Алгоритми консенсусу криптовалют


Published on 14 Aug. 2017
Consensus of crypto

Консенсус-протокол представляє собою процес, за допомогою якого мережа комп`ютерів може дійти до однозначного рішення, основною метою якого  є зменшення ризику створення альтернативного блокчейну, закриття мережі або ж цензурування деяких користувачів. Найчастіше використовуються таких два протоколи: PoW (Proof-of-work/Доказ роботи) та PoS (Proof-of-stake/Доказ володіння), за рахунок яких забезпечується надійність та стійкість до цензури. 

Принцип дії

Група осіб досягають однозначної згоди на рахунок існуючого стану розподіленої мережі – такий має вигляд процес консенсусу. У звичайних алгоритмах візантійського консенсусу у вузлів є «особистості», які проявляються через цифрові підписи або схожі криптопримітиви, а сам список вузлів є відомим наперед або міняється рідко, але все це є передбачувано,  а у біткойн-блокчейні все навпаки. Учасники мережі не тільки вчасно попереджені, але й також вони можуть вільно підключатись та відключатись від мережі. При цьому блокчейн, являючи собою децентралізовану мережу, дотримується до таких властивостей як об`єктивність та стійкість до цензури. 

Доказ виконаної роботи – PoW (Proof–of-Work)

Proof-of-Work – це принцип захисту систем від зловживання такими загрозами як DDoS-атаки (атака на відмову в обслуговуванні) та розсилка спаму. Він базується на виконанні важких математичних задач та має можливості легко і швидко перевіряти результат. Механізм PoW забезпечує можливість вузла мережі (нода) перевірити, що майнер фактично виконав розрахунки. Цей процес несе у собі спробу знайти хеш заголовку блока, назва якого буде відповідати його рівню складності. 

Ці розрахунки можуть бути здійснені лише інтерактивному режимі. Важкість встановлюється на такому рівні, що вони дійсно можуть бути складними, але результати розрахунків залишаються простими. 

Кожен блок містить у собі хеш поперднього блоку і таким чином утворюється цілий ланцюжок. Змінити блок є неможливо, але можна створити новий, який буде на тій ж самій висоті, що і попередній блок. Для того щоб здійснити даний процес, необхідно знайти хеш усіх попередніх блоків, і саме складність цієї справи робить блокчейн безпечним від несанкціонованого доступу та подвійних витрат.  

Доказ володіння – PoS (Proof-of-Stake)

Цей альтернативний механізм консенсусу був вперше реалізований у 2012 році у криптовалюті PeerCoin. Сама суть полягає у використання частки (stake) у якості ресурса, за допомогою якого можна визначати, яка саме нода має право на отримання наступного блоку. При використанні цього методу, алгоритм криптовалюти найбільш ймовірно обере обліковий запис з великою кількістю коштів на рахунку для підтвердження чергового блоку в ланцюжку. 

Які ж наводяться аргументи в Proof - of – Stake?

На користь PoS переважно діють такі аргументи :

1. Для того щоб провести атаку, необхідна чимала сума коштів, відповідно тому, хто здійснює атаку, буде просто дорого виконати атаку.

2. Навіть якщо у нього буде необхідна сума фінансів, то він сам постраждає від атаки, оскільки це порушує стійкість криптовалюти.

Аргументи, які можуть викликати побоювання :

1. Proof–of–Stake дає мотивацію утримувати кошти в одних руках, а це може негативно відображатись на децентралізації мережі.

2. Якщо утвориться невелика група, яка буде утримувати немалу суму коштів, вона зможе нав`язувати свої певні умови функціонування криптовалюти, з якими будуть незгодні більшість міноритаріїв (акціонерів), які не контролюють процесинг.

Також можна додатково розглянути проблему Nothing – at – Stake (пустий стек). Той, хто атакує може спробувати створити власну форк блокчейна і створити альтернативний ланцюжок за допомогою витрачання неіснуючих витрат. Відповідно його можуть підтримати майнери і за допомогою форка він зможе відхиляти певні транзакції і здійснювати атаку «подвійної трати».

Delegated Proof-of-Stake (Делегований доказ долі)

DPoS вважається більш ефективним алгоритмом, ніж PoS, адже він надає більше децентралізації, коли справа доходить до виставлення ставки винагороди для більшого кола користувачів. Також делегований доказ долі забезпечує надійний механізм підтвердження транзакцій у мережах, які реалізують цю технологію. 

Delegated Proof-of-Stake використовує систему репутації в режимі реального часу, консенсус досягається шляхом голосування делегатів. Якщо вдаватись у деталі, то створюється певна колегія довірених осіб, які мають право на створення блоків та відкидання непідтверджених учасників. Кожен делегат несе відповідальність за створення блоку і він не може змінювати деталі угоди. 

Крім того, якщо хтось веде себе некоректно, то таку особу можуть виключити, знову ж таки, шляхом голосування та викрити її публічно. За правилами DPoS, обман не є лише неможливим, але і не в інтересах делегатів. 

Також варто зазначити, що кожен делегат оплачує створення блоку та здійснення транзакції. Однак, вони можуть використовувати ці фонди для оплати за маркетинг або лобіювання певних інтересів, які приносять користь для мережі. 

Інші методи консенсусу

Також існують інші механізми, окрім алгоритмів консенсусу Proof–of–Work та Proof–of–Stake. Одним з найпопулярніших є Proof–of–Activity (доказ активності). Це є стандартна гібридна схема, яка містить у собі роботу PoW i PoS. Також можна вказати такий механізм як Proof–of–Burn (підтвердження спаленням). Так зване «спалення» проходить через процес відправки монет на таку адресу, через яку неможливо потратити кошти. Коли користувач таким чином позбавляється монет, він отримує право на вічний майнінг, який також влаштований к лотерея посеред усіх власників спалених монет.

Proof–of–Capacity (доказ ресурсів) є реалізацією відомої ідеї «мегабайти як ресурси». Потрібно виділити чималий об`єм диску для того щоб включився майнінг. До цього механізму має відношення Proof–of–Storage (доказ зберігання). Це є схожа концепція до попередньої, але вільне місце може використовуватись для усіх користувачів як спільне сховище.


More news

ICO як засіб залучення інвестицій


Initial Coin Offering, або первинне розміщення монет, використовується для залучення коштів із використанням криптовалют

10 Aug. 2017

Що таке біткойн?


Біткойн ( від англ. bit — одиниця виміру інформації та coin— монета ) — перша та одна із найпопулярніших на даний момент криптовалют

10 Aug. 2017

Блокчейн для тих, хто не знає, але цікавиться


"Блокчейн - це вічний цифровий розподілений журнал економічних транзакцій, який може бути запрограмований не лише для записів фінансових операцій, але й практично для всього, що має цінність"- Дон і Алекс Трескотт, автори "Революції блокчейну" (2016 р.)

10 Aug. 2017