке Сибиллы и выбор цепи
Технически доказательство работы и доказательство владения сами по себе не являются протоколами консенсуса, но их часто называют таковыми для простоты. На самом деле они являются механизмами сопротивления атаке Сибиллы и селекторами авторов блоков. Они позволяют решить, кто является автором последнего блока. Именно этот механизм устойчивости к атаке Сибиллы в сочетании с правилом выбора цепи составляет истинный механизм консенсуса.
Устойчивость к атакам Сибиллы показывает, насколько хорошо протокол противостоит атаке Сибиллы (opens in a new tab)
. Атаки Сибиллы — это попытки одного пользователя или группы выдать себя за множество пользователей. Устойчивость к этому типу атак имеет важное значение для децентрализованного блокчейна и позволяет майнерам и валидаторам получать одинаковое вознаграждение в зависимости от вложенных ресурсов. Доказательство работы и доказательство владения защищают от этого, заставляя пользователей тратить много энергии или вносить большой залог. Эти средства защиты являются экономическим сдерживающим фактором для атак Сибиллы.
Правило выбора цепи используется, чтобы решить, какая цепочка является «правильной». Ethereum и Bitcoin в настоящее время используют правило «самой длинной цепи», поэтому самый длинный из блокчейнов оставшиеся узлы и будут принимать за действительный, выбирая его для работы. Для цепей с доказательством работы самая длинная цепочка определяется общей совокупной сложностью выполненной работы.
Комбинация принципа доказательства работы и самой длинной цепочки известна как «консенсус Накамото».
, основанный на доказательстве владения.
Знаете ресурс сообщества, который вам пригодился? Измените эту страницу и добавьте его!
Помогите нам с этой страницей
Если вы эксперт по этой теме и хотите внести свой вклад, отредактируйте эту страницу и посыпьте ее своей мудростью.
Вас поблагодарят, и вы поможете сообществу Ethereum!
Вопросы? Спросите нас в канале #content на нашем Сервер Discord (opens in a new tab)