Алгоритми досягнення консенсусу в блокчейні
- 1. Що таке алгоритми консенсусу? Навіщо вони потрібні?
- 2. Що таке proof-of-work?
- 3. Що таке proof-of-stake?
- 4. Який алгоритм консенсусу кращий: proof-of-work чи proof-of-stake?
- 5. Чому Ethereum перейшов на proof-of-stake, а біткоїн - ні?
- 6. Які ще алгоритми консенсусу існують?
- 7. Чи будуть виникати нові алгоритми консенсусу в майбутньому?
Можливо, вам уже знайомі такі терміни, як proof-of-work або proof-of-stake. Якщо ні, не впадайте у відчай - у цій статті редакція сайту ITstatti.in.ua детально пояснить, що таке алгоритм досягнення консенсусу в блокчейні, розгляне його види та відповімо на найпопулярніші запитання, які цікавлять новачків.
Що таке алгоритми консенсусу? Навіщо вони потрібні?
Будь-який блокчейн заснований на децентралізованому прийнятті рішень. Тому для його функціонування необхідно виробити набір формальних правил, які можуть бути корисними для розв'язання можливих конфліктів між учасниками та підтвердження транзакцій у мережі. Такий набір формальних правил і є алгоритмом консенсусу. Таким чином, будь-який алгоритм перевіряє, чи виконано умови і чи можна підтвердити конкретну операцію. Ефективний механізм консенсусу дає змогу максимально швидко верифікувати транзакції, при цьому практично мінімізуючи ризики неправомірного втручання в блокчейн або фальсифікації угод.
Що таке proof-of-work?
Proof-of-work - це історично перший і один із найпопулярніших механізмів консенсусу в блокчейні. Зокрема, він використовується біткоїном, а також іншими криптовалютами: Litecoin, Monero, Dogecoin тощо. Proof-of-work перекладається як «доказ роботи».
Про яку роботу йдеться?
Комп'ютери різних користувачів намагаються розв'язати задачу, і той, хто першим знайшов правильну відповідь - отримує винагороду. Ба більше, задачу підбирають таким чином, щоб розв'язати її було складно, а перевірити - легко. Що більше обчислювальних потужностей у конкретного користувача, то вища ймовірність розв'язати її успішно. Одна з головних цілей алгоритму proof-of-work - запобігти «атаці 51%», коли зловмисники намагаються захопити контроль над більшою частиною мережі, щоб підтвердити свої незаконні транзакції.
Алгоритми консенсуса в блокчейні Proof-of-work
Переваги:
- Максимальна надійність;
- Висока децентралізація;
- Можливість отримання додаткового прибутку майнерами.
Недоліки:
- Низька швидкість підтверждення транзакцій;
- Порівняно висока вартість;
- Значні витрати електроенергії.
Використовується наступними криптовалютами:
Bitcoin, Litecoin, Monero, Dogecoin ат інші.
Що таке proof-of-stake?
Proof-of-stake - це новіший і один із найпопулярніших алгоритмів консенсусу в останні роки. Так, головний альткоїн Ethereum нещодавно завершив перехід на нього внаслідок злиття блокчейнів під назвою Merge. Інші криптовалюти, що використовують proof-of-stake: Cardano, Avalanche, Solana, Polkadot тощо. Загалом майже всі сучасні проєкти, що спеціалізуються на досягненні максимальної масштабованості та продуктивності, покладаються на цей алгоритм.
Proof-of-stake перекладається як «доказ частки». Це означає, що ймовірність підтвердження певного блоку залежить від частки токенів, контрольованих певним користувачем, а не від роботи з розв'язання завдань, як у випадку з proof-of-work. Proof-of-stake є кращим для великих власників криптовалюти, оскільки вони отримують додаткові можливості нарощувати свої активи без додаткових інвестицій. Прихильники захисту довкілля також активно сприяють використанню цього алгоритму, оскільки він не потребує значних обчислювальних потужностей і непропорційного використання енергії.
Алгоритми консенсуса в блокчейні Proof-of-stake
Переваги:
- Висока швидкість та низька вартість підтверждення транзакцій;
- Висока енергоефективність;
- Не потребує спеціального та дорогого обладнання.
Недоліки:
- Більш низький рівень надійності та стабільності;
- Надмірний вплив валідаторів з більшо часткою токенів;
- Стейкінг вимагає вилучення коштів з активного обігу на визначений час.
Використовується наступними криптовалютами:
Ethereum 2.0, Cardano, Avalanche, Solana, Polkadot тощо.
Який алгоритм консенсусу кращий: proof-of-work чи proof-of-stake?
Однозначної відповіді на це питання немає: все залежить від цілей конкретного блокчейна і пріоритетів учасників мережі.
Чому Ethereum перейшов на proof-of-stake, а біткоїн - ні?
Ethereum виконує функції провідного блокчейна для децентралізованих додатків і смарт-контрактів. Тому для нього питання швидкості роботи та масштабованості є ключовими. Біткоїн є найбільш децентралізованою і стабільною криптовалютою, що виконує функції «цифрового золота». Розробники ВТС ніколи не підтримають перехід на алгоритм, що негативно позначається на децентралізації та стабільності системи. А підвищення швидкості транзакцій і зниження їхньої вартості досягається за рахунок рішень «другого рівня»: таких як Lightning Network.
Які ще алгоритми консенсусу існують?
На даний момент їх безліч. Зокрема, за даними Hackernoon, одні з найпопулярніших включають:
- proof-of-authority: транзакції підтверджуються певними акаунтами, які використовують спеціальне програмне забезпечення, процес повністю автоматизований;
- proof-of-weight: використовує інший критерій замість частки токенів для вибору валідаторів: наприклад, репутацію учасників (proof-of-reputation як різновид proof-of-weight);
- proof-of-elapsed-time: застосовується в тих блокчейнах, де користувачі мають ідентифікувати себе перед участю у валідації - далі ймовірність розподіляється між усіма такими учасниками.
На даний момент існує понад 30 порівняно популярних консенсус-алгоритмів.
Чи будуть виникати нові алгоритми консенсусу в майбутньому?
Так, безумовно. У міру появи інноваційних технологій і нереалізованих потреб до підтвердження транзакцій у нових умовах, розробники будуть змінювати поточні алгоритми і пропонувати принципово інші рішення.
Читайте також - Що таке пилова атака.
Вітаю всіх на нашому інтернет-журналі. Я - Вольдемар Воронцовський. Цей матеріал написаний і опублікований одним з наших авторів (експертом у своїй справі). За кожною статтею стоїть досвідчений співробітник нашої команди, який перевірив матеріал на помилки і актуальність. Познайомитися з нами можна в розділі - «Редакція сайту».