< >

Обзор механизмов консенсуса блокчейна

Криптовалюты используют распределённые реестры или блокчейны для записи информации, в первую очередь об остатках по счетам для передачи значений внутри платформ (таких как биткоин и большинство других криптовалют), хотя эта функция не ограничивается передачей денег и может включать запись любой информации.

Необходимым условием для функционирования блокчейна является консенсус или коллективное согласие участников сети по содержимому реестра: вместо того, чтобы создавать центральную власть, которая хранила бы записи о всех счетах централизованно, криптовалюты разделяют эту функцию между всеми пользователями системы. Методы достижения консенсуса определяют безопасность и экономические параметры протокола. Предлагаем ознакомиться с пятью наиболее распространёнными методами достижения консенсуса в криптовалютах:

Proof of Work (PoW)

Proof of work – это первый метод достижения распределённого консенсуса, который впервые в мире криптовалют применил Сатоси Накомото. Многие криптовалюты последовали по этому пути, включая Ethereum. В PoW все компьютеры сети занимаются обеспечением безопасности блокчейна (в экосистеме биткоина и многих других криптовалют они известны как майнеры). Они решают задачи, представляющие собой математические функции – хеш. Это простейшая задача (для компьютера), но она подразумевает постоянное повторение одних и тех же операций, и поэтому требует значительных вычислительных мощностей. Компьютеры соревнуются за нахождение хеша, обладающего определёнными свойствами. Компьютер, который первым находит решение – доказательство того, что он выполнил необходимую работу – получает возможность добавить новый блок транзакций в блокчейн. За это майнер получает порцию свежевыпущенных биткоинов (сейчас это 12,5 BTC за блок) и небольшую комиссию, которую пользователи уплачивают за отправку транзакций.

PoW работает согласно принципу: добавление набора новых транзакций в блокчейн обходится дорого, при этом проверить правильность этих транзакций очень легко благодаря прозрачной природе реестра. Майнеры совместно подтверждают правильность целого блокчейна, а транзакция не считается полностью подтверждённой, пока не будет добавлено несколько новых блоков после блока, содержащего данную транзакцию. Если злоумышленник попытается потратить монеты нечестным путём, остальная часть сети будет игнорировать его транзакции.

Впрочем, есть один способ обмануть сеть. Для этого мошенник должен обладать огромными вычислительными мощностями, которые позволят ему майнить блок за блоком и выигрывать в соревновании по майнингу блоков длительное время. Такая операция называется «атакой 51%», поскольку для её осуществления злоумышленник должен обладать более чем половиной хеш-рейта сети. В реальности ни один из майнеров не может получить такую долю вычислительных мощностей. Поэтому попытка осуществления подобной атаки 1) требует огромных затрат (на оборудование и электроэнергию + отсутствие наград за блоки, которые будет производиться в неправильном блокчейне) 2) имеет крайне низкие шансы на успех. Поэтому майнерам выгоднее оставаться честными.

Proof of Stake (PoS)

Из-за высоких требований к вычислительным мощностям PoW дорого обходится и требует больших энергозатрат. Была создана целая отрасль, занимающаяся разработкой и производством чипов для PoW-майнинга. Proof of stake – это альтернативный подход, который стал популярен в последние годы и который не требует специального оборудования. В случае с PoW хеш-рейт отдельного участника определяет вероятность добавления следующего блока транзакций в блокчейн этим участником. В PoS эту вероятность определяет доля участника в общем объёме монет. Таким образом, каждый узел сети привязан к определённому адресу, и чем больше монет содержит этот адрес, тем выше вероятность добавления следующего блока этим узлом. Как в лотерее: победитель определяется случайно, но чем больше у вас монет (лотерейных билетов), тем выше ваши шансы на победу. Злоумышленник, который захочет получить доступ над сетью, будет вынужден собрать у себя больше 50% монет. Покупка такого объёма монет заставит курс криптовалюты взлететь и сделает атаку непозволительно затратной.

Система PoS впервые была применена криптовалютой Nxt. Поскольку, в отличие от PoW, это не энергоёмкий метод, затраты не должны компенсироваться так, как это происходит в случае с биткоином. Таким образом, PoS отлично подходит для платформ с фиксированной эмиссией монет и позволяет им избегать инфляции, возникающей в результате распространения в сети наград за блоки. Этот подход используется большинством платформ, привлекающих финансирование в ходе краудсейла, токены которых распределяются согласно объёму инвестиций. Разбавление основной эмиссии дополнительными монетами не в интересах участников такой системы.

Proof of stake – это хорошо продуманный механизм консенсуса, но он не так часто используется в чистом виде. Его варианты LPoS и DPoS имеют определённые преимущества.

Leased Proof of Stake (LPoS)

В классическом PoS участники, имеющие небольшое число монет, имеют низкие шансы на добавление блока, как и небольшие майнеры с незначительным хеш-рейтом имеют низкие шансы на создание блока биткоина. Могут пройти годы, прежде чем мелкому игроку наконец посчастливится сгенерировать блок. Это значит, что многие держатели токенов, имеющие незначительные балансы, не содержат собственные узлы, а обслуживание сети осуществляется небольшим числом крупных игроков. Поскольку безопасность сети напрямую зависит от числа узлов, принимающих в ней участие, важно вовлекать мелких игроков.

LPoS достигает этого, позволяя мелким держателям токенов сдавать свои балансы в аренду стековым узлам. Пользователи сохраняют полный контроль над этими средствами и могут переводить или тратить их в любой момент (на этом аренда прекращается). Заёмные монеты увеличивают «вес» стекового узла и его шансы на добавление блока транзакций в блокчейн. Все награды делятся пропорционально между предоставляющими балансы пользователями. Такой подход используется Waves.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Похожий, но всё же отличающийся подход использует BitShares и некоторые другие платформы. В случае с DPoS пользователи выбирают список узлов, которые будут использовать их балансы для добавления блоков транзакций в блокчейн. В этот процесс вовлечены все пользователи, хотя они могут и не получать награды, как в LPoS. Держатели монет также могут голосовать за изменение параметров сети, таким образом реализуя своё право собственности на сеть.

Proof of Importance (PoI)


Последний вариант механизма консенсуса – это PoI. Первой криптовалютной платформой, реализовавшей этот метод, стал NEM. В случае с PoI имеет значение не только остаток по счёту пользователя. Механизм консенсуса NEM основан на следующей идее: пользователи должны получать награды не только за хранящиеся у них монеты, но и за продуктивную деятельность в сети. Вероятность добавления блока конкретным пользователем зависит от ряда факторов, включающих остаток по счёту, репутацию (определяется специальной системой) и число транзакций, отправленных или принятых этим адресом. Это позволяет сформировать более полное представление о «полезном» пользователе сети.

Помимо этого, существует много вариаций вышеописанных механизмов. Некоторые платформы комбинируют PoW и PoS, часто используя первый из них для первичного распределения монет и затем переходя на второй для поддержания работоспособности сети. Некоторые используют мастер-узлы в связке с PoW; так делают DASH и Crown.

Во всех этих случаях главная цель консенсуса – обеспечение безопасности сети, преимущественно экономическими мерами. Атаки на сеть должны быть непозволительно затратными, а защита приносить достойное вознаграждение.

Источник: https://blog.wavesplatform.com/review-of-blockchain-consensus-mechanisms-f575afae38f2
Комментарии 0
Вы должны войти на сайт, чтобы разместить свой комментарий.