Co je algoritmus Blockchainového konsensu?

Úvod

konsensu algoritmus je mechanismus, který umožňuje uživatelům nebo stroje koordinovat v distribuovaném prostředí. Musí zajistit, aby se všichni agenti v systému mohli dohodnout na jediném zdroji pravdy, i když někteří agenti selžou. Jinými slovy, systém musí být odolný proti chybám (viz také: vysvětlena Byzantská odolnost proti chybám).

v centralizovaném nastavení má jediný subjekt moc nad systémem. Ve většině případů mohou provádět změny, jak se jim zlíbí – neexistuje žádný složitý systém řízení pro dosažení konsensu mezi mnoha správci.

ale v decentralizovaném nastavení je to úplně jiný příběh. Řekněme, že pracujeme s distribuovanou databází-jak dosáhneme dohody o tom, jaké položky budou přidány?

překonání této výzvy v prostředí, kde si cizinci navzájem nedůvěřují, bylo možná nejdůležitějším vývojem, který připravil cestu pro blockchainy. V tomto článku se podíváme na to, jak jsou algoritmy konsensu životně důležité pro fungování kryptoměn a distribuovaných knih.

Konsensus algoritmy a kryptoměna

V cryptocurrencies, uživatelů zůstatky jsou zaznamenány v databázi – blockchain. Je nezbytné, aby každý (nebo přesněji každý uzel) udržoval identickou kopii databáze. V opačném případě byste brzy skončili s protichůdnými informacemi, což podkopává celý účel kryptoměnové sítě.

kryptografie veřejného klíče zajišťuje, že uživatelé nemohou navzájem utrácet mince. Stále však musí existovat jediný zdroj pravdy, na který se účastníci sítě spoléhají, aby mohli určit, zda již byly vynaloženy finanční prostředky.

Satoshi Nakamoto, tvůrce Bitcoin, navrhl důkaz o práci systému koordinovat účastníky. Brzy se podíváme na to, jak PoW funguje – prozatím identifikujeme některé společné rysy mnoha existujících algoritmů konsensu.

nejprve požadujeme, aby uživatelé, kteří chtějí přidat bloky (nazýváme je validátory), poskytli vklad. Podíl je nějaká hodnota, kterou musí validátor předložit, což je odrazuje od nečestného jednání. Pokud podvádějí, přijdou o svůj podíl. Příklady zahrnují výpočetní výkon, kryptoměna, nebo dokonce pověst.

proč by se obtěžovali riskovat vlastní zdroje? K dispozici je také odměna. To se obvykle skládá z protokolu je nativní kryptoměna a je tvořen poplatky placené jinými uživateli, čerstvě vygenerovaný kryptoměna jednotky, nebo obojí.

poslední věc, kterou potřebujeme, je transparentnost. Musíme být schopni zjistit, kdy někdo podvádí. V ideálním případě by pro ně mělo být nákladné vyrábět bloky, ale levné pro každého, kdo je ověří. Tím je zajištěno, že validátory jsou běžnými uživateli pod kontrolou.

Typy shody algoritmy

Proof of Work,, (PoW)

Proof of Work,, (Pov) je kmotr blockchain konsensu algoritmy. To bylo poprvé implementováno v Bitcoin, ale skutečný koncept byl po nějakou dobu. V důkazu práce validátoři (označovaní jako horníci) hash data, která chtějí přidat, dokud nevytvoří konkrétní řešení.

hash je zdánlivě náhodný řetězec písmen a čísel, který je vytvořen při spuštění dat pomocí hašovací funkce. Pokud však znovu spustíte stejná data, vždy skončíte se stejným výstupem. Změňte i jeden detail, ačkoli, a váš hash bude úplně jiný.

při pohledu na výstup nemůžete zjistit, jaké informace byly do funkce vloženy. Jsou proto užitečné pro prokázání, že jste znali kus dat před určitou dobou. Můžete někomu dát jeho hash, a když později odhalíte data, tato osoba je může spustit pomocí funkce, aby se ujistil, že výstup je stejný.

v důkazu práce protokol stanoví podmínky pro to, co činí blok platným. Mohlo by se například říci, že bude platný pouze blok, jehož hash začíná na 00. Jediným způsobem, jak horník vytvořit ten, který odpovídá této kombinaci, je vstup hrubou silou. Mohou vyladit parametr ve svých datech, aby vytvořili jiný výsledek pro každý odhad, dokud nedostanou správný hash.

u hlavních blockchainů je lišta nastavena neuvěřitelně vysoko. Chcete-li soutěžit s ostatními horníky, potřebujete sklad plný speciálního hash hardwaru (ASIC), abyste měli šanci vytvořit platný blok.

váš podíl při těžbě je cena těchto strojů a elektřina potřebná k jejich provozu. ASIC jsou postaveny pro jeden účel, takže nemají využití v aplikacích mimo těžbu kryptoměny. Jediným způsobem, jak získat zpět svou počáteční investici, je těžit, což přináší významnou odměnu, pokud úspěšně přidáte nový blok do blockchainu.

je triviální, aby síť ověřila, že jste skutečně vytvořili správný blok. I když jste vyzkoušeli biliony kombinací, abyste získali správný hash, stačí spustit data jednou funkcí. Pokud vaše data vytvoří platný hash, budou přijata a dostanete odměnu. V opačném případě ji síť odmítne a budete zbytečně ztrácet čas a elektřinu.

důkaz o podílu (PoS)

důkaz o podílu (PoS) byl navržen v prvních dnech Bitcoinu jako alternativa k důkazu o práci. V PoS systému neexistuje koncept horníků, specializovaného hardwaru nebo masivní spotřeby energie. Vše, co potřebujete, je běžný počítač.

no, ne všechny. Stále musíte do hry dát trochu kůže. V PoS nepředložíte externí zdroj (jako je elektřina nebo hardware), ale interní zdroj – kryptoměna. Pravidla se liší s každým protokolem, ale obecně existuje minimální množství finančních prostředků, které musíte držet, abyste měli nárok na sázku.

odtud uzamknete své prostředky v peněžence (během sázení je nelze přesunout). Obvykle se dohodnete s ostatními validátory na tom, jaké transakce půjdou do dalšího bloku. V jistém smyslu sázíte na blok, který bude vybrán, a protokol si vybere jeden.

pokud je váš blok vybrán, obdržíte část transakčních poplatků v závislosti na vašem vkladu. Čím více finančních prostředků jste zamkli, tím více získáte. Ale pokud se pokusíte podvádět tím, že navrhnete neplatné transakce, ztratíte část (nebo všechny) svého vkladu. Proto máme podobný mechanismus jako PoW – čestné jednání je výhodnější než nečestné jednání.

Obecně platí, že v rámci odměny pro validátory nejsou čerstvě vytvořené mince. Nativní měna blockchainu tak musí být vydávána jiným způsobem. ICO nebo IEO) nebo spuštěním protokolu s PoW před pozdějším přechodem na PoS.

k dnešnímu dni byl čistý důkaz o vkladu skutečně nasazen pouze v menších kryptoměnách. Proto není jasné, zda může sloužit jako životaschopná alternativa k PoW. I když to vypadá teoreticky dobře, v praxi to bude velmi odlišné.

jakmile je PoS spuštěn v síti s velkou hodnotou, systém se stává hřištěm teorie her a finančních pobídek. Každý, kdo má know-how k “hacknutí” PoS systému, by to pravděpodobně udělal pouze tehdy, kdyby z něj mohl získat-jediný způsob, jak zjistit, zda je to proveditelné, je v živé síti.

brzy uvidíme PoS testované ve velkém měřítku – Casper bude implementován jako součást řady upgradů na síť Ethereum (souhrnně známá jako Ethereum 2.0).

Další konsensus algoritmy

Důkaz Práce a potvrzení o Sázce jsou nejvíce diskutované konsensu algoritmy. Ale je tu celá řada dalších, Všechny s vlastními výhodami a nevýhodami. Podívejte se na následující články:

• Zpoždění Důkaz Práce je Vysvětleno,
• Pronajatých Důkaz o Podílu Konsensu Vysvětlil,
• Důkaz Orgán Vysvětlil,
• Důkaz Hořet Vysvětlil,
• Přenesené Důkaz o Podílu Vysvětlil,
• Hybridní PoW/PoS Konsensu Vysvětlil

Závěrečné myšlenky

Mechanismy pro dosažení konsensu jsou nezbytné pro fungování distribuovaných systémů. Mnozí věří, že největší inovací v bitcoinech bylo použití důkazu o práci, který uživatelům umožnil dohodnout se na sdíleném souboru skutečností.

konsensuální algoritmy dnes podporují nejen digitální peněžní systémy, ale blockchainy umožňující vývojářům spouštět kód v distribuované síti. Nyní jsou základním kamenem blokové technologie a jsou rozhodující pro dlouhodobou životaschopnost různých existujících sítí.

ze všech konsenzuálních algoritmů zůstává Důkaz práce dominantní nabídkou. Alternativa, která je spolehlivější a bezpečnější, ještě nebyla navržena. To znamená, že je tu obrovské množství výzkumu a vývoje na náhradu za PoW, a budeme pravděpodobně vidět více z nich povrch v příštích letech.