Võtmepunktid
Nakamoto konsensus on protokoll, mis tagab, et kõik plokiahela võrgus osalejad lepivad kokku plokiahela ühes turvalises versioonis.
Võrgu terviklikkuse säilitamiseks ja rikkumiste vältimiseks tugineb see töötõendusele (PoW), ploki keerukuse reguleerimisele ja detsentraliseerimisele.
Kuigi see pakub eeliseid, nagu turvalisus ja rahaline kaasatus, seisab see silmitsi väljakutsetega, nagu suur energiatarbimine ja võimalikud tsentraliseerimisriskid.
Sissejuhatus
Nakamoto konsensus on krüptomaailma, eriti Bitcoini põhikontseptsioon. Bitcoini pseudonüümi looja Satoshi Nakamoto järgi nimetatud konsensusmehhanism muutis pöörde viisi, kuidas detsentraliseeritud võrgud saavutavad kokkuleppe ilma keskvõimuta. See artikkel uurib, mis on Nakamoto konsensus, kuidas see toimib ja miks see on Bitcoini toimimise jaoks ülioluline.
Mis on Nakamoto konsensus?
Nakamoto konsensus on protokoll, mida plokiahela võrgud kasutavad plokiahela oleku osas kokkuleppe (konsensuse) saavutamiseks. See on oluline võrdõigusvõrkude (P2P), nagu Bitcoin, terviklikkuse ja turvalisuse säilitamiseks.
Põhimõtteliselt tagab Nakamoto konsensus, et kõik võrgus osalejad lepivad kokku plokiahela ühes versioonis, vältides selliseid probleeme nagu topeltkulutamine ja tagades tehingute kehtivuse.
Nakamoto konsensuse põhikomponendid
Nakamoto konsensuse toimimise mõistmiseks on oluline mõista selle põhikomponente.
1. Töötõendus (PoW)
Töötõendus on mehhanism, mille abil lisatakse plokiahelasse uusi plokke. See hõlmab keeruliste matemaatiliste probleemide lahendamist, mis nõuavad märkimisväärset arvutusvõimsust. Nn kaevandajad võistlevad nende probleemide lahendamise nimel. Esimene kaevandaja, kes seda teeb, saab õiguse lisada plokiahelasse järgmine plokk ja saada ploki tasu äsja vermitud bitcoinide ja tehingutasude näol.
2. Ploki keerukus
Matemaatiliste ülesannete keerukust, mida kaevandajad peavad lahendama, kohandatakse perioodiliselt. See tagab, et plokke lisatakse ühtlase kiirusega, Bitcoini puhul umbes iga 10 minuti järel. Kuna võrguga liitub rohkem kaevandajaid ja kasutatakse rohkem arvutusvõimsust (räsimäär), on selle kiiruse säilitamine keerulisem.
3. Ploki tasud ja stiimulid
Kaevandajaid motiveeritakse võrgus osalema ploki tasude ja tehingutasudega. Kui kaevandaja lisab ploki edukalt plokiahelasse, saavad nad tasu vastloodud bitcoinide näol. Lisaks koguvad kaevandajad plokis sisalduvatelt tehingutelt tehingutasusid. Need stiimulid on üliolulised, et motiveerida kaevandajaid oma arvutusvõimsust võrku panustama.
4. Detsentraliseerimine
Nakamoto konsensus toimib detsentraliseeritud viisil, mis tähendab, et võrku ei kontrolli keskvõim. Selle asemel saavutatakse konsensus tänu üle maailma levinud osalejate (kaevandajate) ühise jõupingutuse. See detsentraliseerimine on põhifunktsioon, mis tagab võrgu turvalisuse ja vastupidavuse.
Kuidas Nakamoto konsensus toimib
Nakamoto konsensuse saavutamise protsessi võib jagada mitmeks etapiks.
1. Tehingu edastamine
Kui kasutaja soovib tehingut teha, edastab ta selle võrku. Seejärel võtavad selle käsile tehingu Bitcoini võrku ühendatud sõlmed (arvutid).
2. Tehingu kinnitamine
Sõlmed kontrollivad tehingu kehtivust, kontrollides mitmeid tegureid, näiteks kas kasutajal on piisav saldo ja kas tehing järgib võrgu reegleid.
3. Plokki kaasamine
Kontrollitud tehingud koondavad kaevandajad plokki. Seejärel hakkavad kaevandajad selle plokiga seotud PoW probleemi lahendamisega tegelema.
4. Töötõenduse lahendamine
Kaevandajad võistlevad töö tõendamiseks vajaliku matemaatilise ülesande (räsimise) lahendamise nimel. See probleem hõlmab teatud kriteeriumidele vastava räsi (tähemärgijada) leidmist. Protsess on ressursimahukas ja nõuab märkimisväärset arvutusvõimsust.
5. Ploki lisamine
Esimene kaevandaja, kes probleemi lahendab, edastab oma lahenduse võrku. Teised sõlmed kontrollivad lahendust ja kui see on õige, lisatakse uus plokk plokiahelasse. Sellest plokist saab ahela viimane kirje ja kõik järgnevad plokid põhinevad sellel.
6. Ahela järjepidevus
Kui plokk on lisatud, hakkavad kaevandajad töötama järgmise ploki kallal ja protsess kordub. Plokiahel kasvab aja jooksul, kusjuures iga plokk sisaldab viidet (räsi) eelmisele plokile, luues turvalise ja rikkumiskindla ahela.
Turvalisus ja rünnakukindlus
Nakamoto konsensus on loodud turvaliseks ja rünnakutele vastupidavaks mitme mehhanismi kaudu.
1. Keerukuse kohandamine
Töötõenduse probleemi keerukusaste kohandatakse võrgu koguarvutusvõimsuse alusel. See reguleerimine tagab, et plokke lisatakse ühtlase kiirusega, vältides ühegi kaevandaja või kaevandajate rühma domineerimist võrgus.
2. Enamuse reegel
Võrk töötab enamuse põhimõttel. Plokiahela edukaks muutmiseks peab ründaja kontrollima rohkem kui 50% võrgu arvutusvõimsusest, mida nimetatakse 51% rünnakuks. See on Bitcoini võrgus väga ebapraktiline ja kulukas, kuid väiksemad võrgud võivad sellistele rünnakutele olla vastuvõtlikud.
3. Detsentraliseerimine
Võrgu detsentraliseeritud olemus muudab iga üksiku üksuse jaoks keeruliseks kontrolli saavutamise. Kaevandajate laialdane levik üle maailma suurendab võrgu vastupidavust.
4. Majanduslikud stiimulid
Kaevandajad on rahaliselt motiveeritud tegutsema ausalt ja järgima võrgu reegleid. Võrku rünnata või kehtetuid plokke luua üritades raisataks ressursse ja kaotataks võimalikke hüvesid, mis heidutab pahatahtlikku käitumist.
Nakamoto konsensuse eelised
Nakamoto konsensus pakub mitmeid olulisi eeliseid, mis aitavad kaasa Bitcoini edule ja kasutuselevõtule.
1. Usaldusetu keskkond
Võrgus osalejad ei pea üksteist ega keskvõimu usaldama. Konsensusmehhanism tagab, et kõik tehingud on kehtivad ning plokiahel jääb turvaliseks ja võltsimiskindlaks.
2. Turvalisus
Töötõenduse, keerukuse reguleerimise ja detsentraliseerimise kombinatsioon muudab võrgu väga turvaliseks. Edukate rünnakute tõenäosus on minimaalne, tagades plokiahela terviklikkuse.
3. Läbipaistvus
Plokiahel on avalik arvestusraamat, mis tähendab, et kõik tehingud on kõigile nähtavad. Selline läbipaistvus suurendab süsteemi usaldusväärsust, kuna tehinguid ja plokiahela olekut saab igaüks kontrollida.
4. Rahaline kaasatus
Nakamoto konsensuse detsentraliseeritud olemus võimaldab kõigil, kellel on Interneti-juurdepääs, võrgus osaleda, edendades rahalist kaasatust.
Väljakutsed ja kriitika
Vaatamata oma eelistele pole Nakamoto konsensus ilma väljakutsete ja kriitikata.
1. Energiatarbimine
Töötõendusmehhanism nõuab märkimisväärset arvutusvõimsust, mis toob kaasa suure energiatarbimise. See on tekitanud keskkonnaprobleeme ja nõuab energiatõhusamaid konsensusmehhanisme.
2. Tsentraliseerimise risk
Kuigi võrk on kavandatud detsentraliseerituks, on tsentraliseerimise oht, kui väike arv kaevandamise kogumeid kontrollib suurt osa võrgu arvutusvõimsusest.
3. Skaleeritavus
Nakamoto konsensuse praegune disain piirab sekundis töödeldavate tehingute arvu. Võrgu kasvades muutub skaleeritavus probleemiks, mis viib selle probleemi lahendamiseks selliste lahenduste väljatöötamiseni nagu Lightning Network .
4. Kahvlid
Kogukonnasisesed erimeelsused võivad viia kahvliteni, kus plokiahel jaguneb kaheks eraldi ahelaks. See võib tekitada segadust ja ebakindlust, nagu nähtub 2017. aasta jagunemisest Bitcoini ja Bitcoin Cashi vahel.
Nakamoto konsensus vs Bütsantsi tõrketaluvuse (BFT) süsteemid
Nii Nakamoto konsensus kui ka Bütsantsi tõrketaluvus (BFT) on lahendused Bütsantsi kindralite probleemile. Mõlema kontseptsiooni eesmärk on saavutada hajutatud süsteemides kokkulepe, kuid erinevad nende meetodite ja rakenduste poolest.
BFT tagab süsteemi korrektse toimimise isegi siis, kui mõned liikmed veavad alt või tegutsevad pahatahtlikult, tuginedes tavaliselt sõlmedevahelisele hääletusprotsessile ja eeldades, et vähem kui kolmandik osalejatest on ebaausad.
Seevastu Bitcoini kasutatav Nakamoto konsensus kasutab töötõendust (PoW), et saavutada konsensus täielikult detsentraliseeritud ja usaldusetus keskkonnas, kus kaevandajad lahendavad keerulisi mõistatusi, et lisada plokiahelasse uusi plokke.
Kuigi Nakamoto konsensus sisaldab BFT põhimõtteid, tutvustab see ainulaadseid mehhanisme, nagu PoW ja majanduslikke stiimuleid, et tagada turvalisus ja detsentraliseerimine. See on optimeeritud avatud võrkude jaoks, nagu krüptoraha, võimaldades suuremahulist osalemist, kuid seisab silmitsi selliste väljakutsetega nagu energiatarbimine ja skaleeritavus.
Traditsioonilised BFT-süsteemid on energiakasutuses ja kommunikatsioonis tõhusamad, kuid sobivad paremini keskkondadesse, kus on teatav usaldus ja väiksem osalus. Seega on Nakamoto konsensus BFT põhimõtete uuenduslik kohandamine detsentraliseeritud rakenduste jaoks.
Lõppmärkused
Nakamoto konsensus on murranguline uuendus, mis toetab Bitcoini turvalisust ja funktsionaalsust. Kasutades töötõendust, keerukuse kohandamist ja detsentraliseeritud osalemist, võimaldab see usaldusväärset, turvalist ja läbipaistvat finantssüsteemi. Kuigi väljakutsed, nagu energiatarbimine ja skaleeritavus, on endiselt lahendamata, tegeleb käimasolev teadus- ja arendustegevus nende probleemidega.
Lisalugemist
Lahtiütlus: seda sisu esitatakse sellisel kujul, nagu see on, ainult üldiseks teabeks ja hariduslikel eesmärkidel, ilma igasuguse esinduse või garantiita. Seda ei tohiks tõlgendada kui finants-, juriidilist või muud professionaalset nõuannet ega soovitust konkreetse toote või teenuse ostmiseks. Peaksid küsima nõu asjakohastelt professionaalsetelt nõustajatelt. Kui artikli on koostanud kolmandast osapoolest kaastöötaja, pane tähele, et väljendatud seisukohad kuuluvad kolmandast osapoolest kaastöötajale ja ei pruugi kajastada Binance Academy omasid. Lisateabe saamiseks loe meie täielikku lahtiütlust siit. Digitaalsete varade hinnad võivad olla kõikuvad. Sinu investeeringu väärtus võib langeda või tõusta ja sa ei pruugi investeeritud summat tagasi saada. Sina vastutad ainuisikuliselt oma investeerimisotsuste eest ja Binance Academy ei vastuta võimalike kahjude eest. Seda materjali ei tohiks tõlgendada finants-, juriidilise või muu professionaalse nõuandena. Lisateabe saamiseks vaata meie kasutustingimusi ja riskihoiatust.