Механизмы Достижения Консенсуса В Блокчейне

Криптовалюты используют распределенные реестры или блокчейны для записи информации — в первую очередь баланса каждого адреса на платформах передачи ценностей (таких как Биткойн и большинство криптовалют), хотя этот подход можно применять к любой информации.

Механизмы достижения консенсуса в блокчейне

Ключевое условие — сеть должна коллективно согласовать содержимое реестра: оно распределяется между всеми участниками цепочки, а не передавая централизованный учет одному субъекту — например, банку.

Для этого сети необходимо поддерживать консенсус относительно информации, записанной в блокчейне.

То, как будет достигнут этот консенсус, влияет на безопасность и экономику протокола.

Вот пять примеров его достижений.

1. Доказательство работы (PoW)

Доказательство работы — это первый механизм распределенного консенсуса, созданный создателем Биткойна Сатоши Накамото.

Его примеру последовали многие криптовалюты, включая Ethereum. В PoW все компьютеры в сети, которым поручено поддерживать безопасность блокчейна (в случае Биткойна они называются майнерами), работают над вычислением математической функции, называемой хешем.

Это довольно простая задача (для компьютера), но она повторяется и, следовательно, требует больших вычислительных затрат. Компьютеры соревнуются в поиске хеша с особыми свойствами.

Компьютер, который его вычислит первым, получит подтверждение о том, что он проделал необходимую работу и сможет добавить в блокчейн новый блок транзакций.

В качестве награды он получит транш свежедобытых биткойнов (в настоящее время 12,5 BTC за блок или примерно каждые 10 минут), а также любые небольшие комиссии за транзакции, которые пользователи платят за отправку монет. PoW работает по следующему принципу: добавление транша новых транзакций в блокчейн обходится дорого, но проверить валидность транзакций очень легко благодаря прозрачности реестра.

Майнеры коллективно подтверждают валидность всего блокчейна, и транзакции не считаются полностью «подтвержденными», пока к ним не будет добавлено несколько новых блоков.

Если злоумышленник попытается использовать монеты незаконным способом, его транзакции будут игнорироваться остальной частью сети.

Единственный способ для злоумышленника совершить такое мошенничество — иметь огромные вычислительные мощности, позволяющие ему добывать блок за блоком и раз за разом первым во всей сети получать подтверждение работы.

Этот метод называется «атакой 51%», поскольку для его реализации необходимо иметь более половины общего хэша сети.

Реальность такова, что ни один майнер не может иметь столько хеша.

Другими словами, попытка такого мошенничества является 1) чрезвычайно дорогой (поскольку она требует затрат на оборудование и энергию, а также альтернативных издержек, связанных с невозможностью работы над действующей версией блокчейна и получения за это вознаграждения) и 2) крайне маловероятной.

Поэтому майнерам лучше (т.е.

выгоднее) оставаться честными.

2. Доказательство доли

PoW — дорогой и энергоемкий метод из-за требуемой вычислительной мощности.

Вокруг создания специальной техники, предназначенной исключительно для добычи полезных ископаемых, выросла целая индустрия.

Доказательство доли (PoS) — альтернативный метод, не требующий специального оборудования и ставший очень популярным в последние годы.

В случае PoW вероятность того, что участник добавит в цепочку следующий блок транзакций, определяется уровнем хеширования.

В случае PoS эта вероятность определяется количеством монет участников.

Другими словами, каждый узел сети связан с определенным адресом, и чем больше монет принадлежит этому адресу, тем больше вероятность того, что они добудут (или «добудут» в данном случае) следующий блок.

Это как лотерея: победитель определяется случайно, но чем больше у него монет (лотерейных билетов), тем выше его шансы.

Злоумышленнику, желающему совершить мошенническую транзакцию, потребуется владеть более чем 50% монет, чтобы надежно обработать желаемые транзакции; покупка такого количества монет приведет к росту их цен и сделает такую попытку непомерно дорогой.

Система PoS была впервые разработана Nxt. Поскольку он не такой энергозатратный, как PoW, затраты на получение монет не требуют такого же вознаграждения, как в случае с Биткойном.

Таким образом, PoS-системы хорошо подходят для платформ с фиксированным количеством монет и отсутствием инфляции за счет создаваемых блоков.

Вознаграждение участников состоит только из комиссий за транзакции.

Это подход, используемый большинством платформ, финансируемых краудсейлом, где токены распределяются на основе инвестиций, и увеличение количества монет не понравится инвесторам, поскольку это приведет к размыванию их доли.

В настоящее время доказательство доли является устоявшимся механизмом консенсуса, но в своей первоначальной форме оно используется нечасто.

Две его разновидности, LPoS и DPoS, предлагают определенные преимущества.

3. Арендованное доказательство доли (LPoS)

В случае классического PoS участники сети с небольшим балансом вряд ли смогут добавлять блоки в цепочку — так же, как мелкие майнеры с низким уровнем хеширования вряд ли смогут создать блок в цепочке Биткойн.

Может пройти много лет, прежде чем маленькому участнику посчастливится создать блок.

Это означает, что многие участники сети с небольшими балансами не имеют узлов и позволяют ограниченному числу более крупных участников контролировать сеть.

Поскольку безопасность сети возрастает с увеличением количества участников, важно поощрять к участию этих более мелких участников.

Механизм LPoS позволяет участникам делать это, сдавая свои средства в аренду крупным узлам.

Арендованные средства остаются под полным контролем их владельца и могут быть переданы или потрачены в любой момент (на этом срок аренды заканчивается).

Арендованные монеты увеличивают «вес» узла сети, увеличивая его шансы добавить блок транзакций в блокчейн.

Любые полученные вознаграждения делятся между узлами и арендодателями.

Waves использует этот подход.

4. Делегированное доказательство доли (DPoS)

BitShares и ряд других платформ используют несколько иной подход. С помощью DPoS держатели монет используют свои средства для выбора списка узлов, которые смогут создавать блоки новых транзакций и добавлять их в блокчейн.

В этом участвуют все держатели монет в сети, хотя они могут и не получать прямого вознаграждения, как в случае с LPoS. Владельцы монет также могут голосовать за изменения параметров сети, что увеличивает их влияние и долю в сети.

5. Доказательство важности (PoI)

Последним вариантом этих механизмов консенсуса является PoI. NEM стала первой криптовалютной платформой, реализовавшей этот метод. В случае PoI важно не только количество монет. Консенсусная система NEM основана на идее, что вознаграждения должны основываться на продуктивной сетевой активности, а не просто на хранении монет. Вероятность создания блока зависит от ряда факторов, включая доступные средства, репутацию (определяемую отдельной специальной системой) и количество входящих и исходящих транзакций с этого адреса.

Это дает более целостное представление о «полезном» члене сети.

Существует множество вариаций этих базовых подходов, а некоторые платформы используют комбинацию PoW и PoS — первый часто используется для распространения монет, а затем платформа переключается на второй для обслуживания сети.

Другой подход — использовать мастер-узлы в сочетании с майнингом PoW, как в случае с DASH и Crown. Они помогают обрабатывать транзакции и получать долю вознаграждения за деятельность майнеров.

Во всех случаях цель консенсусного подхода — защитить сеть, прежде всего экономическими средствами: атаковать сеть должно быть слишком дорого, но защищать ее выгоднее.

Теги: #блокчейн #криптовалюты #майнинг #финансы в ИТ #консенсус #POS #pow #waves #wavesplatform