От PoW до PoSpace: 10 самых популярных алгоритмов достижения консенсуса
Главная Финансы, Криптовалюты, Блокчейн

Разбираемся во внутреннем устройстве блокчейна.

Сегодня ни одна технология не сравнится по популярности с блокчейном. До блокчейна компьютеры работали по принципу клиент/сервер: компьютер или смартфон (клиент) подключался к централизованному хранилищу (серверу) и запрашивал нужную информацию.

Отличный пример старого подхода — Netflix. Телевизор подключается к серверу компании, на котором хранятся фильмы и передачи. Зритель выбирает нужную программу, и сервер начинает передавать видеоинформацию. Эта схема прекрасно работает до тех пор, пока внезапно Netflix (сервис-посредник) не решает, что ваше любимое шоу ему больше не интересно, и удаляет его со своих серверов. Мнение зрителей его, как правило, не интересует.

А что, если в Сети было бы неограниченное пространство для хранения и бесконечный трафик, и любой мог бы загрузить фильм или шоу, и никто бы этот процесс не контролировал (и не удалял чьи-то любимые программы)? Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, не так ли? Однако это именно то, что представляет собой блокчейн: сеть равноправных компьютеров, совместно использующих ресурсы и работающих вместе без централизованного управления. Всем управляет код, размещенный на этих компьютерах (вместе они и составляют блокчейн).

Каждый блокчейн (сеть компьютеров) служит определенной цели. В настоящее время уже создаются блокчейны для распространения видео, но помимо этого существует множество различных применений технологии и способов организации сети. Ни один из них пока не идеален, и команды разработчиков борются за лучшее решение. Чтобы построить блокчейн, необходим механизм создания новых блоков (контейнеров с информацией: транзакциями, данными, инструкциям — всем, что угодно), которые будут приниматься или отвергаться сетью (в случае неполноты и неистинности). Чтобы сеть работала должным образом, необходим набор определенных правил. Например, блокчейн Netflix не должен позволять всем желающим самостоятельно загружать фильмы или хранить в системе книги вместо видео.

Существует множество различных способов проверки блоков, или алгоритмов консенсуса. Они являются основой каждой сети, поддерживают ее в гармонии и оберегают от хаоса. Каждый алгоритм по своему уникален, хотя некоторые построены на похожих концепциях.

Вот краткий обзор десяти самых популярных алгоритмов достижения консенсуса (и блокчейны, которые их используют).

1. Proof of Work (Доказательство выполнения работы) — Биткоин, эфир, Monero

Создатели биткоина (Bitcoin) разработали алгоритм Proof of Work. В нем компьютеры майнеров решают сложную математическую задачу, конкурируя между собой за создание нового блока. Сторона, которая первой нашла ответ (примерно раз в 10 минут), получает вознаграждение (монеты).

Биткоин стал настолько ценным, что некоторые страны создают крупнейшие фермы для его добычи. Огромное преимущество имеют регионы с доступным электричеством, поскольку машины для майнинга потребляют невероятное количество энергии. Недавно выведенная из эксплуатации электростанция в Австралии была куплена исключительно ради добычи биткоинов. Видеокарты от NVIDIA и AMD, пригодные для майнинга, также пользуются огромным спросом. Часто они продаются дороже цены, рекомендованной производителем и расходятся сразу после поступления в магазины.

Плюсы Proof of Work:

Любой человек может заработать с помощью своего компьютера. Прибыль зависит от криптовалюты, мощности ПК и стоимости электроэнергии. Однако со специализированным оборудованием для майнинга во многих случаях даже не стоит пытаться конкурировать.

Минусы Proof of Work:

Низкая скорость. Блоки генерируются каждые несколько минут (или через промежутки, указанные в коде; в случае биткоина это 10 минут).

Серьезный вред экологии.

Во многих прибыльных криптовалютах сегодня доминируют крупные компании, созданные исключительно для их добычи. Если одна или несколько фирм получат 51% вычислительной мощности сети, они смогут контролировать ее и вводить новый код с иными правилами, вызывая ветвление цепочки, причем большинство сетевых узлов настроены автоматически оставаться с более мощной цепочкой (агрессором).

2. Proof of Stake (Доказательство доли владения) — NEO, DASH, NavCoin

Держатели монет, принадлежащих сети, могут быть не майнерами, а «чеканщиками». Некая третья сторона создает блоки, затем чеканщики запускают специальное ПО на своих компьютерах, отвечающее за проверку. Этот процесс гораздо менее энергоемкий по сравнению с PoW и не требует специального оборудования — нужны только монеты. Чем больше у пользователя криптовалюты, тем выше вероятность того, что его выберут для проверки блока.

Плюсы Proof of Stake:

Валидатором может быть любой держатель криптовалюты — для этого нужно хранить монеты и не тратить их. Алгоритм Proof of Stake гораздо эффективнее, чем PoW, и позволяет обрабатывать несколько блоков в минуту. Кроме того, он гораздо безопаснее. Чтобы провести атаку 51%, злоумышленник должен контролировать 51% всех монет, при этом атака на сеть приведет к обесцениванию его собственных инвестиций.

Минусы Proof of Stake:

Монеты «чеканщиков» заперты на депозитах (однако их можно извлечь оттуда в любой момент). Также существуют некоторые теоретические способы атаки этого типа сетей. Как и в случае с Proof of Work, система разработана таким образом, что богатые становятся богаче, только не так быстро.

3. Delegated Proof of Stake (Делегированное доказательство доли владения)  — EOS, Bitshares, Lisk

Эта система серьезно отличается от двух предыдущих. Теперь шанс поучаствовать в проверке блока есть только у небольшого круга узлов, отбираемых путем голосования. Из-за их малого числа компьютерам легче проводить сравнение и проверку блоков. Если один из узлов перестанет справляться с возложенными на него функциями, его исключат из системы и заменят другим. Вместо майнеров, конкурирующих друг с другом, компьютеры в сети DPoS работают совместно над проверкой блоков, генерируя их гораздо быстрее.

Плюсы Delegated Proof of Stake:

Скорость! На создание блока уходит менее одной секунды. Все узлы сети работают совместно, вместо того, чтобы конкурировать друг с другом. Блокчейны на основе алгоритма DPoS гораздо легче масштабировать.

Минусы Delegated Proof of Stake:

Система получается частично централизованной и контролируемой. Концепция относительно нова и не испытана на предмет устойчивости к атакам.

4. Proof of Authority (Доказательство авторитета) —  POA Network, Ethereum Kovan Testnet

Алгоритм напоминает отношения клиент/сервер. За все отвечает один авторитет; клиенты могут только получать информацию (если им это разрешено). Этот метод больше всего подходит для частных корпоративных сетей и позволяет устанавливать дополнительные условия для получения полномочий, включая управление идентификацией и проверку (в отличие от предыдущих алгоритмов, где единственным идентификатором в сети часто выступает адрес кошелька или IP-адрес/порт).

Плюсы Proof of Authority:

Быстрый, надежный, проверенный.

Минусы Proof of Authority:

Сообщество лишено права голоса или контроля. Создатель цепочки может проводить обновления по своему желанию.

5. Proof of Activity (Доказательство деятельности) — Decred

Алгоритм является комбинацией PoW и PoS. В настоящее время его использует только криптовалюта Decred. Плюсы и минусы еще предстоит установить.

6. Proof of Burn (Доказательство сжигания) — Binance Coin, Counterparty, Slimcoin

Вместо того, чтобы решать сложные математические задачи, пользователи посылают монеты на особый адрес, где они оказываются потерянными навсегда. Идея состоит в том, что при уменьшении количества монет увеличивается стоимость остающихся. Однако обычно «сжиганием» монет занимаются разработчики, а не сообщество. Например, после ICO стартапы так уничтожают нераспроданные токены, поскольку применить их любым другим честным способом невозможно. Аналогичным образом Binance сжигает часть своих токенов каждый квартал, поддерживая их стоимость.

Плюсы Proof of Burn:

Дефицит приводит к возрастанию стоимости оставшихся монет.

Минусы Proof of Burn:

После сжигания монеты теряются навсегда. Такая практика помогает экосистеме, но мешает инвесторам. Кроме того, отсутствует какое-либо непосредственное вознаграждение за уничтожение монет.

7. Proof of Elapsed Time (Доказательство прошедшего времени) — Hyperledger Sawtooth

При создании нового блока каждый участник сети получает некоторое количество секунд, сгенерированное случайным образом. Тот, чье время истечет первым, сможет создать следующий блок. Клиенты в этой сети должны быть идентифицированы, а их ПО должно пройти проверку, чтобы избежать манипуляций со временем на стороне узла. Плюсы и минусы этого подхода еще предстоит установить.

8. Directed Acyclic Graph (Направленный ациклический граф) — IOTA, Hashgraph, Nano

Участники сети, желающие провести транзакцию, сначала должны выполнить некоторую работу. Обычно они проверяют несколько предыдущих транзакций. Теоретически скорость работы DAG ничем не ограничена. В отличие от традиционных подходов, чем больше пользователей подключаются к сети, тем быстрее она работает. У каждого из проектов свой собственный, уникальный подход к организации транзакций, достойный ознакомления.

Плюсы Directed Acyclic Graph:

Огромная скорость при достаточном количестве участников сети.

Минусы Directed Acyclic Graph:

При низкой активности сети транзакции не будут обрабатываться. Чтобы захватить сети подобного типа, достаточно контролировать 33% активного трафика (вместо 51%).

9. Byzantine Fault Tolerance (Задача византийских генералов) — Ripple, Stellar, Dispatch

За сеть отвечают выбранные валидаторы. Отпадает необходимость в майнерах и участии сообщества. При этом Stellar, например, позволяет любому стать валидатором, а Ripple самостоятельно решает, кто будет проверять блоки в системе. Обычно этот алгоритм используют централизованные сервисы на основе блокчейна.

Плюсы Byzantine Fault Tolerance:

Высокая скорость, закрытые сети.

Минусы Byzantine Fault Tolerance:

Клиенты просто пользуются системой и не являются ее частью.

10. Proof of Space/Capacity (Доказательство места/пространства) — Burst

Этот фантастический алгоритм в настоящее время применяет только одна криптовалюта. Он позволяет вести добычу за счет использования свободного пространства на жестком диске вместо процессоров/видеокарт. Жесткий диск заполняется небольшими случайными файлами, которые выступают в качестве лотерейных билетов. Сеть выбирает победителя через определенное количество секунд или минут и выплачивает ему вознаграждение. Жесткие диски гораздо эффективнее других систем — они потребляют всего 5 Вт электроэнергии по сравнению со 100 Вт в случае процессора и 1200+ Вт в случае ASIC-майнеров.

Помимо этих 10 алгоритмов существует множество других, в том числе:

  • Proof of Importance (Доказательство важности)
  • Proof of Reputation (Доказательство репутации)
  • Proof of Weight (Доказательство веса)
  • Proof of Evolution (Доказательство эволюции)
  • Tendermint
  • CASPER
  • Distributed Byzantine Fault Tolerance (Распределенная задача византийских генералов)
  • SPECTRE

Если вы подумываете о создании собственного блокчейна, присмотритесь к ним!

Подготовила Евгения Сидорова

Источник: Medium

Читайте также:

Хотите узнать больше о гражданстве за инвестиции? Оставьте свой адрес, и мы пришлем вам подробный гайд

Пожалуйста, опишите ошибку
Закрыть
Free market quotes
Что происходит на рынке? Будь в курсе!
Только у нас бесплатные котировки и все финансовые новости в одном месте.
Закрыть
Спасибо за регистрацию
Поставь лайк, чтобы мы и дальше могли публиковать интересные материалы бесплатно