Алгоритмы консенсуса криптовалют


Published on 14 Aug. 2017
Consensus of crypto

Консенсус-протокол представляет собой процесс, посредством которого сеть компьютеров может дойти к однозначному решению, основной целью которого является уменьшение риска создания альтернативного блокчейна, закрытие сети или цензуры некоторых пользователей. Чаще всего используются таких два протокола: PoW (Proof-of-Work/Доказательство работой) и PoS (Proof-of-Stake/Доказательство владением), за счет которых обеспечивается надежность и устойчивость к цензуре.

Принцип работы

Группа лиц достигает однозначного согласия по поводу существующего состояния распределенной сети - так выглядит процесс консенсуса. В обычных алгоритмах византийского консенсуса, узлы имеют «личности», которые проявляются через цифровые подписи или похожие криптопримитивы, а сам список узлов является известным заранее или меняется редко, но все это предсказуемо, а в биткоин-блокчейне все наоборот.

Участники сети не только вовремя предупреждены, но также они могут свободно подключаться и отключаться от сети. При этом блокчейн, представляя собой децентрализованную сеть, придерживается таких свойств как объективность и устойчивость к цензуре.

Доказательство выполненной работы - PoW (Proof-of-Work)

Proof-of-Work - это принцип защиты систем от злоупотребления такими угрозами как DDoS-атаки (атака на отказ в обслуживании) и рассылка спама. Он базируется на выполнении тяжелых математических задач и имеет возможности легко и быстро проверять результат. Механизм PoW обеспечивает возможность узла сети (нода) проверить, что майнер фактически выполнил расчеты. Этот процесс несет в себе попытку найти хэш заголовка блока, название которого будет соответствовать его уровню сложности.

Эти расчеты могут быть осуществлены только в интерактивном режиме. Сложность устанавливается на таком уровне, что они действительно могут быть сложными, но результаты расчетов остаются простыми.

Каждый блок включает в себя хэш предыдущего блока и таким образом образуется целая цепочка. Изменить блок невозможно, но можно создать новый, который будет на той же самой высоте, что и предыдущий блок.

Для того чтобы осуществить данный процесс, необходимо найти хэш всех предыдущих блоков, и именно сложность этого дела делает блокчейн безопасным от несанкционированного доступа и двойных расходов.

Доказательство владения - PoS (Proof-of-Stake)

Этот альтернативный механизм консенсуса был впервые реализован в 2012 году в криптовалюте PeerCoin. Сама суть заключается в использование доли (stake) в качестве ресурса, с помощью которого можно определять, какая именно нода имеет право на получение следующего блока. При использовании этого метода, алгоритм криптовалюты наиболее вероятно выберет учетную запись с большим количеством средств на счете для подтверждения очередного блока в цепочке.

Какие же приводятся аргументы в Proof-of-Stake?

В пользу PoS преимущественно действуют следующие аргументы:

1. Для того чтобы провести атаку, необходима большая сумма средств, соответственно тому, кто осуществляет атаку, будет просто дорого выполнить атаку.

2. Даже если у него будет необходимая сумма денег, то он сам пострадает от атаки, поскольку это нарушает устойчивость криптовалюты.

Аргументы, которые могут вызвать опасения:

1. Proof-of-Stake дает мотивацию содержать средства в одних руках, а это может негативно отражаться на децентрализации сети.

2. Если образуется небольшая группа, которая будет содержать большую сумму средств, она сможет навязывать свои определенные условия функционирования криптовалюты, с которыми будут согласны большинство миноритариев (акционеров), которые не контролируют процессинг.

Также можно дополнительно рассмотреть проблему Nothing-at-Stake (пустой стек). Тот, кто атакует, может попробовать создать собственный форк блокчейна и создать альтернативную цепочку с помощью расходования несуществующих расходов. Его могут поддержать майнера и с помощью форк он сможет отклонять определенные транзакции и осуществлять атаку «двойной траты».

Delegated Proof-of-Stake (Делегированное доказательство владения)

DPoS считается более эффективным методом, чем PoS, ведь он предоставляет больше децентрализации, когда дело доходит до выставления ставки вознаграждения для большего круга пользователей. Также делегированное доказательство владения обеспечивает надежный механизм подтверждения транзакций в сетях, реализующих эту технологию.

Delegated Proof-of-Stake использует систему репутации в режиме реального времени,и соответственно консенсус достигается путем голосования делегатов. Если вдаваться в детали, то создается определенная коллегия доверенных лиц, имеющих право на создание блоков и отвержение неподтвержденных участников. Каждый делегат несет ответственность за создание блока и он не может менять детали сделки.

Кроме того, если кто-то ведет себя некорректно, то такое лицо могут исключить, опять же, путем голосования и разоблачить ее публично. По правилам DPoS, обман не является только невозможным, но и это не в интересах делегатов.

Также стоит отметить, что каждый делегат оплачивает создание блока и осуществления транзакции. Однако, они могут использовать эти фонды для оплаты за маркетинг или лоббирования определенных интересов, которые приносят пользу для сети.

Другие методы консенсуса

Также существуют другие механизмы, кроме алгоритмов консенсуса Proof-of-Work и Proof-of-Stake. Одним из самых популярных является Proof-of-Activity (доказательство активности). Это стандартная гибридная схема, которая включает в себя работу PoW i PoS. Также можно указать такой механизм как Proof-of-Burn (подтверждение сожжением). Так называемое «сожжение» проходит через процесс отправки монет на такой адрес, по которой невозможно потратить средства. Когда пользователь таким образом лишается монет, он получает право на вечный майнинг, который также устроен как лотерея среди всех владельцев сожженных монет.

Proof-of-Capacity (доказательство ресурсов) является реализацией известной идеи «мегабайты как ресурсы». Нужно выделить достаточный объем диска для того чтобы включился майнинг. К этому механизму имеет отношение Proof-of-Storage (доказательство хранения). Это похожа концепция к предыдущей, но свободное место может использовать каждый  из пользователей как совместное хранилище.

 


More news

Эфириум - децентрализованный глобальный компьютер


Эфириум - платформа, которая функционирует на базе блокчейна и используется для заключения смарт-контрактов

10 Aug. 2017

Майнинг


Термин "майнинг" происходит от английского слова, означающего «добывать полезные ископаемые». Это способ заработка биткоинов с помощью вычисляемого мощного компьютера.

10 Aug. 2017

ICO как средство привлечения инвестиций


Initial Coin Offering, или первичное размещение монет, используется для привлечения средств с использованием криптовалют.

10 Aug. 2017