Алгоритмы консенсуса простым языком

Еще нет 10 лет как узнали о том, что есть такая технология блокчейн, но уже IT- мир без него не может обходиться, практически все инновации так или иначе связаны с этой технологией. Все криптовалюты, что находятся в использовании так или иначе построены на блокчейне. Одни используют свою уникальную технологию, а потому находятся на вершине рейтинга недалеко от главной цифровой монеты Bitcoin, другие созданы на основе сети Bitcoin, только с небольшими доработками, но тоже нашли свое место и свою популярность.
Блокчейн – это своеобразная система, которая построена по определённому принципу – состоит из списка упорядоченных записей (блоки, что связаны между собой, записей о транзакциях в сети), при этом записи блока делаются согласно очередности действий каждого участника и подделать или исправить предыдущий блок не будет возможности. В блокчейн может находится большое количество участников, но при этом система является неподконтрольному единому управлению. Нет центра, что управлял бы системой, что является по своей сути децентрализованной. Но децентрализованная система также должна работать по определённой системе, чтобы максимально эффективно обеспечивать договоренность между участниками системы. Для обеспечения соглашения используются алгоритмы консенсуса. Что это такое и какие виды существуют – разберем.


По сути транзакции практически распределяются сами, после того как пользователь ввел нужный ключ, а вот записать данные о блоке для этого нужна договоренность между многочисленными участниками сети. Такая договоренность и называется консенсус (примером может послужить работа сервиса uTorrent). Так как сеть децентрализована такой подход помогает предотвратить атаки на сеть или злоупотребления в записи блоков или транзакций. Именно для этого был использован первый алгоритм консенсуса известным основателем блокчейн и Bitcoin Сатоши Накомото - proof of work.

Что интересно, что этот алгоритм не был создан Сатоши, он был открыт еще задолго до его использования в блокчейн – в 90-х годах (сначала 1993, потом название ей дали только 1999).

Как работает PoW Proof of Work можно понять по простому примеру: работе футбольной команды и отдельного игрока. Каждый футболист работает для достижения определенной цели по отдельности – каждый из них будет получать определенную премию за тренировки. Каждая тренировка (она должна быть с каждым разом сложнее и длительнее) составляет весь тренировочный процесс, и каждый отдельный игрок работает на отдельный результат, но по итогам соревнований каждый получит свое вознаграждение – так как существует конкуренция и зарплата будет распределена между всеми, согласно итогам заключительного соревнования за период. Но и требования к каждому игроку постепенно растут, растет рейтинг игроков и больше денег они могут заработать.
В данном случае можно провести аналогию с майнингом, где игроки это майнеры, что работают по принципу proof of work, а премия за блок Bitcoin сейчас составляет 12,5BTC, плюс все комиссии-отчисления за операции. А распределяется вознаграждение согласно сложности майнинга и задействованного оборудования (тренировки). При этом существуют и фермы по добыче, где один майнер может делать работу больше и тяжелее, выгоднее для себя (допинг в спорте, к примеру). То есть proof of work обозначает, по сути – доказательство работы и сложность каждой задачи зависит от текущей мощности сети.

Proof of work выполняет функции в сети:

- использование вычислительных мощностей невозможно подделать, все это видно в сети, что защищает от 2-х расходов (когда 1 BTC может быть потрачен дважды) и атаки 51% (когда майнеры по сговору отменить транзакции);
- честность и справедливость, согласно используемых мощностей результат каждого пользователя виден;
- мошеннические действия исключены и могут привести к потере заработанного вознаграждения.

Но из минусов этого вида консенсуса считается его не выгодность и энергозатратность (практически происходит гонка вооружений, и теперь обычный манер уже будет зарабатывать копейки с учетом расходов на энергию). Поэтому некоторые криптовалюты начали переход на другие виды консенсуса, например В. Бутерин уже объявил, что ethereum переходит на алгоритм proof of stake.


Этот алгоритм построен по другому принципу, нежели доказательство работы, теперь консенсус достигается согласно доказательство доли владения. То есть право голоса можно получить, если имеешь долю в криптовалюте, в сети. Другими словами: больше доля - больше вознаграждение. По аналогии можно себе представить – вложение депозита в банк. PeerCoin была первая монета которая применила алгоритм proof of stake. Зарабатывать с PoS-майнинг вы сможете, если у вас на депозите есть определенное количество криптовалюты и локальный кошелек активен и состоит в узле сети (нода сети). Обязательные взносы пришли тогда, когда появились прецеденты двойных трат и теперь депозиты выступают в виде залога, если вы тратите дважды – ваш депозит теряется. Монеты с таким майнингом: DASH, Neo, Stratis, ReddCoin. Минус этого алгоритма – нужно иметь хороший депозит на счете, например для запуска ноды DASH нужно иметь на депозите 1000 монет. А потратите 1 монету, то все - мастернода уже не будет работать. Поэтому можно обратить внимание на более дешевые и удобные монеты по этому алгоритму.
С развитием блокчейн, появляются и разные алгоритмы консенсуса. Например, у PoS алгоритма консенсуса есть и разновидности.


Этот алгоритм больше для майнеров, что имеют небольшой баланс криптомонет, так как с ним они вряд ли смогут создать блок в сети, ввиду того, что низкий уровень хэша просто не позволит этого сделать или может пройти очень большое количество времени В таком случае можно использовать майнинг по алгоритму LPoS или арендованное подтверждение доли, где идет стимулирование мелких участников, для повышения безопасности сети: больше участников – больше безопасность. Этот алгоритм позволяет отдавать свои небольшие средства крупным майнерам, при этом они остаются во владении самого пользователя и могут спокойно быть изъяты с аренды. Примером можно привести - монету Waves.


Этот алгоритм позволяет владельцам монет выбирать узлы, где будет возможность создать блоки и выбирать участника кого делегируют на добычу блоков. Примером можно использовать выборы: выдвигают одного кандидата и если он выигрывает – его команда получает дивиденды. Еще одно преимущество такого принципа алгоритма – все, кто владеет монетами, могут голосовать за изменения параметров сети, в свою очередь это приводит к росту влияния и росту доли участника. Такой алгоритм консенсуса называют - делегирование подтверждения доли.

По этому методу работает монета LISK – для блока нужен 101 майнер и ваш кандидат или вы должны попасть этот список. Cardano - еще одна монета, работающая по этому принципу.
Основные преимущества последних 3-х систем: не нужны мощности, а значит, нет расходов электроэнергии и гонки вычислительных мощностей. При этом атака 51% не имеет смысла, потому что риск будет нести в первую очередь тот, кто ее спровоцировал, так как именно у него будет большее количество монет.


В переводе означает подтверждение (доказательство) важности. Этот алгоритм консенсуса поход на Proof-of-Stake, но при генерации блока должны выполняться следующие условия:
- должны лежать средства на депозите (мастернода),
- необходимо совершить определенное количество орпеций в сети,
- учитывается время нахождения в сети.
Таким образом, здесь учитывается не только количество монет на счету мастернода, но и то насколько он является активным в системе, и какую имеет репутацию (для определения используется отдельная система). По таком принципу работает криптовалюта NEM – вознаграждаются за полноценную сетевую активность.


PoA - этот алгоритм консенсуса работает в случае, если вы обладаете доказательством активности. Это разновидность вышла из сочетания PoW и PoS. Монеты генерируются с помощью доказательства работы, а вознаграждение достается благодаря доказательству доли. То есть манипулировать блоками владелец 50% мощностей не сможет, так как он просто не сможет владеть 50% всех монет. Стоит рассчитывать, что скорее всего PoA могут применить в корпоративных и регулируемых монетах, где блоки будут под контролем.

Конечно пока основной алгоритм в использовании это POW, но все больше завоевывает признание метод POS, благодаря тому же, что его хотят применять в Ethereum. Но лично мое мнение, что сейчас будущее в первую очередь за гибридными алгоритмами, где развитие и доработка основных методов, делают криптовалюты по добыче более желаемыми.

А какой метод майнинга больше всего нравится вам?



Автор: ГераЯ
Исключительные права на статью принадлежат MMGP.COM

Самое интересное, что постепенное усложнение майнинга приводит к тому, что криптовалюту могут вырабатывать все меньше желающих. Таким образом происходит централизация этого процесса. Если появится необходимость в усилении контроля за добросовестностью майнеров, то и это выльется в централизацию, поскольку понадобится участие неких админов, арбитров, экспертов. Так и до юридических разбирательств дело может дойти, а потом и до государственного надзора за майнингом. На этом децентрализация криптовалюты и закончится.