Алгоритм консенсуса блокчейна — краеугольный камень децентрализации

Каждый блокчейн обладает рядом характеристик и свойств, которые зависят исключительно от проблем, с которыми ему приходится сталкиваться. Эта концепция подразумевает, что мы можем иметь бесконечное количество блокчейнов в зависимости от потребностей людей.

Мы уже много говорили о блокчейне и о консенсусах, но сейчас мы свами, чтобы не повторять концепции, рассмотрим только самые популярные механизмы. Кроме того, мы поймем, как они работают и когда, и почему нам нужен тот или иной механизм, таким образом, мы лучше поймем технологию с практической точки зрения.

Но прежде чем мы перейдем к рассмотрению каждого из алгоритмов, прежде всего необходимо понять, зачем они нам нужны.

Блокчейн — средство организации информации

Рассмотрим блокчейн в нескольких аспектах, которые его характеризуют:

• Новый подход к организации баз данных
• Версионирование всех произошедших изменений
• Расположение данных на блокчейне, в отличие от обработки последнего состояния в учетной системе.

Как вы видите, мы не находим никаких упоминаний о децентрализации. Это связано с тем, что блокчейн сам по себе не организует доверительные отношения в децентрализованной среде. Блокчейн лишь обеспечивает безопасный и гибкий способ организации информации, который в сочетании с алгоритмом консенсуса приводит к созданию особо или полностью децентрализованной системы.

Итог. Технология блокчейн позволяет создавать базы данных, структурированные по принципу блокчейн, в которых хранятся все изменения информации. Но, согласно Coinmarketrate.com, когда нам нужно организовать доверительные отношения в децентрализованной среде, обойти механизм консенсуса невозможно.

Что делает механизм консенсуса?

На самом деле, все очень просто. Слово консенсус указывает на то, что это способ достижения согласия. В децентрализованной системе, где нет общего консенсуса, согласие в конечном итоге исчезнет. Не имеет значения, полностью ли участники систем доверяют друг другу или нет. Все они должны договориться об определенных принципах и функциональных возможностях, которые будут общими для всех. И в этом заключается роль механизма консенсуса.

В настоящее время существует более десятка альтернатив механизмов или алгоритмов консенсуса. Но прежде чем мы рассмотрим самые популярные из них, важно понять две вещи:

1. Пока не существует общепризнанного метода достижения консенсуса.
2. Также не существует одного алгоритма, который был бы лучше другого, все зависит от требований системы.

Типы алгоритмов консенсуса

• Proof-of-Work (PoW — Доказательство работы)

Мы неоднократно рассматривали разницу между двумя наиболее известными алгоритмами консенсуса, но не помешает сделать обзор этих алгоритмов, а также введение в другие, которые мы рассмотрим здесь.

Объяснение этого механизма можно найти в его названии. Чтобы подтвердить транзакции, вам необходимо показать, что вы проделали определенную работу. Эти правила предотвращают атаку на систему путем создания фальшивых транзакций. Чем больше работы вы выполняете, тем больше вероятность того, что вы предложите следующий блок в цепи и тем самым получите вознаграждение.

Учтите, что в этом консенсусе действуют вероятности, а не эмпирические правила. Если у нас один лотерейный билет, а у кого-то десять, это не значит, что мы обречены на проигрыш.

PoW считается самым простым и в то же время самым устойчивым алгоритмом. Он не самый быстрый, но прочный. Эта характеристика отличает его от других форм консенсуса.

Для того чтобы иметь больше шансов на победу, пользователи всегда будут стремиться выполнить больший объем работы. В случае с Bitcoin речь идет об оборудовании для майнинга, что обычно приводит к своеобразной гонке вооружений, в которой они пытаются обладать наибольшей вычислительной мощностью.

• Proof-of-Stake (PoS — Доказательство доли)

Эта система очень похожа на голосование среди акционеров компании, где тот, у кого больше акций, имеет больше полномочий. Поэтому дело не в количестве избирателей, а в том, какой вес они имеют.

Те пользователи, у которых больше всего монет, или акций, имеют наибольший стимул для того, чтобы блокчейн работал должным образом. Кроме того, такая форма консенсуса заботится о том, чтобы обезопасить сеть от всевозможных атак, сбоев, подтверждения фальшивых транзакций и других проблем.

Преимущество алгоритма в том, что это простая система, которая мотивирует валидаторов быть честными. Недостатком является то, что трудно построить систему на основе PoS, которая учитывала бы все возможные сценарии, когда имеет место злонамеренное поведение.

В PoW атака на 51% теоретически возможна, хотя в реальности это не имеет большого смысла для атакующих. Хотя система столкнется с серьезными проблемами, если более половины акционеров вступят в сговор друг с другом, ее конструкция, очевидно, намного сложнее, чем PoW.

На данный момент не существует проверенной временем устойчивой системы на основе PoS в анонимной среде, все они находятся на стадии разработки.

• Delegated Proof-of-Stake (DPoS) (Делегированное доказательство доли)

Основная идея DPoS заключается в том, что каждый пользователь может голосовать за своего делегата — того, кто утверждает транзакции. Как правило, личности этих делегатов известны. Поэтому вы можете выбрать для выполнения этой задачи уважаемых в обществе людей, которые были избраны обычными людьми путем голосования.

Здесь также учитывается количество голосов. Чем больше монет на блокчейне, тем больше влияние на выборы.

Поскольку этот алгоритм имеет ограниченное число валидаторов, он обеспечивает большую пропускную способность и скорость подтверждения транзакций. Лучшим примером этого является BitShares, которая, будучи децентрализованной системой, внедрившей DPoS, способна конкурировать с централизованными системами, такими как Visa или MasterCard. При такой системе достигается компромисс между мощностью и децентрализацией.

• Proof-of-Importance (PoI) (Доказательство важности)

PoI — это как расширенная версия PoS. Помимо учета количества монет у участников, алгоритм распознает поведенческий компонент между ними.

Например, где, когда и как происходит передача монет. Таким образом, вы сможете исключить ситуацию, когда богатые становятся еще богаче. Одной из самых популярных реализаций PoI является NEM.

• Byzantine Fault Tolerance (BFT) (Византийская отказоустойчивость)

Эти алгоритмы в первую очередь направлены на достижение консенсуса в небольшой группе людей. В случае с мультиподписью это всего несколько участников, в BFT — десятки.

BFT имеет смысл, когда все участники процесса знают друг друга и не склонны к изменениям. Хорошим примером является голосование сожителей по вопросу ремонта.

• Federated Byzantine Agreement (FBA) (Федеративное византийское соглашение)

Изначально FBA использовалась компанией Ripple, а затем была усовершенствована компанией Stellar. Этот механизм позволяет достичь консенсуса среди большого количества участников, общее число которых неизвестно.

Каждый участник выбирает доверять ограниченному числу людей, группе, другим участникам, образуя так называемый круг доверия, в котором легко достигается консенсус. В конце концов, кто-то из участников одной группы доверяет другому, что делает возможным консенсус во всей сети.

Можно провести параллель с семенем революции в обществе. Люди распространяют информацию из уст в уста. В результате общество становится увлеченным общей идеей, потому что люди взаимодействуют с различными группами.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели самые популярные механизмы консенсуса, которые были протестированы в реальном мире. Но следует учитывать, что ни один из них не является абсолютно совершенным, и нет универсального решения для частичной или полной децентрализации среды. У каждого из них есть свои плюсы и минусы.

С другой стороны, алгоритмы постоянно обновляются и дополняются различными усовершенствованиями. Иногда они представляют собой смесь нескольких консенсусов, образуя гибрид.

Как видите, творчество в этом секторе имеет жизненно важное значение. И это хорошая новость, потому что блокчейн без консенсуса — это как смартфон без подключения к интернету: он может быть интересен, но быть бесполезным.