W kontekście kryptowalut algorytmy konsensusu są kluczowym elementem każdej sieci blockchain, ponieważ są one odpowiedzialne za utrzymanie integralności i bezpieczeństwa tych rozproszonych systemów. Pierwszym algorytmem konsensusu kryptowaluty, który został stworzony, był Proof of Work (PoW), który został zaprojektowany przez Satoshi Nakamoto i zaimplementowany na Bitcoin jako sposób na pokonanie błędów bizantyjskich .
Algorytm konsensusu
Algorytm konsensusu można zdefiniować jako mechanizm, dzięki któremu sieć blockchain osiąga konsensus ( zgadza się bez żadnych wątpliwości w określonej kwestii). Publiczne (zdecentralizowane) łańcuchy bloków są budowane jako systemy rozproszone, a ponieważ nie polegają one na centralnym organie, rozproszone węzły muszą uzgodnić ważność transakcji. To tutaj wchodzą w grę algorytmy konsensusu. Zapewniają przestrzeganie zasad protokołu i gwarantują, że wszystkie transakcje odbywają się w sposób niezaufany, więc monety można wydać tylko raz.
Zanim zagłębimy się w rodzaje algorytmów konsensusowych, ważne jest zrozumienie różnic między algorytmem a protokołem.
Algorytm konsensusowy a protokół
Pojęcie algorytm i protokół są często używane zamiennie, ale to nie to samo. Mówiąc prościej, możemy zdefiniować protokół jako podstawowe reguły łańcucha bloków, a algorytm jako mechanizm, za pomocą którego reguły te będą przestrzegane.
Oprócz szerokiego zastosowania w systemach finansowych, technologia blockchain może być stosowana w wielu różnych firmach i może być odpowiednia do różnych zastosowań. Ale niezależnie od kontekstu sieć blockchain zostanie zbudowana na podstawie protokołu, który określi sposób działania systemu, więc wszystkie różne części systemu i wszyscy uczestnicy sieci będą musieli przestrzegać zasad podstawowy protokół.
Podczas gdy protokół określa reguły, algorytm mówi systemowi, jakie kroki należy podjąć, aby zastosować się do tych reguł i uzyskać pożądane wyniki. Na przykład algorytm konsensusu łańcucha bloków określa ważność transakcji i bloków. Tak więc Bitcoin i Ethereum są protokołami, podczas gdy Dowód pracy i Dowód stawki są ich algorytmami konsensusu.
Aby dodatkowo to zilustrować, należy wziąć pod uwagę, że protokół Bitcoin określa, w jaki sposób węzły powinny oddziaływać, jak dane powinny być przesyłane między nimi oraz jakie są wymagania dla pomyślnej weryfikacji bloku. Z drugiej strony algorytm konsensusu jest odpowiedzialny za weryfikację sald i podpisów, potwierdzanie transakcji oraz faktyczne przeprowadzanie walidacji bloków – a wszystko to zależy od konsensusu sieci.
Różne typy algorytmów konsensusu
Istnieje kilka rodzajów algorytmów konsensusu. Najczęstsze implementacje to PoW i PoS. Każdy z nich ma swoje zalety i wady, próbując zrównoważyć bezpieczeństwo z funkcjonalnością i skalowalnością.
Dowód pracy (PoW)
PoW był pierwszym stworzonym algorytmem konsensusowym. Jest wykorzystywany przez Bitcoin i wiele innych kryptowalut. Algorytm Dowodu pracy jest istotną częścią procesu wydobywania .
Eksploracja PoW wymaga wielu prób mieszania, więc większa moc obliczeniowa oznacza więcej prób na sekundę. Innymi słowy, górnicy z wysokim współczynnikiem skrótu mają większe szanse na znalezienie prawidłowego rozwiązania dla następnego bloku (inaczej skrótu bloku). Algorytm konsensusowy PoW zapewnia, że górnicy są w stanie zweryfikować nowy blok transakcji i dodać go do łańcucha bloków, jeśli rozproszone węzły sieci osiągną konsensus i zgodzą się, że skrót blokowy dostarczony przez górnika jest ważnym dowodem pracy.
Dowód stawki (PoS)
Algorytm konsensusowy PoS został opracowany w 2011 roku jako alternatywa dla PoW. Mimo że PoS i PoW mają podobne cele, przedstawiają pewne podstawowe różnice i cechy szczególne. Zwłaszcza podczas sprawdzania poprawności nowych bloków.
W kilku słowach algorytm konsensusu Dowód stawki zastępuje wydobycie PoW mechanizmem, w którym bloki są sprawdzane zgodnie z stawką uczestników. Walidator każdego bloku (zwany również fałszerzem lub minerem) jest determinowany przez inwestycję w samą kryptowalutę, a nie przez ilość przydzielonej mocy obliczeniowej. Każdy system PoS może implementować algorytm na różne sposoby, ale ogólnie blockchain jest zabezpieczony pseudolosowym procesem wyborczym, który uwzględnia bogactwo węzła i wiek monet (jak długo monety są zamykane lub stakowane ) – wraz z współczynnik randomizacji.
Blockchain Ethereum jest obecnie oparty na algorytmie PoW, ale protokół Casper zostanie ostatecznie zwolniony, aby przełączyć sieć z PoW na PoS w celu zwiększenia skalowalności sieci.
Dlaczego algorytmy konsensusowe mają znaczenie dla kryptowalut
Jak wspomniano wcześniej, algorytmy konsensusu mają kluczowe znaczenie dla utrzymania integralności i bezpieczeństwa sieci kryptowalut. Zapewniają środki rozproszonych węzłów osiągających konsensus co do tego, która wersja blockchain jest prawdziwa. Uzgodnienie obecnego stanu blockchain ma zasadnicze znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania cyfrowego systemu gospodarczego.
Algorytm konsensusu Proof of Work jest uważany za jedno z najlepszych rozwiązań problemu generała bizantyjskiego, który umożliwił stworzenie Bitcoin jako bizantyjskiego systemu tolerancji na awarie. Oznacza to, że łańcuch bloków Bitcoin jest wysoce odporny na ataki, takie jak atak 51% (lub atak większościowy). Nie tylko dlatego, że sieć jest zdecentralizowana, ale także z powodu algorytmu PoW. Wysokie koszty związane z procesem wydobycia powodują, że górnicy będą bardzo trudni i mało prawdopodobne, aby zainwestowali swoje zasoby w zakłócenie sieci.
