Консенсусы-шменсусы
Пришло время разобраться в основополагающей технологии - алгоритме консенсуса, которая связывает между собой блокчейн, майнинг, криптовалюты и все остальное. Для того, чтобы понять и не запутаться в сегодняшней статье, предлагаем освежить память и ознакомиться с главными тезисами из предыдущих постов.
Блокчейн - выстроенная по определенным правилам непрерывная последовательная цепочка блоков, содержащих информацию. Главная цель блокчейна - создание прозрачной, безопасной и постоянно обновляющейся записи информации внутри децентрализованной сети.
Майнинг - процесс, посредством которого выпускаются новые криптовалюты, а также проверяются и добавляются транзакции в блокчейн.
Хэш-функция - математическая функция, которая преобразует массив входных данных произвольной длины в битовый массив определенного размера.
Если данные тезисы вам понятны, предлагаем выяснить наконец-то, что такое алгоритм консенсуса, в противном случае, рекомендуем сначала ознакомиться с предыдущими постами.
В поисках консенсуса
Сам по себе консенсус играет важную роль в нашей жизни. Без него вовлеченные стороны не могли бы приходить к общему решению по важным вопросам.
Представьте, вы со своими друзьями собрались у кого-то дома для просмотра фильма. При отсутствии разногласий по предлагаемому фильму, вы переходите к просмотру. В противном случае, если каждый будет настаивать на своем предложении, вероятнее всего к просмотру вы так и не приступите. Теперь представьте себе, когда решение должны принять тысячи и более людей. Согласитесь, задача усложняется, не так ли?
Так вот, консенсус - это способ разрешения конфликтов при принятии решений внутри группы. Каждый из членов группы предлагает свое решение, но выбирается то, которое по мнению большинства принесет больше пользы. Остальным приходится иметь дело с этим решением, нравится оно им или нет.
Алгоритм консенсуса
Блокчейн-сеть представляет из себя систему, состоящую из огромного количества узлов (нод) между которыми, распределено множество данных и вычислений над ними. Для того, чтобы она была безопасной, децентрализованной, а также в ней соблюдались правила протокола и принимались соглашения по единому значению данных, необходим особый механизм. Вот тут на помощь и приходит алгоритм консенсуса.
Для понимания:
Ноды (от англ. node – «узел») – это компьютеры, подключенные к сети и обеспечивающие ее функционирование. Если быть точным, ноды – это программное обеспечение, позволяющее взаимодействовать с сетью.
Протокол — это правила работы блокчейна, по которым происходит взаимодействие нод сети, передаются данные о транзакциях и подтверждается добыча блока.
Алгоритм консенсуса — это механизм проверки выполнения правил: верны ли балансы и подписи, все ли транзакции корректны.
Основные цели
Содействие единому соглашению
Алгоритмы консенсуса позволяют блокчейнам функционировать, не требуя от участников доверия друг к другу. Также этот механизм содействует принятию единому соглашению между участниками сети, гарантируя, что все обрабатываемые данные действительны и что распределенный реестр обновляется.
Согласование экономического стимула
Поскольку децентрализованная система, такая как сеть блокчейнов, регулирует себя сама по себе, важно согласовать интересы участников, чтобы гарантировать, что она функционирует эффективно. Чтобы сделать это возможным, механизм консенсуса использует экономические стимулы для поощрения пользователей за хорошую работу и наказания за плохую.
Обеспечение справедливости и равенства
Алгоритм консенсуса также отвечает за обеспечение справедливости и равенства между участниками сети. Поэтому любой желающий должен иметь возможность присоединиться к сети, и все должны иметь равные права голоса.
Предотвращение двойных расходов
Двойные расходы - один из самых больших рисков, связанных с цифровыми платежами. Поскольку эта проблема может негативно повлиять на стоимость цифровых активов (и может сделать их бесполезными), алгоритм консенсуса устраняет двойные расходы, гарантируя, что в публичный реестр включаются только проверенные и действительные транзакции.
Обеспечение отказоустойчивости блокчейна
Гарантируя, что блокчейн является отказоустойчивым, а также последовательным и надежным, алгоритм консенсуса позволяет сети продолжать работать даже при возникновении серьезных угроз, сбоев и других инцидентов.
Главные представители
Представляем вам список основных алгоритмов консенсуса
Не будем подробно разбираться в каждом из них, рассмотрим и кратко опишем только два основных представителя, их принципы работы, плюсы и минусы использования.
Proof-of-Work (PoW, "Доказательство работы")
Доказательство работы - это первый жизнеспособный алгоритм консенсуса, который по-прежнему наиболее широко используется. В нем отдельные узлы соревнуются, чтобы найти хэш-функцию, которая представляет список транзакций внутри блока и одноразовый номер, добавленный поверх него. Первый, кто нашел искомое, вознаграждается монетой, а также комиссионными сборами транзакций, включенных в блок. Считается устаревшим алгоритмом.
Плюсы: надежность, безопасность
Минусы: энергозатратность, низкая скорость, плохая масштабируемость
Какие протоколы используют: Bitcoin, Ethereum (до запуска обновления, запустившего многолетний переход на PoS), Litecoin, Dogecoin и многие другие.
Proof-of-Stake (PoS, "Доказательство доли")
PoS является главной альтернативой PoW, которая все чаще используется в блокчейнах. В нем узлы в сети хранят основную валюту протокола и блокируют на некоторое время. Это позволяет им участвовать в полуслучайной лотерее для проверки следующего блока транзакций. Возможность выбора зависит от количества сложенных монет. Узел с депозитом в 1000 монет с большей вероятностью будет выбран, чем узел с 500 монетами. Это может привести к централизации, поскольку узлы с большими пулами денег могут доминировать в сети.
Плюсы: экономия энергии, меньшая ресурсоемкость, высокая скорость и масштабируемость
Минусы: проблема "Nothing at Stake", возможность централизации процесса
Протоколы, которые используют: Cardano, Binance Smart Chain, IOTA, Nano, TRON, TomoChain и др.
Резюме
На рынке присутствует огромное количество различных алгоритмов и их список постоянно пополняется. Каждый из них преследует схожую цель - консенсус в децентрализованной сети. Но к сожалению, пока не найден идеальный вариант. В этом и заключается прелесть сферы - ее постоянное развитие, рождение новаторских идей и нетривиальный подход к решению проблем.
Мы на других площадках: