Blockchain konsensus odnosi się do porozumienia między uczestnikami sieci blockchain co do aktualnego stanu blockchaina. Ten mechanizm konsensusu ma kluczowe znaczenie dla bezpiecznego działania technologii blockchain i jest podstawą zaufania do sieci.
Istnieje kilka rodzajów algorytmów konsensusu stosowanych w technologii blockchain, z których każdy ma swoje unikalne cechy i kompromisy. Przyjrzyjmy się najczęściej używanym algorytmom konsensusu i wyjaśnijmy, co sprawia, że każdy z nich jest wyjątkowy.
Dowód pracy (PoW)
Proof of Work to oryginalny algorytm konsensusu stosowany w technologii blockchain, po raz pierwszy zaimplementowany w blockchainie Bitcoin. W PoW uczestnicy rywalizują o rozwiązanie trudnej łamigłówki matematycznej, a pierwszy, który ją rozwiąże, może dodać kolejny blok do łańcucha bloków. Ten proces nazywa się wydobywaniem, a górnik jest nagradzany pewną liczbą tokenów za swój wysiłek.
Zalety:
• PoW jest bezpieczny i przez lata okazał się niezawodnym mechanizmem konsensusu.
• Jest odporny na ataki 51%, w których pojedynczy podmiot kontroluje ponad 50% mocy wydobywczej i może manipulować łańcuchem bloków.
Niedogodności:
• PoW jest energochłonny i wymaga dużej mocy obliczeniowej, co prowadzi do wysokiego śladu węglowego i wysokich kosztów dla górników.
• Sieć może być powolna i przeciążona, co prowadzi do wysokich opłat transakcyjnych i długiego czasu potwierdzenia.
Dowód stawki (PoS)
Proof of Stake (PoS) to rewolucyjny mechanizm konsensusu, który pozwala sieci blockchain na osiągnięcie konsensusu w sprawie transakcji bez potrzeby intensywnej mocy obliczeniowej. Pomyśl o tym jako o sprawiedliwszej i bardziej zrównoważonej alternatywie dla Proof of Work (PoW). W PoS walidatorzy są wybierani do walidacji transakcji na podstawie wielkości posiadanych przez nich udziałów w sieci. Im większy udział ma walidator, tym większe są szanse, że zostanie wybrany do walidacji bloku transakcji. Oznacza to, że w przeciwieństwie do PoW, gdzie walidacja opiera się na mocy obliczeniowej, w PoS walidacja opiera się na własności.
Zalety
• PoS jest znacznie bardziej energooszczędny niż PoW, zmniejszając emisję dwutlenku węgla i koszty dla uczestników.
• Transakcje są przetwarzane znacznie szybciej i po niższych kosztach w porównaniu z PoW.
Niedogodności
• PoS jest podatny na ataki typu „nic nie grozi”, w przypadku których walidatorzy nie mają motywacji do uczciwego działania, ponieważ nie mogą nic stracić, biorąc udział w ataku.
• Jest również podatny na centralizację, gdzie niewielka grupa uczestników kontroluje dużą część obstawionych tokenów iw związku z tym ma znaczną kontrolę nad siecią.
Delegowany dowód własności (DPoS)
Delegated Proof of Stake (DPoS) to odmiana mechanizmu konsensusu Proof of Stake (PoS), który jest używany w niektórych sieciach blockchain. W systemie DPoS posiadacze tokenów głosują na ograniczoną liczbę delegatów, którzy są odpowiedzialni za walidację transakcji i dodawanie nowych bloków do łańcucha bloków.
Zalety
• DPoS jest szybszy i wydajniejszy niż PoW i PoS, a czas przetwarzania transakcji mierzony jest w sekundach.
• Jest bardziej demokratyczny niż PoS, ponieważ świadkowie są wybierani przez interesariuszy, co czyni sieć bardziej zdecentralizowaną.
Niedogodności
• Nadal jest podatny na centralizację, ponieważ świadkowie mogą tworzyć kartele i zmawiać się, aby kontrolować sieć.
• DPoS może być również narażony na cenzurę, ponieważ świadkowie mają możliwość blokowania transakcji, co prowadzi do potencjalnej cenzury sieci.
Bizantyjska tolerancja błędów (BFT)
Byzantine Fault Tolerance (BFT) to termin używany w systemach rozproszonych do opisania zdolności systemu do prawidłowego funkcjonowania, nawet jeśli niektóre jego komponenty są wadliwe lub naruszone. W kontekście technologii blockchain BFT odnosi się do zdolności sieci blockchain do osiągnięcia konsensusu w sprawie transakcji, nawet jeśli niektóre jej węzły działają złośliwie lub zawodzą.
Istnieje kilka różnych algorytmów, które można wykorzystać do osiągnięcia BFT w sieci blockchain, w tym Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) i Delegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT). Algorytmy te wykorzystują różne techniki, takie jak głosowanie i replikacja, w celu osiągnięcia konsensusu w sprawie transakcji, nawet w obecności wadliwych lub zagrożonych węzłów.
Zalety
• BFT jest szybki i wydajny, a transakcje są potwierdzane w czasie rzeczywistym.
• Jest bezpieczny i odporny, ponieważ może tolerować awarię nawet jednej trzeciej uczestników sieci i nadal utrzymywać konsensus.
Niedogodności
• BFT nadaje się tylko do autoryzowanych sieci blockchain, ponieważ wszyscy uczestnicy muszą być znani i zaufani.
• Jest podatny na cenzurę, ponieważ uczestnicy posiadający znaczną siłę głosu mogą blokować transakcje i manipulować siecią.
Inne popularne mechanizmy konsensusu blockchain obejmują:
Dowód aktywności (PoA)
Proof of Activity (PoA) to hybrydowy mechanizm konsensusu, który łączy elementy Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS) w celu zabezpieczenia sieci blockchain. W PoA bloki są tworzone poprzez połączenie wydobywania (PoW) i sprawdzania poprawności przez udziałowców (PoS). Część procesu PoW polega na tym, że górnicy rozwiązują złożone problemy matematyczne w celu weryfikacji transakcji i dodania ich do łańcucha bloków. Część PoS obejmuje udziałowców, którzy posiadają określoną ilość tokenów sieci, sprawdzając poprawność bloków wyprodukowanych przez górników.
Dowód ważności (PoI)
Dowód ważności (PoI) to mechanizm konsensusu stosowany w niektórych sieciach blockchain w celu określenia, które węzły mają prawo do sprawdzania poprawności transakcji i dodawania ich do łańcucha bloków. W przeciwieństwie do Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS), PoI bierze pod uwagę nie tylko moc obliczeniową lub zasoby tokenów, ale także inne czynniki, które pokazują znaczenie węzła dla sieci. W PoI każdemu węzłowi przypisuje się ocenę ważności, która uwzględnia różne czynniki, takie jak liczba posiadanych przez węzeł tokenów, częstotliwość i wartość transakcji dokonywanych przez węzeł oraz ogólna aktywność sieci. Węzły o wyższych wynikach ważności są częściej wybierane do sprawdzania poprawności transakcji i dodawania bloków do łańcucha bloków.
Dowód pojemności (PoC)
Proof of Capacity (PoC) to mechanizm konsensusu stosowany w niektórych sieciach blockchain do sprawdzania poprawności transakcji i dodawania ich do blockchaina. W przeciwieństwie do Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS), które opierają się odpowiednio na mocy obliczeniowej i posiadanych tokenach, PoC wykorzystuje miejsce na dysku twardym węzła, aby określić jego zdolność do sprawdzania poprawności transakcji. Główną zaletą PoC jest to, że zmniejsza zużycie energii w porównaniu z PoW, ponieważ opiera się raczej na pamięci masowej niż na mocy obliczeniowej. Jednak sprawia to również, że PoC jest bardziej podatny na centralizację, ponieważ węzły o większej pojemności dysku twardego mogą mieć przewagę nad mniejszymi węzłami.
Dowód spalenia (PoB)
Proof of Burn (PoB) to mechanizm konsensusu używany w niektórych sieciach blockchain do sprawdzania poprawności transakcji i dodawania ich do blockchaina. W PoB węzły „spalają” lub niszczą określoną ilość tokenów, skutecznie usuwając je z obiegu, aby zademonstrować swoje zaangażowanie w sieć i zwiększyć swoje szanse na wybranie do walidacji transakcji. Ideą PoB jest to, że węzły, które są skłonne poświęcić swoje tokeny, aby zabezpieczyć sieć, są bardziej uczciwe i godne zaufania. Kiedy węzeł spala tokeny, otrzymuje proporcjonalną ilość „mocy wydobywczej”, która określa jego szanse na wybranie do walidacji transakcji i dodawania bloków do łańcucha bloków.
Bottomline
Koncepcja konsensusu jest kluczowym aspektem każdego systemu blockchain. Różne mechanizmy konsensusu, takie jak Proof of Work, Proof of Stake, Delegated Proof of Stake i inne, odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa, decentralizacji i wydajności sieci blockchain. Każdy mechanizm konsensusu ma swoje unikalne cechy i kompromisy, co sprawia, że ważne jest, aby użytkownicy dokładnie ocenili swoje opcje przed wyborem odpowiedniego dla swoich potrzeb. Wraz z trwającą ewolucją technologii blockchain prawdopodobne jest, że w przyszłości pojawią się nowe i ulepszone mechanizmy konsensusu, jeszcze bardziej poszerzając możliwości systemów zdecentralizowanych.
Źródło: https://www.cryptopolitan.com/explained-types-of-blockchain-consensus/