Zdecentralizowana sieć rozproszona w technologii Blockchain tworzy system pozbawiony korupcji i oferuje wyższe bezpieczeństwo, przejrzystość i niezmienność: już to wiesz! Ale czy kiedykolwiek zadawałeś sobie pytanie, w jaki sposób zarządzany jest system bez centralnego organu lub jak są weryfikowane decyzje dotyczące transakcji?
Jedną z najważniejszych obietnic technologii blockchain jest niezaufany system peer-to-peer, w którym społeczność pomaga zweryfikować, czy transakcje są autentyczne. Jednak czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak to się dzieje? Cóż, różne łańcuchy bloków używają różnych metod, które nazywane są algorytmami konsensusu łańcucha bloków.
Algorytmy te, znane również jako protokoły konsensusu, to zestawy reguł, według których działają sieci. Jeśli brzmi to interesująco, przeczytaj nasz obszerny przewodnik, aby dowiedzieć się, czym są algorytmy konsensusu blockchain, jakie są ich cele, jak działają i jaka jest różnica między dwoma najpopularniejszymi obecnie używanymi algorytmami.
Spis treści:
Jak działają łańcuchy bloków
Blockchain to system do rejestrowania informacji, których nie można zmienić ani włamać. Blockchain, zwany także technologią Distributed Ledger Technology (DLT), wykorzystuje decentralizacyjne szyfrowanie kryptograficzne, aby stworzyć bezpieczną i przejrzystą historię zasobów cyfrowych.
Chociaż blockchain działa w bardziej złożonym systemie, analogia w jakiś sposób wyjaśnia, jak to działa — najłatwiejszą ilustracją tego, jak działa blockchain, jest Google Doc. Możesz udostępniać i rozpowszechniać dowolne dokumenty utworzone za pomocą Dokumentów Google w ramach zespołu, zamiast je kopiować i przenosić.
Dokumenty Google korzystają ze zdecentralizowanego łańcucha dystrybucji, który umożliwia wszystkim członkom zespołu równoczesny dostęp do dokumentu. Wszystkie zmiany wprowadzone w dokumencie są rejestrowane w czasie rzeczywistym i są przejrzyste, ponieważ żaden członek nie jest zablokowany.
Każdy blok w łańcuchu bloków zawiera kilka transakcji. Za każdym razem, gdy użytkownik dodaje nową transakcję w łańcuchu bloków, rekord transakcji jest dodawany do wszystkich ksiąg uczestników.
Podobnie za każdym razem, gdy użytkownik zmieni jeden blok w łańcuchu, dla wszystkich uczestniczących komputerów staje się jasne, że zmiana została dokonana. Każdy haker zamierzający uszkodzić system musiałby zmienić wszystkie bloki w łańcuchu w każdej rozproszonej wersji łańcucha.
Czym jest mechanizm konsensusu Blockchain?
Mechanizm konsensusu to formuła, dzięki której każda grupa osób bez nadrzędnej władzy centralnej podejmuje decyzje i zapewnia zgodność z umowami. Algorytm konsensusu blockchain odnosi się do procesu, w którym użytkownicy lub użytkownicy w sieci blockchain osiągają wspólne porozumienie lub konsensus dotyczący stanu łańcucha bloków w czasie rzeczywistym.
Protokół konsensusu umożliwia sieci blockchain osiągnięcie niezawodności i tworzenie zaufania między różnymi notatkami, oprócz zagwarantowania bezpieczeństwa w obrębie rozproszonej księgi. Algorytm konsensusu staje się integralną częścią każdej aplikacji blockchain lub projektu DApps w ramach blockchain.
Mechanizmy konsensusu Blockchain są generalnie odpowiedzialne za następujące trzy rzeczy:
- Zapewniają, że kolejny blok w łańcuchu jest jedyną poprawną wersją prawdy.
- Uniemożliwiają złośliwym napastnikom uzyskanie 51% mocy mieszania i uzurpowanie sobie systemu oraz pomyślne rozwidlenie łańcucha.
- Gwarantują niezawodność sieci, w tym wielu węzłów, co jest jednym z najważniejszych aspektów, ponieważ potwierdza integralność sieci. Najbardziej krytycznym elementem mechanizmów konsensusu jest zapewnienie, że użytkownicy nie wydają dwukrotnie tej samej kryptowaluty (podwójne wydatki).
Inni dostawcy usług finansowych, tacy jak firmy obsługujące karty kredytowe i debetowe, nie stosują mechanizmów konsensusu, ponieważ w przeciwieństwie do firm blockchain, firmy kontrolują swoje sieci. System przesyła informacje do centralnej bazy danych za każdym razem, gdy korzystasz z ich kart kredytowych. Użytkownicy kart kredytowych uważają, że firmy mogą chronić zarówno swoje dane, jak i proces ich zamówień podczas transakcji.
Ponieważ tylko firma obsługująca karty kredytowe kontroluje całą swoją sieć, zastrzega sobie prawo do odwrócenia lub cenzurowania dowolnej transakcji. Poza prawem do cenzury i niemożnością rozwiązywania sporów, większość scentralizowanych baz danych jest bardzo podatna na włamania i korupcję.
Wejdź w blockchain i erę kryptowalut; stało się możliwe przeprowadzanie transakcji peer-to-peer, które są godne zaufania, niezmienne i identyfikowalne w zdecentralizowanej sieci. Ponieważ w takich sieciach nie ma centralnego ani nadrzędnego organu, który wymuszałby przestrzeganie ustalonych zasad, różne rodzaje algorytmów konsensusu blockchain zapewniają, że każdy uczestnik sieci zgadza się i gra zgodnie z zasadami.
Cele mechanizmów konsensusu Blockchain
Poniżej znajdują się główne cele mechanizmów konsensusu blockchain.
#1. Ujednolicona Umowa
Osiągnięcie jednolitego porozumienia jest jednym z głównych celów mechanizmu konsensusu. Protokoły wbudowane w rozproszoną sieć blockchain zapewniają, że wszystkie dane wprowadzone podczas procesu są prawdziwe i dokładne, a status księgi pozostaje aktualny. W rezultacie użytkownicy mogą dokonywać transakcji bez konieczności budowania zaufania u swoich rówieśników.
#2. Stwórz wspólną zachętę gospodarczą
Ponieważ blockchain jest systemem pozbawionym zaufania, który sam się reguluje, interesy wszystkich uczestników muszą być zgodne. W takiej sytuacji algorytm konsensusu blockchain nagradza tych, którzy trzymają się linii i karze złych aktorów, regulując zachęty ekonomiczne.
#3. Uczciwość i równość
Protokoły konsensusu zapewniają, że wszyscy zainteresowani użytkownicy mogą uczestniczyć w sieci przy użyciu tych samych podstaw. W rezultacie uzasadnia to decentralizację i open-source aspekty systemu blockchain.
#4. Wyeliminuj błędy
Metoda mechanizmu konsensusu zapewnia również, że blockchain jest spójny, niezawodny i wolny od błędów, co oznacza, że system może działać niezależnie przez cały czas, w tym w przypadku awarii i zagrożeń.
Rodzaje algorytmów konsensusu Blockchain: dowód pracy a dowód stawki
W ekosystemie blockchain istnieje wiele algorytmów konsensusu, a wiele innych wciąż jest opracowywanych. Dlatego każdy użytkownik lub przedsiębiorca musi znać cechy różnych mechanizmów konsensusu i wiedzieć, jak zidentyfikować słabe. Po zapoznaniu się z podstawami algorytmów konsensusu blockchain, nadszedł czas, aby odkryć mocne i słabe strony dwóch najpopularniejszych metod konsensusu.
Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS) to najczęściej stosowane metody konsensusu blockchain. Oba regulują proces, w którym transakcje peer-to-peer są weryfikowane i dodawane do publicznej, rozproszonej księgi blockchain bez organu centralnego. Znajomość różnic między PoW a PoS może pomóc w łatwej ocenie kryptowalut w Twoim portfolio.
Co to jest dowód pracy (PoW)?
Metoda konsensusu Proof of Work zadebiutowała na początku lat 90. XX wieku, aby poradzić sobie ze spamem e-mail. Ideą tego było to, że komputer musiał wykonać niewielką ilość pracy, zanim mógł wysłać wiadomość e-mail. Chociaż praca miała być trywialna dla każdego, kto wysyłał legalne e-maile lub dwa, wymagała ogromnych zasobów i mocy obliczeniowej dla każdego, kto zamierza wysyłać masowe wiadomości e-mail. Twórca Bitcoina, Satoshi Nakamoto, był pierwszą osobą, która zastosowała technologię pieniądza cyfrowego w białej księdze Bitcoina.
a. Zamawianie Blockchain
Wiesz już, że blockchain składa się z ciągu bloków reprezentujących grupy transakcji ułożonych chronologicznie. Pierwszy blok w dowodzie opartego na pracy blockchain jest na stałe zakodowany w oprogramowaniu i nazywa się blokiem 0 lub blokiem Genesis. Podczas gdy pierwszy blok nie odwołuje się do żadnych poprzednich bloków, wszystkie inne bloki wchodzące do łańcucha bloków muszą odwoływać się do poprzednich bloków. Każdy nosi niosąc kopię zaktualizowanej księgi.
b. Zużycie energii
Algorytm proof of Work wykorzystuje konkurencyjny wyścig w celu ustalenia, kto spośród uczestników (górnicy kryptowaluty) może dostosować księgę. Górnicy muszą wykorzystać energię obliczeniową, aby zakwalifikować się do zaproponowania ważnych bloków zgodnie z zasadami sieci.
Komputery z oprogramowaniem Bitcoin, znanymi jako węzły, weryfikują transakcje, zapobiegają podwójnym wydatkom i określają, czy jakikolwiek proponowany blok powinien dołączyć do łańcucha. Górnicy bitcoinów konkurują ze sobą, aby uzyskać szansę na stworzenie nowego bloku, rozwiązując złożone sumy matematyczne w procesie zwanym haszowaniem. Problemy matematyczne są trudne do rozwiązania, ale sieć może łatwo zweryfikować poprawność rozwiązania.
c. Udział
Metoda konsensusu PoW łączy moc obliczeniową z kryptografią w celu budowania konsensusu i walidacji transakcji zarejestrowanych w blockchain. Górnicy uczestniczący w procesie mieszania muszą wygenerować poprawną odpowiedź na problem matematyczny, aby zakwalifikować się do dodania nowego bloku do łańcucha.
Uczestniczący górnicy odgadną ciąg liczb pseudolosowych, które w połączeniu z informacjami w bloku i przejściu przez komputer z funkcją skrótu, muszą dostarczyć rozwiązanie zgodne z warunkami ustalonymi z góry przez algorytm.
Po uzyskaniu odpowiedzi system wysyła zwycięski skrót do sieci, aby inni górnicy mogli zweryfikować jego ważność. Jeśli inni górnicy zweryfikują hash, blok zostanie dodany do łańcucha bloków, a zwycięski górnik otrzyma rekompensatę za pośrednictwem nagrody za blok.
d. Dystrybucja nagród
Osoba, która wydobędzie blok zaakceptowany jako ważny w sieci, otrzymuje nagrodę za blok, zwykle nową kryptowalutę. W przypadku kryptowalut, takich jak Bitcoin, blockchain systematycznie zmniejsza kwotę nagrody za blok po utworzeniu określonej liczby bloków, aby całkowita kwota środków była ograniczona i deflacyjna.
Co to jest dowód stawki (PoS)?
Metoda konsensusu Proof of Stake (PoS) jest poprawką do PoW, która zadebiutowała w 2012 roku. Zamiast polegać wyłącznie na rywalizujących ze sobą komputerach w celu stworzenia prawidłowego skrótu, celem protokołu konsensusu PoS jest umożliwienie uczestnictwa poprzez własność konkretnej kryptowaluty. Celem było przede wszystkim zajęcie się wysokim zużyciem energii przez PoW, aby określić kolejność blockchain.
Algorytm PoS wykorzystuje z góry określony zestaw czynników, aby pseudolosowo wybrać węzeł spośród właścicieli monet, aby zaproponować kolejny blok do łańcucha bloków. Rolą wybranego węzła jest weryfikacja ważności transakcji w ramach bloku, oprócz podpisywania i zgłaszania bloku do łańcucha blokowego do walidacji.
a. Zamawianie Blockchain
Podobnie jak mechanizm PoW, metoda konsensusu PoS składa się z ciągu bloków ułożonych chronologicznie. Pierwszy blok w łańcuchu bloków opartym na PoS jest również zakodowany na sztywno w oprogramowaniu bloku genesis. Wszystkie kolejne bloki dodawane do łańcucha bloków muszą odwoływać się do poprzedniego bloku i zawierać całą kopię zaktualizowanej księgi. Jednak w przeciwieństwie do metody PoS, uczestniczące węzły nie konkurują o wybranie w celu dodania bloków. W rezultacie nowe bloki są zwykle kute lub wybijane, a nie wydobywane.
b. Zużycie energii
Łańcuchy bloków oparte na PoS słyną z używania energooszczędnego systemu do określania, kto może zaproponować nowe bloki i nie są uzależnione od wysokiego zużycia energii i mocy obliczeniowej. Zwolennicy mechanizmu konsensusu PoS uważają go za mechanizm przyjazny dla środowiska, w którym pojedynczy węzeł otrzymuje zadanie tworzenia nowych bloków zamiast konkurowania ze sobą.
Ponieważ zarówno wydobycie PoW, jak i wydobycie PoS wymaga zużycia energii, węzły wydobywcze i wydobywcze są zmotywowane do korzystania z najtańszej możliwej formy energii elektrycznej, która najczęściej pochodzi ze źródeł odnawialnych, takich jak energia wodna, wiatr lub słońce, a nie ze źródeł emitujących szklarnie, takich jak węgiel.
Podczas gdy górnicy PoS wymagają tylko aktywnego źródła internetowego, które wymaga niewielkiej ilości energii, z drugiej strony górnicy PoW muszą nabyć specjalistyczny sprzęt (GPU), sprzęt górniczy i inne drogie urządzenia, aby mieć szansę na wyprodukowanie bloku.
c. Udział
Aby wziąć udział w metodzie konsensusu PoS i mieć szansę na wybranie w celu dodania bloków do łańcucha, użytkownik musi postawić lub zablokować określoną liczbę tokenów blockchain w konkretnym inteligentnym kontrakcie. Twoja szansa na wybranie do udziału zależy od ilości kryptowaluty, którą postawisz.
Użytkownicy, którzy postępują złośliwie lub naruszają określone zasady, mogą w efekcie stracić swoją stawkę za karę. Algorytm PoS wykorzystuje kilka innych decydujących czynników, aby uniknąć faworyzowania tylko najbogatszych węzłów, z których niektóre obejmują czystą randomizację lub liczbę postawionych przez węzeł monet.
d. Dystrybucja nagród
Podobnie jak mechanizm konsensusu PoW, użytkownicy, którzy z powodzeniem zaproponują ważny blok, są nagradzani nagrodą za blok, odnoszącą się do kryptowaluty łańcucha bloków. Niemniej jednak, ponieważ posiadanie monet determinuje wybór, niektóre giełdy kryptowalut oferują usługi stawiania stawek w imieniu użytkowników w zamian za regularne wypłaty.
PoW vs. PoS: gdzie należy przyszłość?
Nasz werdykt dotyczący algorytmów konsensusu proof of work vs. proof of stake algorytmy konsensusu blockchain jest taki, że oba działają inaczej, aby osiągnąć ten sam cel. Ponieważ jednak dowód stawki jest wciąż stosunkowo nowy na rynku, osąd, który z nich jest bezwarunkowym zwycięzcą, może być niesprawiedliwy.
PoW jest tradycyjnym mechanizmem konsensusu w większości oryginalnych łańcuchów bloków, takich jak Bitcoin i Ethereum. Jednak Ethereum jest w trakcie przyjmowania nowego protokołu PoS, aby pokazać potencjał nowej metody konsensusu.
Mechanizm konsensusu PoW przetrwał próbę czasu i sprawdził się jako sposób na zabezpieczenie łańcucha bloków. Miało to jednak negatywny wpływ na skalowalność sieci, co niekorzystnie wpływa na transakcje. W dzisiejszych czasach ludzie rzadko mają szansę na wydobycie, ponieważ przejęły je duże scentralizowane organizacje wydobywcze z ogromną mocą obliczeniową, co sprawia, że związane z tym koszty są nie do utrzymania.
Z drugiej strony algorytm PoS jest bardziej energooszczędny, a sieci pod nim cieszą się większą skalowalnością i bardziej wydajnymi transakcjami. Mechanizm zapewnia jednak mniejsze bezpieczeństwo kryptowalut stawianych przez uczestników.
Wniosek
PoS pojawił się, aby rozwiązać wady nieodłącznie związane z mechanizmem PoW i oczywiście rozwijać się po stronie efektywności energetycznej. Jednak oba algorytmy konsensusu blockchain mogą istnieć w przewidywalnej przyszłości, biorąc pod uwagę, że Bitcoin utknął z PoW, podczas gdy Ethereum zmierza w kierunku PoS.
Możesz również zainteresować się czytaniem o węzłach blockchain.