Добро пожаловать на ячейку №41 в иновационной игре ДоСтаТок.
Тема:Меня зовут Александр и я проводник №41.
Тема:
Блокчейн. Консенсус и его алгоритмы. Описание, применение, перспективы POW и POS др.
Приглашаю тебя, дорогой игрок познакомиться с самой главной и важной темой - блокчейн и его главные составляющие.
"Фундаментальные основы для развития личности в криптовалютном мире"
https://telegra.ph/Dobro-pozhalovat-na-yachejku-8-v-igre-DoStaTok-01-10
🤩Данная информация поможет разобраться и понять сложные вещи на понятном тебе языке.
Присоединяйся, вступай в ряды нашего сообщества, и будешь разбираться во многих вопросах,связанных с криптовалютой🤝🚀
👉 Канал " эфир пятый элемент"
👉 Общий чат игры ДоСтаТок
❤️С Уважением, Александр-Проводник *41
- Блокчейн — новейшая технология, интерес к которой вырос вместе с популярностью криптовалют. Сегодня ее широко обсуждают не только в мире финансов. Блокчейн уже пробуют использовать для хранения и обработки персональных данных и идентификации, в маркетинге и компьютерных играх. Но что такое блокчейн? Разбираем по буквам.
В дословном переводе блокчейн — это непрерывная цепочка блоков. В ней содержатся все записи о сделках — хоть с луковицами тюльпанов в ботаническом саду. В отличие от обычных баз данных, изменить или удалить эти записи нельзя, можно только добавить новые.
Если тюльпанов стало меньше (вымерзли или их съели грызуны), то в книге учета сохраняется информация, сколько их было прежде. Она не редактируется и не удаляется, но появляется новая запись, что тюльпанов стало меньше и куда они пропали.
Блокчейн еще называют технологией распределенных реестров, потому что всю цепочку сделок и актуальный список владельцев хранят на своих компьютерах множество независимых пользователей. Даже если один или несколько компьютеров дадут сбой, информация не пропадет.
Мы собрали понятия, которые часто используются при обсуждении блокчейна. Они помогут разобраться, как устроена технология распределенных реестров.
А – актив
Что-то ценное: например, деньги, имущество, ценные бумаги, информация. Активы могут существовать в реальном мире, как, например, квартира или автомобиль, а могут быть полностью цифровыми.
Т — транзакция
Когда люди передают активы друг другу, это называется транзакция.
Предположим, Петя вырастил необыкновенно ценный тюльпан и решил подарить (или продать) его Маше. Это и будет транзакция.
Передавать могут не только сам актив, но и права собственности на него от одного владельца другому. Например, Петин тюльпан остался расти в ботаническом саду, но права собственности на него он решил передать Маше. Это тоже транзакция.
И главное здесь — учет транзакций.
У – учет транзакций
Учет транзакций — это фиксация всех переходов актива или права на него от одного человека к другому. И здесь возникает ключевой вопрос: насколько механизм подтверждения передачи прав надежен и конфиденциален?
Петя может торжественно вручить подруге открытку, подтверждающую, что тюльпан теперь принадлежит ей. Может послать эту открытку по почте или передать с садовником. А главное, Петя должен сообщить самому ботаническому саду, что Маша теперь новый владелец цветка. И в базе данных ботсада должна появиться соответствующая запись.
Представим теперь, что большая книга владельцев цветов в ботаническом саду пострадала от наводнения. Все записи исчезли. А почта или садовник потеряли открытку. Как теперь Маше доказать свои права собственности?
К сожалению, такое иногда происходит не только с цветами. Предположим, вы решили перевести сотню евро другу, который оказался без денег за рубежом. Проблемы с системами банка, хакерские атаки, мошенничество или ошибки сотрудников могут вызвать сбой на любом из этих этапов. Такое, конечно, случается редко, но все же бывает. И тогда записи о транзакциях могут исчезнуть или измениться, а проведение операций может быть приостановлено.
Эти операционные риски неизбежны, если учет ведут конкретные организации и записи о транзакциях хранятся только в одном месте. Технология блокчейн снижает такие риски, потому что предлагает систему учета на основе распределенных реестров.
Р — распределенные реестры
В блокчейне реестр владельцев не хранится на сервере одной организации. Его копии одновременно обновляются на множестве независимых компьютеров, объединенных через интернет.
В случае с Петей и Машей это можно было бы представить так: дюжина садовников отметила в своих списках, что право собственности на тюльпан перешло Маше. Даже если один-два из них потеряют или запачкают землей свои блокноты, у всех остальных записи останутся.
Как следствие, в блокчейне реестры с данными о владельцах активов невозможно подделать. Ведь эти данные хранятся на компьютерах огромного числа участников сети. А чтобы информация у всех пользователей была абсолютно полной и верной, в блокчейне ввели понятие консенсус.
К – консенсус
Если некоторые участники сети выключат свои компьютеры и часть транзакций у них не отразится или их записи окажутся неверными, это не повлияет на работу сети. Процедура консенсуса, то есть достижения согласия, позволит восстановить верную информацию.
Что, если один из садовников намеренно или случайно внесет в свой блокнот неправильную запись? Например, что Петя отдал свой цветок не Маше, а Оле? Все просто: перед тем как записать следующую строчку, все садовники сверяют свои блокноты. Верным признается тот вариант, который зафиксирован у большинства.
В реальных блокчейн-сетях за определенный период времени происходит несколько транзакций. И записи о транзакциях включаются в один блок.
Б — блок
Блок — это запись в распределенном реестре о нескольких транзакциях. В нем отражено, кто кому и когда перевел какой объем активов.
Все блоки последовательно соединяют в одну последовательную цепь.
Ц — цепь
Цепь блокчейна неразрывна, поскольку каждый блок содержит ссылку на предыдущий. Блоки нельзя изменить или удалить, можно только добавить новые. Таким образом, всегда можно восстановить историю переходов конкретного актива из рук в руки и узнать его нынешнего владельца.
У садовников в блокчейн-саду есть строгое правило: они не могут ничего исправлять или зачеркивать в своих блокнотах. Транзакции нельзя отменить. Если Петя подарил Маше тюльпан, передумать, отыграть все назад и передарить цветок Наташе он уже не может. Только Маша теперь может что-то делать с этим цветком.
Новые блоки в цепь добавляют майнеры.
М — майнеры
Майнеры выполняют в блокчейне несколько функций:
- хранят копии блокчейна и тем самым защищают информацию от потери или подделки;
- подтверждают транзакции;
- проверяют транзакции, которые зарегистрировали другие майнеры.
Как правило, число майнеров не ограничено. Чем их больше, тем лучше — такая сеть надежнее. Майнерами могут стать все желающие. Для этого им нужны специализированные компьютеры и программное обеспечение.
Что, если Петя решил сыграть в донжуана и подарить права на свой уникальный тюльпан не только Маше, но еще Оле, Насте и Наташе? В блокчейн-саду это невозможно. В каждый момент времени только один садовник может зарегистрировать транзакцию. Остальные садовники проверяют в своих записях, что у Пети действительно есть один тюльпан, подтверждают транзакцию и копируют эту запись в свои блокноты.
Но что мотивирует майнеров регистрировать новые транзакции? За поддержание работы сети майнеры получают награду.
Н — награда
Как правило, это комиссии от всех участников транзакций, записанных в блоке, и вознаграждение от самой сети. Сеть генерирует это вознаграждение по определенному алгоритму.
Зачем садовникам следить за порядком в своем блокчейн-саду? Ответ прост: садовник, который регистрирует транзакцию, получает за это награду. Например, новые луковицы тюльпанов. Их выдает ему ботанический сад, заинтересованный в «тюльпанной лихорадке».
Именно так происходит обычно с криптовалютами: награда — это определенное количество самих криптомонет. Они возникают буквально из воздуха и попадают на счет майнера. Так происходит выпуск новых единиц виртуальных денег, и общее количество виртуальной валюты увеличивается. Но при этом чаще всего есть ограничение: когда сумма монет достигает определенного максимума, их выпуск прекращается. Дальше майнеры могут работать только за вознаграждение от участников.
Это пример цепочки блокчейна: каждый блок содержит время и результат всех предыдущих транзакций. Алгоритм настроен так, что каждые 10 минут какой-то майнер добавляет к цепи новый блок и добывает 5 новых единиц криптовалюты.
Но кто именно из множества майнеров завоюет право добавить блок и получить за него вознаграждение? Для этого большинство блокчейн-сетей генерируют специальные задачи.
З — задачи
Предположим, Петя объявляет конкурс среди садовников. Он придумывает для них математическую задачу — и кто первый найдет решение, тот и добавит следующую запись в блокнот. Счастливчику, умеющему считать лучше всех, Петя обещает подарить луковицу. И еще одну ему подарит ботанический сад — как плату за труды.
Вероятность удачи для майнера — что именно он решит предложенную сетью математическую задачу первым, присоединит блок и получит за это вознаграждение — чаще всего зависит от мощности его оборудования. Чем производительнее его компьютеры, тем больше шансы заработать.
Куда и как именно майнеры и участники транзакций получают переводы? Для этого они используют анонимные цифровые кошельки.
К – кошелек
Кошелек — это специальный идентификатор. В нем хранится запись о состоянии счета участника (и это не обязательно деньги, а любые активы). Кошелек позволяет также узнать всю историю транзакций конкретного участника.
Чаще всего такие кошельки анонимны — они не позволяют узнать, кто именно принимает или отправляет с него активы.
В большинстве блокчейн-садов и садовники, и владельцы цветов играют в маскарад. Их истинные имена неизвестны. То есть никто не знает, что под маской льва скрывается именно Петя, а под костюмом бабочки — Маша.
В этом есть и опасность. Если владелец кошелька, например, забудет его номер, то никак не сможет доказать, что счет принадлежит именно ему. Все, что хранилось в кошельке, окажется потерянным навсегда.
Данные электронных кошельков и транзакции в блокчейне защищены шифрованием.
Ш — шифрование
Как гарантировать, что информация о транзакциях и состоянии кошелька будет верной, полной и конфиденциальной? Как в условиях анонимности получить доступ к своим активам? Существует целая наука о том, как решать эти задачи, — криптография. Шифрование — один из ее методов.
В блокчейн-сетях покупатель и продавец актива подтверждают транзакцию с помощью криптографических ключей — специальных уникальных цифровых кодов.
«Лев» Петя, передавая права на тюльпаны «бабочке» Маше, сообщает садовникам, сколько своих цветов он отдает Маше, и Машин адрес, куда эти тюльпаны надо доставить, — в блокчейне это называется «открытый ключ». А у Маши появляется сгенерированный ботаническим садом «закрытый ключ»: он позволяет только ей открыть хранилище с теперь уже ее тюльпанами.
Угадать последовательность символов цифрового кода криптографических ключей практически невозможно. Это делает технологию блокчейн одной из лучших для финансовых транзакций. Но в то же время уже были случаи взлома кошельков, поэтому их лучше подключать к сети только на время проведения транзакций, а в остальное время хранить офлайн.
Особенности технологии распределенных реестров
- Актив может быть любым: например, акции, цифровые токены, права на недвижимость, золото или книги.
- Транзакции проходят практически мгновенно, но на их подтверждение может потребоваться время. Какое именно — определяет алгоритм консенсуса конкретной блокчейн-сети.
- Сделки конфиденциальны и анонимны: покупатель указывает только номер своего криптокошелька.
- Комиссии минимальны, поскольку вместо централизованных посредников транзакции регистрируют майнеры. Комиссии — это их вознаграждение за поддержку работы блокчейн-сети. Но майнеров обычно очень много и конкуренция между ними высока — это и позволяет удерживать комиссии на низком уровне.
- Права покупателей надежно защищены: отменить или изменить уже заключенные сделки невозможно. Если вы действительно приобрели что-то — например, луковицы тюльпанов или квартиру, — никакой мошенник не сможет доказать, что они принадлежат ему. Все сделки зафиксированы в цепочке блоков.
- Информация надежно хранится, поскольку история всех операций записана в блокчейне и распределена по всем участникам сети. Каждый блок содержит информацию обо всех предыдущих операциях «с начала времен».
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.
- Разнообразие алгоритмов консенсуса блокчейна:
Proof-of-Work (PoW)
Proof-of-Stake (PoS)
Delegated Proof-of-Stake (DPoS)
Leased Proof-of-Stake (LPoS)
Proof-of-Authority (PoA)
Proof-of-Importance (PoI)
Proof-of-Space (PoSpace)
Proof-of-Space-Time (PoST)
Proof-of-Elapsed-Time (PoET)
Proof-of-Burn (PoB).
Proof-of-Work (PoW)
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.
Proof-of-Stake (PoS)
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.
Резюме:
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. А у нас с вами, есть инновационная игра-ДоСтаТок, присоединяйтесь к кругу друзей и единомышленников.
