Введение
В централизованной структуре один объект имеет власть над всей системой. В большинстве случаев данные органы имеют право вносить изменения по своему усмотрению: не существует какой-либо сложной системы управления для достижения консенсуса между множеством администраторов.
В децентрализованной среде совершенно другой механизм работы. Например, если речь идет о распределенной базе данных, то каким образом мы можем получить согласия от всех участников сети, в отношении того, какие данные можно добавить в сеть?
Достижение консенсуса в условиях, где стороны не могут доверять друг другу, стало одним из важнейших событий в индустрии, которое подготовило почву для появления блокчейнов. В этой статье мы рассмотрим важность алгоритмов консенсуса для правильного функционирования криптовалюты и распределенных реестров.
Алгоритмы консенсуса и криптовалюта
Сатоши Накамото, создатель Биткоина, предложил систему Proof of Work с целью координации пользователей сети. Далее мы рассмотрим принципы работы PoW, но сначала определим общие черты большинства существующих алгоритмов консенсуса.
Виды алгоритмов консенсуса
Доказательство выполнения работы (PoW)
Просматривая данные на выходе, вы не сможете сказать, какая информация была пропущена через функцию. По этой причине хеши отлично подходят для доказательства того, что вы знали до определенного времени. Вы можете дать кому-то такой хеш, а затем предоставить первоначальную информацию, для того, чтобы человек мог пропустить ее через функцию и убедиться в том, что вывод совпадает.
В крупных блокчейнах крайне тяжело найти подходящий хеш: понадобится целый склад специального оборудования для хеширования большого количества данных (с установками типа ASIC), чтобы быть конкурентноспособным и суметь создать действительный блок.
Для сети достаточно убедиться в том, что вы действительно создали правильный блок. Даже если ваши асики проводили триллионы комбинаций, чтобы получить правильный хеш, для проверки его правильности достаточно один раз пропустить данные через функцию. Если ваши данные производят действительный хеш, блок будет принят сетью как валидный, и вы получите вознаграждение. В противном случае, сеть отклоняет ваш запрос на добавление блока и можно сказать, что вы потратили время и электричество впустую.
Доказательство владения (PoS)
На период стейкинга средства блокируются в кошельке (их будет нельзя перемещать во время стейкинга). В большинстве случаев, вы соглашаетесь с другими валидаторами в отношении того, какие транзакции попадут в следующий блок. В некотором смысле валидаторы делают ставку на блок, который они хотят добавить в блокчейн, но право выбора блока остается за протоколом.
Данный механизм не предполагает наград для валидаторов в виде недавно созданных монет. С этим алгоритмом нативная валюта блокчейна должна выпускаться другим способом, например посредством первичного предложения (ICO или IEO), либо же путем запуска протокола на PoW с последующим переходом на PoS.
На сегодняшний день, Proof of Stake в своем чистом виде развернут лишь в нескольких криптовалютах с относительно небольшой сетью, по этой причине пока еще сложно точно сказать, может ли это стать жизнеспособной альтернативой PoW. Хотя данный алгоритм и кажется теоретически обоснованным, на практике все происходит немного иначе.
После развертывания PoS в рамках сети с большим объемом средств в системе начинают действовать теории игр и различные финансовые стимулы. Если кто-то и захочет «взломать» PoS-систему, то только с гарантией извлечения выгоды, поэтому выяснить, насколько это вероятно, мы сможем только в сети.
Другие алгоритмы консенсуса
Доказательство работы (Proof of Work) и доказательство владения (Proof of Stake) являются наиболее обсуждаемыми алгоритмами консенсуса, но есть еще множество других, которые обладают своими преимуществами и недостатками. Рекомендуем подробнее ознакомиться с ними в следующих статьях:
- Разъяснение отложенного доказательства работы
- Принцип работы арендованного доказательства доли
- Разъяснение доказательства авторитетности
- Разъяснение доказательства сжигания
- Разъяснение делегированного доказательства доли
- Гибридный алгоритм консенсуса
Резюме
Механизмы достижения консенсуса жизненно важны для функционирования распределенных систем. Многие считают, что величайшим нововведением в биткоине было использование Proof of Work, позволяющее пользователям согласовывать общий набор фактов.
Алгоритмы консенсуса на сегодняшний день поддерживают не только системы цифровых денег, но и блокчейны, позволяющие разработчикам запускать код в распределенной сети. Теперь они являются краеугольным камнем технологии блокчейн и имеют решающее значение в долгосрочной жизнеспособности различных существующих сетей.
Из всех алгоритмов консенсуса, Proof of Work по прежнему остается доминирующим, по той простой причине, что альтернатива, которая является более надежной и более безопасной, еще не была предложена. Тем не менее, существует огромное количество исследований и разработок по замене PoW, и мы скорее всего увидим, как их будет становится только больше.