Mi az a Blockchain konszenzus algoritmus?
Bevezetés
a konszenzusos algoritmus olyan mechanizmus, amely lehetővé teszi a felhasználók vagy gépek számára, hogy elosztott környezetben koordináljanak. Biztosítania kell, hogy a rendszer összes ügynöke megegyezzen az igazság egyetlen forrásában, még akkor is, ha egyes ügynökök kudarcot vallanak. Más szavakkal, a rendszernek hibatűrőnek kell lennie (Lásd még: Bizánci hibatűrés magyarázata).
központosított beállításban egyetlen entitás rendelkezik hatalommal a rendszer felett. A legtöbb esetben úgy változtathatnak, ahogy akarnak – nincs olyan összetett irányítási rendszer, amely sok adminisztrátor között konszenzusra jutna.
de decentralizált környezetben ez egy teljesen más történet. Tegyük fel, hogy elosztott adatbázissal dolgozunk – hogyan jutunk megállapodásra arról, hogy milyen bejegyzéseket adunk hozzá?
ennek a kihívásnak a leküzdése egy olyan környezetben, ahol az idegenek nem bíznak egymásban, talán a legfontosabb fejlemény volt, amely megnyitotta az utat a blokkláncok számára. Ebben a cikkben megnézzük, hogy a konszenzus algoritmusok létfontosságúak a kriptovaluták és az elosztott főkönyvek működéséhez.
konszenzus algoritmusok és kriptovaluta
a kriptovalutákban a felhasználók egyenlegét egy adatbázisban – a blokkláncban-rögzítik. Alapvető fontosságú, hogy mindenki (pontosabban minden csomópont) az adatbázis azonos példányát tartsa fenn. Ellenkező esetben hamarosan ellentmondó információkkal járna, aláásva a kriptovaluta hálózat teljes célját.
a nyilvános kulcsú kriptográfia biztosítja, hogy a felhasználók ne költhessék el egymás érméit. De még mindig szükség van egyetlen igazságforrásra, amelyre a hálózati résztvevők támaszkodnak, hogy meg tudják határozni, hogy a pénzeszközöket már elköltötték-e.
Satoshi Nakamoto, a Bitcoin megalkotója javaslatot tett a munka igazolására a résztvevők koordinálására. Hamarosan megismerjük a PoW működését-egyelőre azonosítjuk a sok létező konszenzus algoritmus közös vonásait.
először is megköveteljük, hogy azok a felhasználók, akik blokkokat akarnak hozzáadni (ezeket validátoroknak nevezzük), biztosítsanak egy tétet. A tét valamiféle érték, amelyet az érvényesítőnek elő kell terjesztenie, ami visszatartja őket a tisztességtelen cselekedetektől. Ha csalnak, elvesztik a tétjüket. Ilyenek például a számítási teljesítmény, a kriptovaluta vagy akár a hírnév.
miért kockáztatnák a saját forrásaikat? Nos, van egy jutalom is. Ez általában a protokoll natív kriptovalutájából áll, és más felhasználók által fizetett díjakból, frissen létrehozott kriptovaluta egységekből vagy mindkettőből áll.
az utolsó dolog, amire szükségünk van, az átláthatóság. Fel kell ismernünk, ha valaki csal. Ideális esetben költségesnek kell lennie számukra a blokkok előállítása, de bárki számára olcsó, hogy érvényesítse őket. Ez biztosítja, hogy az érvényesítőket a rendszeres felhasználók ellenőrizzék.
konszenzus algoritmusok típusai
Proof of Work (PoW)
Proof of Work (PoW) a blockchain konszenzus algoritmusok keresztapja. Először a Bitcoinban hajtották végre, de a tényleges koncepció már egy ideje létezik. A munka igazolásaként az érvényesítők (a továbbiakban: bányászok) kivonják a hozzáadni kívánt adatokat, amíg egy adott megoldást nem állítanak elő.
a hash egy látszólag véletlenszerű betű-és számsor, amely akkor jön létre, amikor az adatokat egy hash függvényen keresztül futtatja. De ha ugyanazokat az adatokat futtatja rajta újra, akkor mindig ugyanazt a kimenetet kapja. Változtasson még egy részletet, és a hash teljesen más lesz.
a kimenetet nézve nem lehet megmondani, hogy milyen információkat tápláltak be a funkcióba. Ezért hasznosak annak bizonyítására, hogy egy bizonyos idő előtt tudott egy adatot. Megadhatja valakinek a hash-ját, és amikor később felfedi az adatokat, az a személy futtathatja azt a függvényen keresztül, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a kimenet ugyanaz.
a munka igazolásában a protokoll meghatározza a blokk érvényességének feltételeit. Például azt mondhatja, hogy csak egy blokk, amelynek hash-ja 00-val kezdődik, érvényes lesz. Az egyetlen módja annak, hogy a bányász hozzon létre egyet, amely megfelel ennek a kombinációnak, a nyers erő bemenetek. Módosíthatnak egy paramétert az adataikban, hogy minden találgatáshoz más eredményt kapjanak, amíg meg nem kapják a megfelelő kivonatot.
a nagyobb blokkláncoknál a sáv hihetetlenül magasra van állítva. Ahhoz, hogy versenyezzen más bányászokkal, szüksége lenne egy speciális hash hardverrel (ASIC) teli raktárra, hogy esélye legyen érvényes blokk előállítására.
a bányászat során a tét ezeknek a gépeknek a költsége és a működtetésükhöz szükséges villamos energia. Az ASIC-k egy célra épülnek, így a kriptovaluta bányászaton kívüli alkalmazásokban nem használhatók. A kezdeti befektetés megtérülésének egyetlen módja az enyém, ami jelentős jutalmat eredményez, ha sikeresen hozzáad egy új blokkot a blokklánchoz.
triviális, hogy a hálózat ellenőrizze, hogy valóban létrehozta-e a megfelelő blokkot. Még akkor is, ha több billió kombinációt próbált meg a megfelelő hash eléréséhez, csak egyszer kell futtatniuk az adatokat egy funkción keresztül. Ha az adataid érvényes kivonatot hoznak létre, akkor azt elfogadják, és jutalmat kapsz. Ellenkező esetben a hálózat elutasítja, és akkor elvesztegetett időt és áramot a semmiért.
Proof of Stake (PoS)
Proof of Stake (POS) javasolták az első napokban a Bitcoin alternatívájaként Proof of Work. A PoS rendszerben nincs koncepció a bányászokról, a speciális hardverekről vagy a hatalmas energiafogyasztásról. Minden amire szüksége van egy rendszeres PC.
Nos, nem minden. Még mindig kell egy kis bőr a játékban. A PoS – ban nem külső erőforrást (például villamos energiát vagy hardvert), hanem belső erőforrást – kriptovalutát-terjeszt elő. A szabályok minden protokollnál különböznek, de általában van egy minimális összeg, amelyet meg kell tartania ahhoz, hogy jogosult legyen a kockára.
innen zárolja a pénzeszközeit egy pénztárcába (nem lehet mozgatni, amíg kockára tesz). Általában megállapodik más érvényesítőkkel abban, hogy milyen tranzakciók kerülnek a következő blokkba. Bizonyos értelemben a kiválasztott blokkra fogad, a protokoll pedig egyet választ.
ha a blokk van kiválasztva, akkor kap egy részét a tranzakciós díjak, attól függően, hogy a tét. Minél több pénzt zároltál be, annál többet nyerhetsz. De ha megpróbál csalni azzal, hogy érvénytelen tranzakciókat javasol, elveszíti a tét egy részét (vagy egészét). Ezért hasonló mechanizmusunk van a PoW – hoz-az őszinte cselekvés jövedelmezőbb, mint a tisztességtelen cselekedet.
általában nincsenek frissen létrehozott érmék az érvényesítők jutalmának részeként. A blokklánc natív pénznemét tehát valamilyen más módon kell kibocsátani. Ezt meg lehet tenni akár egy kezdeti Terjesztés (azaz ICO vagy IEO) útján, akár úgy, hogy a protokoll elindul a PoW-val, mielőtt később áttérne a PoS-ra.
a mai napig a pure proof of Stake-et csak kisebb kriptovalutákban alkalmazták. Ezért nem világos, hogy a PoW életképes alternatívájaként szolgálhat-e. Bár elméletileg hangosnak tűnik, a gyakorlatban nagyon más lesz.
amint a PoS-t nagy értékű hálózaton vezetik be, a rendszer a játékelmélet és a pénzügyi ösztönzők játékterévé válik. Bárki, aki rendelkezik a POS rendszer “feltörésének” know-how – jával, valószínűleg csak akkor tenné meg, ha nyerhetne belőle-ezért az egyetlen módja annak, hogy megtudja, megvalósítható-e egy élő hálózaton.
hamarosan látni fogjuk, hogy a PoS – t széles körben tesztelik-a Casper az Ethereum hálózat (együttesen Ethereum 2.0 néven ismert) frissítéseinek részeként valósul meg.
más konszenzus algoritmusok
Proof of Work és Proof of Stake a legtöbbet tárgyalt konszenzus algoritmusok. De sokféle más is van, mindegyiknek megvan a maga előnye és hátránya. Nézze meg a következő cikkeket:
- késleltetett Munkaigazolás magyarázata
- bérelt Tétbizonyítás magyarázata
- Hatóságigazolás magyarázata
- égési sérülés magyarázata
- delegált Tétbizonyítás magyarázata
- hibrid hadifogoly/PoS konszenzus magyarázata
záró gondolatok
a konszenzus elérésének mechanizmusai létfontosságúak az elosztott rendszerek működéséhez. Sokan úgy vélik, hogy a Bitcoin legnagyobb újítása a munka igazolásának használata volt, hogy a felhasználók megállapodhassanak a tények közös halmazában.
a konszenzusos algoritmusok ma már nemcsak a digitális pénzrendszereket támasztják alá, hanem a blokkláncokat is, amelyek lehetővé teszik a fejlesztők számára, hogy kódokat futtassanak egy elosztott hálózaton. Most a blockchain technológia sarokkövei, és kritikusak a létező különböző hálózatok hosszú távú életképessége szempontjából.
az összes konszenzusos algoritmus közül a munka igazolása marad a domináns ajánlat. Egy sokkal megbízhatóbb és biztonságosabb alternatívát még nem javasoltak. Ez azt jelenti, hogy óriási mennyiségű kutatás és fejlesztés folyik a PoW helyettesítésére,és valószínűleg többet fogunk látni az elkövetkező években.
