Mikä on Blockchain konsensus algoritmi?

Johdanto

konsensusalgoritmi on mekanismi, jonka avulla käyttäjät tai koneet voivat koordinoida hajautetussa ympäristössä. Sen on varmistettava, että kaikki järjestelmän agentit voivat sopia yhdestä totuuden lähteestä, vaikka jotkut agentit epäonnistuisivatkin. Toisin sanoen järjestelmän on oltava vikasietoinen (Katso myös: Bysantin vikasietoisuus selitetty).

keskitetyssä asetelmassa yhdellä oliolla on valta järjestelmään. Useimmissa tapauksissa he voivat tehdä muutoksia haluamallaan tavalla-ei ole mitään monimutkaista hallintajärjestelmää, jolla pääsisi yhteisymmärrykseen monien ylläpitäjien keskuudessa.

mutta hajautetussa asetelmassa se on kokonaan toinen juttu. Sanotaan, että työskentelemme hajautetun tietokannan kanssa-miten pääsemme sopimukseen siitä, mitä merkintöjä lisätään?

tämän haasteen voittaminen ympäristössä, jossa tuntemattomat eivät luota toisiinsa, oli ehkä ratkaisevin kehitysaskel, joka tasoitti tietä lohkokakkosille. Tässä artikkelissa, otamme tarkastella, miten konsensus algoritmit ovat elintärkeitä toiminnan cryptocurrencies ja hajautetut tilikirjat.

Konsensusalgoritmit ja kryptovaluutta

kryptovaluutoissa käyttäjien saldot tallennetaan tietokantaan-lohkoketjuun. On tärkeää, että jokainen (tai oikeammin jokainen solmu) ylläpitää identtistä kopiota tietokannasta. Muuten päädyttäisiin pian ristiriitaisiin tietoihin, jotka heikentäisivät kryptovaluuttaverkoston koko tarkoitusta.

julkisen avaimen salaus varmistaa, etteivät käyttäjät voi käyttää toistensa kolikoita. Tarvitaan kuitenkin vielä yksi totuuden lähde, johon verkoston osallistujat luottavat, jotta voidaan määrittää, onko varoja jo käytetty.

Bitcoinin luoja Satoshi Nakamoto ehdotti Proof of Work-järjestelmää osallistujien koordinoimiseksi. Pääsemme miten PoW toimii piakkoin-toistaiseksi, tunnistamme joitakin yhteisiä piirteitä monien konsensus algoritmeja olemassa.

ensinnäkin edellytämme, että käyttäjät, jotka haluavat lisätä lohkoja (kutsumme niitä validaattoreiksi) tarjoavat panoksen. Paalu on jonkinlainen arvo, joka varmentajan täytyy esittää, mikä estää heitä toimimasta epärehellisesti. Jos he huijaavat, he menettävät osuutensa. Esimerkkejä ovat laskentateho, kryptovaluutta tai jopa Maine.

miksi he vaivautuisivat riskeeraamaan omia varojaan? Tarjolla on myös palkkio. Tämä koostuu yleensä protokollan natiivista kryptovaluutasta ja koostuu muiden käyttäjien maksamista maksuista, tuoreista kryptovaluutoista tai molemmista.

viimeinen asia, mitä tarvitsemme, on avoimuus. Meidän on pystyttävä havaitsemaan, milloin joku pettää. Parhaassa tapauksessa palikoiden tuottamisen pitäisi tulla heille kalliiksi, mutta niiden kelpuuttamisen kenelle tahansa halvaksi. Näin varmistetaan, että validaattorit pysyvät kurissa tavallisilla käyttäjillä.

Konsensusalgoritmien tyypit

Proof of Work (PoW)

Proof of Work (PoW) on blockchain consensusalgoritmien kummisetä. Se toteutettiin ensin Bitcoinissa, mutta varsinainen konsepti on ollut olemassa jo jonkin aikaa. Todisteena työstä validaattorit (joita kutsutaan kaivostyöläisiksi) hash tietoja he haluavat lisätä, kunnes ne tuottavat tietyn ratkaisun.

hash on näennäisesti satunnainen merkkijono kirjaimia ja numeroita, joka syntyy, kun suoritat tietoja hash-funktion kautta. Mutta, jos ajaa samaa dataa sen läpi uudelleen, voit aina päätyä samaan ulostuloon. Jos muutat yksikin yksityiskohta, hasiksesi on täysin erilainen.

kun katsoo tulostetta, ei voi mitenkään sanoa, mitä informaatiota funktioon syötettiin. Ne ovat siis hyödyllisiä todistettaessa, että tiesit jonkin tiedon ennen tiettyä aikaa. Voit antaa jollekin sen hasiksen, ja kun myöhemmin paljastat tiedot, kyseinen henkilö voi ajaa sen toiminnon läpi varmistaakseen, että ulostulo on sama.

työn todistamiseksi pöytäkirjassa määritellään ehdot sille, mikä tekee estosta pätevän. Se voisi sanoa, esimerkiksi, vain lohko, jonka hash alkaa 00 on voimassa. Kaivosmies voi luoda sellaisen, joka vastaa tuota yhdistelmää,-vain raa ‘ alla voimalla. He voivat muokata parametria tiedoissaan tuottaakseen erilaisen lopputuloksen jokaiselle arvaukselle, kunnes he saavat oikean hasiksen.

suurissa lohkokakkosissa rima on asetettu uskomattoman korkealle. Kilpailla muiden kaivostyöläisten, tarvitsisit varasto täynnä erityistä tiivistyslaitteistoa (ASICs) olla kanssa mahdollisuus tuottaa voimassa lohko.

panoksesi kaivostyössä on näiden koneiden hinta ja niiden pyörittämiseen tarvittava sähkö. ASICs on rakennettu yhtä tarkoitusta varten, joten niillä ei ole käyttöä kryptovaluuttojen louhinnan ulkopuolisissa sovelluksissa. Ainoa tapa saada takaisin alkuinvestoinnit on minun, joka tuottaa merkittävän palkkion, jos onnistuneesti lisätä uuden lohkon blockchain.

verkon on yhdentekevää varmistaa, että olet todellakin luonut oikean lohkon. Vaikka olet kokeillut biljoonia yhdistelmiä saadaksesi oikean hasiksen, heidän tarvitsee vain ajaa tietosi toiminnon läpi kerran. Jos tietosi tuottavat kelvollisen hajautuksen, se hyväksytään, ja saat palkkion. Muuten verkko hylkää sen, ja olet hukannut aikaa ja sähköä turhaan.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) ehdotettiin Bitcoinin alkuaikoina vaihtoehdoksi Proof of Workille. PoS-järjestelmässä ei ole käsitettä kaivostyöläisistä, erikoislaitteista tai massiivisesta energiankulutuksesta. Tarvitset vain tavallisen tietokoneen.

No, eivät kaikki. Sinun täytyy vielä laittaa ihoa peliin. PoS: ssa ei esitetä ulkoista resurssia (kuten sähköä tai laitteistoa), vaan sisäistä yhden kryptovaluuttaa. Säännöt vaihtelevat jokaisen protokollan mukaan, mutta yleensä on olemassa vähimmäismäärä varoja, jotka sinun on pidettävä, jotta voit seivästää.

sieltä rahat lukitaan lompakkoon (niitä ei voi siirtää samalla kun vaanii). Yleensä sovit muiden validaattoreiden kanssa siitä, mitä liiketoimia menee seuraavaan lohkoon. Tavallaan panostetaan siihen lohkoon, joka valitaan, ja protokolla valitsee sellaisen.

jos lohkosi on valittu, saat osuuden tapahtumapalkkioista panoksesi mukaan. Mitä enemmän varoja olet lukinnut, sitä enemmän voit voittaa. Mutta jos yrität huijata ehdottamalla virheellisiä tapahtumia, menetät osan (tai kaikki) panoksestasi. Siksi meillä on samanlainen mekanismi kuin PoW – toimiminen rehellisesti on hyödyllisempää kuin toimiminen epärehellisesti.

yleensä vasta luotuja kolikoita ei ole osana varmentajien palkkiota. Lohkoketjun oma valuutta on siis annettava jollakin muulla tavalla. Tämä voidaan tehdä joko alustavalla jakelulla (ICO tai IEO) tai ottamalla protokollalaukaisu PoW: lla ennen siirtymistä PoS: iin.

tähän mennessä puhdas todiste osuudesta on otettu käyttöön vain pienemmissä kryptovaluutoissa. Siksi on epäselvää, voiko se olla varteenotettava vaihtoehto PoW: lle. Vaikka se vaikuttaa teoreettisesti terveeltä, se on käytännössä hyvin erilainen.

kun PoS on rullattu verkkoon, jolla on paljon arvoa, järjestelmästä tulee peliteorian ja taloudellisten kannustimien pelikenttä. Jokainen, jolla on osaamista “hakata” PoS järjestelmä todennäköisesti vain tehdä niin, jos he voisivat hyötyä siitä – siksi, ainoa tapa selvittää, jos se on mahdollista on live-verkossa.

näemme pian PoS testattu suuressa mittakaavassa-Casper toteutetaan osana sarjan päivityksiä Ethereum verkon (yhdessä tunnetaan Ethereum 2.0).

muut konsensusalgoritmit

Proof of Work ja Proof of Stake ovat eniten puhuttuja konsensusalgoritmeja. Mutta on olemassa monenlaisia muita, joilla kaikilla on omat etunsa ja haittansa. Tutustu seuraaviin artikkeleihin:

• viivästynyt todiste työstä selitetty
• leasing Proof of Stake Consensus Explained
• Proof of Authority Explained
• Proof of Burn Explained
• delegoitu todiste osuudesta selitetty
• Hybrid PoW/PoS Consensus Explained

Päätösajatukset

mekanismit konsensuksen saavuttamiseksi ovat elintärkeitä hajautettujen järjestelmien toiminnalle. Monet uskovat, että suurin uudistus Bitcoinissa oli työn todistamisen käyttö, jotta käyttäjät voisivat sopia jaetuista faktoista.

Konsensusalgoritmit tukevat nykyään paitsi digitaalisia rahajärjestelmiä, myös lohkoketjuja, joiden avulla kehittäjät voivat ajaa koodia hajautetussa verkossa. Ne ovat nyt kulmakivi blockchain teknologian ja ovat kriittisiä pitkän aikavälin elinkelpoisuuden eri verkkojen olemassa.

kaikista konsensusalgoritmeista Proof of Work pysyy hallitsevana tarjontana. Luotettavampaa ja turvallisempaa vaihtoehtoa ei ole vielä ehdotettu. Se sanoi, on valtava määrä tutkimusta ja kehitystä korvaavien sotavankien, ja olemme todennäköisesti nähdä enemmän niitä pintaan tulevina vuosina.