Wyjaśnienie dowodu działania: algorytm hybrydowego konsensusu

Kryptowaluty stają się coraz bardziej popularne i stają się coraz bardziej powszechne dzięki roli, jaką odegrały już w decentralizacji wszystkiego, od finansów po publikacje i transport; a wiele innych branż również widzi w przyszłości jakiś rodzaj łańcucha bloków i kryptowalut.

Chociaż zdecentralizowane księgi publiczne były przełomowe i mają wszelkie szanse, aby znacząco zmienić świat, jaki znamy, jedyną wspólną cechą każdego łańcucha bloków jest bezpieczny, funkcjonalny i wydajny algorytm konsensusu.

Oczywiście, jak mówią, istnieje więcej niż jeden sposób na oskórowanie kota, a także więcej niż jeden sposób na zbudowanie algorytmu konsensusu.

Zaczęło się od Proof of Work

Dowód górnictwa pracy

Najpopularniejszym algorytmem konsensusu i tym, który jest najczęściej omawiany, jest algorytm Proof-of-Work (PoW) używany przez Bitcoin i wiele innych kryptowalut. Dowód pracy robi dwie rzeczy dla sieci Bitcoin. Zapewnia, że ​​każdy kolejny blok jest tym jedynym prawdziwym i dokładnym blokiem, i utrzymuje łańcuch bloków w stanie konsensusu, unikając potencjalnych rozwidleń ze strony silnych grup, które mogą nie mieć na uwadze najlepszego interesu monety.

W dowód zgodności pracy wszyscy górnicy w sieci rywalizują o to, aby jako pierwsi ukończyć niezwykle trudną zagadkę kryptograficzną. Kiedy im się powiedzie, mogą dodać następny blok i zestaw transakcji do łańcucha bloków. Za swoje wysiłki otrzymują w nagrodę określoną liczbę Bitcoinów, a także opłaty transakcyjne związane z tym blokiem. Obecnie liczba ta wynosi 12,5 Bitcoina i zmniejsza się o połowę mniej więcej co 4 lata.

To prawdziwe arcydzieło technologii, ale nie jest doskonałe ani nie zawsze jest niezawodne.

Jednym z najczęstszych zarzutów dotyczących Bitcoina są ogromne ilości zasobów (a mianowicie mocy obliczeniowej i energii elektrycznej), które są zużywane podczas wydobywania bitcoinów. Powszechnie wiadomo również, że sieć Bitcoin nie skaluje się dobrze, zezwalając tylko na 7 transakcji na sekundę i tworząc nowy blok tylko raz na 10 minut. Wreszcie istnieją problemy z centralizacją w Bitcoin, ponieważ większość mocy mieszania w sieci jest w posiadaniu niewielkiej liczby górników lub współpracujących grup wydobywczych

Bitcoin był pierwszym blockchainem i przedstawił nam możliwości związane ze zdecentralizowaną księgą publiczną. Nie oznacza to, że kiedykolwiek miał być doskonały, ani że nie ma lepszych sposobów na wprowadzenie algorytmu konsensusu. Sposoby, które wymagają mniej zasobów, są bardziej skalowalne i mniej podatne na niezamierzoną centralizację

Przedstawiamy Proof of Stake

Dowód kopania udziałów

Dowód stawki (PoS) jest najczęściej używanym algorytmem konsensusu po proofie pracy. Peercoin była pierwszą monetą, która wprowadziła dowód stawki, a następnie Blackcoin i NXT. Ethereum obecnie opiera się na dowodzie pracy, ale planuje przejście na dowód stawki na początku 2018 r. O nazwie „Protokół Caspera”.

Dowód stawki rozwiązuje problem wykorzystania zasobów, ponieważ nie wykorzystuje górników do rozwiązywania złożonych zagadek. Zamiast tego używa walidatorów, czyli podmiotów, które posiadają monety (udział w systemie) i są w stanie udowodnić transakcje i bloki na podstawie ich „udziału” w systemie.

W dowodzie stawki walidatory otrzymują tylko opłaty transakcyjne sieci, nie ma wypłat z wydobycia. Szansa na wybranie do stworzenia kolejnego bloku w łańcuchu zależy od ilości monet posiadanych przez walidatora. Więcej monet oznacza większą zmianę do wyboru. Tak więc osoba z 5000 monet jest pięć razy bardziej prawdopodobne, że zostanie wybrana do stworzenia następnego bloku niż osoba z 1000 monet.

Po utworzeniu bloku jest on następnie zapisywany w łańcuchu bloków, zazwyczaj przez system do podpisywania nowo utworzonych bloków. Istnieją różne sposoby radzenia sobie z tym problemem, ale wszystkie dotyczą tego samego problemu.

Jak powstrzymać walidator przed utworzeniem dwóch bloków po wybraniu i zebraniu dwóch zestawów opłat transakcyjnych? A jeśli o to chodzi, co powstrzymuje sygnatariusza przed podpisaniem obu bloków? Ten problem jest znany jako problem „Nic nie jest zagrożone”. Zasadniczo oznacza to, że osoba, która nie ma nic do stracenia, nie ma nic, co mogłoby powstrzymać ją od niewłaściwego lub złego zachowania.

Jednym z rozwiązań tego problemu jest zablokowanie postawionych monet. Jeśli następnie interesariusz spróbuje utworzyć dwa bloki lub spróbuje rozwidlić łańcuch bloków, te zablokowane monety mogą zostać spalone.

Dowód konsensusu palika również cierpi z powodu pewnego rodzaju centralizacji, w ramach której osoby, które wcześnie przyjmują system, mają zazwyczaj znacznie większy „udział” w systemie niż ci, którzy przychodzą później. Oznacza to, że otrzymują większą część opłat za tworzenie bloków, co często zniechęca nowicjuszy do samodzielnego budowania „udziału” w systemie..

Dowód działalności – podejście hybrydowe

Podejście Proof of Activity było zalecane w a papier napisany przez czterech autorów – w tym Litecoin Creator Charlie Lee – i został opublikowany w grudniu 2014 r. w biuletynie ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review. Jak stwierdzono w streszczeniu:

Proponujemy nowy protokół dla kryptowaluty, który opiera się na protokole Bitcoin, łącząc jego komponent Proof of Work z systemem typu Proof of Stake. Nasz protokół Proof of Activity zapewnia dobre zabezpieczenie przed możliwymi praktycznymi atakami na Bitcoin i ma stosunkowo niską karę w zakresie komunikacji sieciowej i przestrzeni dyskowej.

Protokół proof of work został stworzony, aby uniknąć potencjalnego problemu zwanego „tragedią dobra wspólnego” w Bitcoinie, w którym górnicy zaczynają działać wyłącznie we własnym interesie, rujnując skądinąd bezpieczny system. Wysunięto teorię, że może się to zdarzyć w przypadku bitcoinów, gdy znikną nagrody za wydobycie (po wydobyciu wszystkich 21 milionów monet) lub potencjalnie nawet wcześniej, gdy nagrody stają się coraz mniejsze, a górnicy zasadniczo otrzymują tylko opłaty transakcyjne.

W dowodzie działalności, jak sugerowano w artykule z 2014 roku, wydobycie zaczyna się najpierw w tradycyjny sposób, a górnicy walczą o to, by jako pierwsi rozwiązać zagadkę i odebrać nagrodę. Różnica polega na tym, że wydobywane bloki nie zawierają transakcji. Są to po prostu szablony z informacjami w nagłówku i adresem nagrody za wydobycie.

Gdy ten prawie pusty blok zostanie wydobyty, system przełącza się na protokół proof of palik. Informacje nagłówka służą do wybierania losowej grupy walidatorów do podpisywania bloku. Są to posiadacze monet (udziałowcy) i im większy udział ma walidator, tym większa szansa, że ​​zostaną wybrani do podpisania nowego bloku. Gdy wszystkie wybrane walidatory podpiszą blok, staje się on rzeczywistą częścią łańcucha bloków.

Jeśli po określonym czasie blok pozostaje niepodpisany przez niektóre z wybranych walidatorów, jest odrzucany jako niekompletny i używany jest następny wygrywający blok. Walidatory są ponownie wybierane i trwa to do momentu podpisania zwycięskiego bloku przez wszystkich wybranych walidatorów. Opłaty sieciowe są dzielone między wygrywającego górnika i weryfikatorów, którzy podpisali blok.

Czy dowód działania jest lepszy?

Dowód działalności był krytykowany, ponieważ nadal wymaga dość dużej ilości zasobów na fazę wydobycia. Sugerowano również, że nic nie stoi na przeszkodzie, aby walidator mógł podwójnie podpisać.

Jednym z czynników, który sprawia, że ​​ten system jest bezpieczniejszy, jest prawdopodobieństwo, że 51% ataku spadnie prawie do 0%, ponieważ udany atak wymagałby, aby ta sama osoba lub grupa kontrolowała 51% hashrate wydobycia dla PoW ORAZ większość monety w systemie dla POS.

Niektórzy założyli, że ta hybryda dowodu pracy i dowodu stawki była po prostu okresem przejściowym, gdy moneta przełączana z jednego protokołu na drugi, ale jest to fałszywe, ponieważ dowód działania jest faktycznym algorytmem konsensusu samym w sobie, stworzonym specjalnie aby zwiększyć bezpieczeństwo Bitcoin lub podobnych kryptowalut.

Kto korzysta z dowodu aktywności?

Obecnie są tylko dwie monety, które udało mi się zlokalizować, i które używają protokołu hybrydowego dowodu aktywności. Decred to jeden i Espers jest inny. Oba używają wariacji na temat dowodu aktywności, gdzie każdy blok używa PoW lub PoS.

Tyczenie pozostaje aktywne zawsze, gdy używany jest PoS, i staje się nieaktywne dla tych bloków, które są wybrane jako PoW. Jeśli chodzi o ceny rynkowe, Decred (DCR) osiągnął znacznie lepszą wydajność w porównaniu z Espers (ESP) i wydaje się, że jest dalej w fazie rozwoju, ponieważ obejmuje obsługę inteligentnych kontraktów, atomowych swapów i Lightning Network.

Na zakończenie

Aby uchronić się przed możliwością ataku 51%, protokół dowodu aktywności wydaje się dobrym wyborem. Oferuje zalety obu najczęściej używanych algorytmów konsensusu, a hybryda jest bezpieczniejsza niż każdy z nich oddzielnie.

Wadą jest to, że chociaż dowód działalności zapewnia korzyści zarówno w postaci dowodu pracy, jak i dowodu udziału, ma również wady obu – to jest duże wykorzystanie zasobów i możliwość próby podwójnego podpisania transakcji przez interesariusza.

Mimo to do tej pory tylko dwie monety zdecydowały się na użycie dowodu działalności, co wskazuje, że jest to trudne do wdrożenia lub nie zapewnia wystarczających korzyści, aby przeważyć nad wadami. Decred jest najlepszym przykładem używanego protokołu konsensusu i sam jest hybrydą hybrydy.

Wydaje się jednak, że radzi sobie dobrze na rynku, ponieważ radzi sobie dobrze pod względem cen w USD, a nawet lepiej w porównaniu do BTC. Jest to 41 co do wielkości moneta pod względem kapitalizacji rynkowej na początku kwietnia 2018 r., Mierzona przez Coinmarketcap.com, co wskazuje, że ma za sobą silną społeczność.

Obrazy za pośrednictwem Fotolia

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me