Przewodnik porównawczy algorytmów konsensusu Blockchain: PoW vs. PoS

Zdecentralizowana rozproszona sieć technologii Blockchain tworzy system wolny od korupcji i oferuje większe bezpieczeństwo, przejrzystość i niezmienność: już to wiesz! Ale czy kiedykolwiek zadałeś sobie pytanie, jak zarządzany jest system bez centralnego organu lub jak weryfikowane są decyzje dotyczące transakcji?

Jedną z najważniejszych obietnic technologii blockchain jest pozbawiony zaufania system peer-to-peer, w którym społeczność pomaga zweryfikować autentyczność transakcji. Czy jednak zastanawiałeś się kiedyś, jak dokładnie to się dzieje? Cóż, różne łańcuchy bloków używają różnych metod, które są nazywane algorytmami konsensusu łańcucha bloków.

Algorytmy te, znane również jako protokoły konsensusu, to zestawy reguł, według których działają sieci. Jeśli brzmi to interesująco, przeczytaj nasz obszerny przewodnik, aby dowiedzieć się, czym są algorytmy konsensusu blockchain, jakie są ich cele, jak działają i jaka jest różnica między dwoma najpopularniejszymi obecnie używanymi algorytmami.

Jak działają łańcuchy bloków

Blockchain to system do zapisywania informacji, których nie można zmienić ani zhakować. Blockchain, zwany także Distributed Ledger Technology (DLT), wykorzystuje zdecentralizowane haszowanie kryptograficzne w celu stworzenia bezpiecznej i przejrzystej historii zasobów cyfrowych.

Chociaż łańcuch bloków działa w bardziej złożonym systemie, analogia w jakiś sposób wyjaśnia, jak to działa — najłatwiejszą ilustracją działania łańcucha bloków jest Google Doc. Możesz udostępniać i rozpowszechniać dowolne dokumenty utworzone za pomocą Dokumentów Google w zespole zamiast ich kopiowania i przesyłania.

Dokumenty Google wykorzystują zdecentralizowany łańcuch dystrybucji, który umożliwia wszystkim członkom zespołu jednoczesny dostęp do dokumentu. Wszystkie zmiany dokonywane w dokumencie są rejestrowane w czasie rzeczywistym i są przejrzyste, ponieważ żaden członek nie jest zablokowany.

Każdy blok w łańcuchu bloków zawiera kilka transakcji. Za każdym razem, gdy użytkownik dodaje nową transakcję do łańcucha bloków, rekord transakcji jest dodawany do wszystkich ksiąg uczestników.

Podobnie, gdy użytkownik zmienia jeden blok w łańcuchu, dla wszystkich uczestniczących komputerów staje się jasne, że zmiana została dokonana. Każdy haker zamierzający uszkodzić system musiałby zmienić wszystkie bloki w łańcuchu w każdej rozproszonej wersji łańcucha.

Co to jest mechanizm konsensusu Blockchain?

Mechanizm konsensusu to formuła, według której dowolna grupa ludzi bez zwierzchniej władzy centralnej podejmuje decyzje i zapewnia zgodność z umowami. Algorytm konsensusu łańcucha bloków odnosi się do procesu, w ramach którego użytkownicy lub rówieśnicy w sieci łańcucha bloków osiągają wspólne porozumienie lub konsensus dotyczący stanu łańcucha bloków w czasie rzeczywistym.

Protokół konsensusu umożliwia sieci blockchain osiągnięcie niezawodności i stworzenie zaufania między różnymi banknotami, oprócz zagwarantowania bezpieczeństwa w rozproszonej księdze. Algorytm konsensusu staje się integralną częścią każdej aplikacji blockchain lub projektu DApps w ramach blockchain.

Mechanizmy konsensusu Blockchain są generalnie odpowiedzialne za następujące trzy rzeczy:

• Zapewniają, że następny blok w łańcuchu jest jedyną poprawną wersją prawdy.
• Uniemożliwiają złośliwym atakującym osiągnięcie 51% mocy mieszania i przejęcie systemu oraz pomyślne rozwidlenie łańcucha.
• Gwarantują niezawodność sieci, w tym wielu węzłów, co jest jednym z najważniejszych aspektów, ponieważ potwierdza integralność sieci. Najbardziej krytycznym elementem mechanizmów konsensusu jest zapewnienie, że użytkownicy nie wydadzą dwukrotnie tej samej kryptowaluty (podwójne wydatki).

Inni dostawcy usług finansowych, tacy jak firmy obsługujące karty kredytowe i debetowe, nie stosują mechanizmów konsensusu, ponieważ w przeciwieństwie do firm typu blockchain firmy kontrolują swoje sieci. System wysyła informacje do centralnej bazy danych za każdym razem, gdy korzystasz z ich kart kredytowych. Użytkownicy kart kredytowych uważają, że firmy mogą chronić zarówno swoje dane, jak i proces ich zamówień podczas transakcji.

Ponieważ tylko firma obsługująca karty kredytowe kontroluje całą swoją sieć, zastrzega sobie prawo do cofnięcia lub cenzurowania dowolnej transakcji. Oprócz prawa do cenzury i braku możliwości rozstrzygania sporów, większość scentralizowanych baz danych jest bardzo podatna na ryzyko włamań i korupcji.

Wejdź w blockchain i erę kryptowalut; stało się możliwe przeprowadzanie transakcji peer-to-peer, które są godne zaufania, niezmienne i identyfikowalne w zdecentralizowanej sieci. Ponieważ w takich sieciach nie ma centralnego ani nadrzędnego organu, który egzekwowałby przestrzeganie ustalonych zasad, różne rodzaje algorytmów konsensusu blockchain zapewniają, że każdy uczestnik sieci zgadza się z zasadami i gra zgodnie z nimi.

Cele mechanizmów konsensusu Blockchain

Poniżej wymieniono główne cele mechanizmów konsensusu blockchain.

# 1. Ujednolicona umowa

Osiągnięcie jednolitego porozumienia jest jednym z głównych celów mechanizmu konsensusu. Protokoły osadzone w rozproszonej sieci blockchain zapewniają, że wszystkie dane wprowadzane podczas procesu są prawdziwe i dokładne, a status księgi pozostaje aktualny. W rezultacie użytkownicy mogą dokonywać transakcji bez konieczności budowania zaufania ze swoimi rówieśnikami.

#2. Stwórz wspólną zachętę ekonomiczną

Ponieważ blockchain jest systemem pozbawionym zaufania, który sam się reguluje, interesy wszystkich uczestników muszą być zgodne. W takiej sytuacji algorytm konsensusu blockchain nagradza tych, którzy podporządkowują się i karze złych aktorów, regulując jednocześnie zachęty ekonomiczne.

#3. Uczciwość i Równość

Protokoły konsensusu zapewniają, że wszyscy zainteresowani użytkownicy mogą uczestniczyć w sieci przy użyciu tych samych podstaw. W rezultacie uzasadnia to decentralizację i aspekty open source systemu blockchain.

#4. Wyeliminuj usterki

Metoda mechanizmu konsensusu zapewnia również, że blockchain jest spójny, niezawodny i wolny od błędów, co oznacza, że ​​system może działać niezależnie przez cały czas, także w przypadku awarii i zagrożeń.

Rodzaje algorytmów konsensusu Blockchain: Proof of Work vs. Proof of Stake

Istnieje wiele algorytmów konsensusu w ekosystemie blockchain, a wiele innych wciąż jest rozwijanych. Dlatego każdy użytkownik lub przedsiębiorca musi znać cechy różnych mechanizmów konsensusu i wiedzieć, jak zidentyfikować te słabe. Po zapoznaniu się z podstawami algorytmów konsensusu blockchain, nadszedł czas, aby odkryć mocne i słabe strony dwóch najpopularniejszych metod konsensusu.

Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS) to najczęściej stosowane metody konsensusu blockchain. Oba regulują proces, w ramach którego transakcje peer-to-peer są weryfikowane i dodawane do publicznej rozproszonej księgi blockchain bez organu centralnego. Znajomość różnic między PoW a PoS może pomóc w łatwej ocenie kryptowalut w Twoim portfelu.

Co to jest dowód pracy (PoW)?

Metoda konsensusu Proof of Work zadebiutowała na początku lat 90. w celu radzenia sobie ze spamem e-mailowym. Pomysł polegał na tym, że komputer musiał wykonać niewielką ilość pracy, zanim mógł wysłać wiadomość e-mail. Chociaż praca miała być trywialna dla każdego, kto wysyła legalny e-mail lub dwa, wymagała ogromnych ilości zasobów i mocy obliczeniowej dla każdego, kto zamierza wysyłać masowe e-maile. Twórca Bitcoina, Satoshi Nakamoto, był pierwszą osobą, która zastosowała technologię pieniądza cyfrowego w białej księdze Bitcoina.

a. Zamawianie Blockchain

Wiesz już, że łańcuch bloków składa się z ciągu bloków reprezentujących grupy transakcji ułożonych chronologicznie. Pierwszy blok w dowodzie łańcucha blokowego opartego na pracy jest zakodowany na stałe w oprogramowaniu i nazywany jest blokiem 0 lub blokiem Genesis. Podczas gdy pierwszy blok nie odwołuje się do żadnych poprzednich bloków, wszystkie inne bloki wchodzące do łańcucha bloków muszą odwoływać się do poprzednich bloków. Każdy nosi przy sobie kopię zaktualizowanej księgi.

b. Zużycie energii

Algorytm Proof of Work wykorzystuje konkurencyjny wyścig w celu ustalenia, kto spośród uczestników (górników kryptowaluty) może skorygować księgę. Górnicy muszą wykorzystywać energię obliczeniową, aby zakwalifikować się do zaproponowania prawidłowych bloków zgodnie z zasadami sieci.

Komputery z oprogramowaniem Bitcoin, znane jako węzły, weryfikują transakcje, zapobiegają podwójnemu wydatkowaniu i określają, czy jakikolwiek proponowany blok powinien dołączyć do łańcucha. Górnicy bitcoinów konkurują ze sobą, aby uzyskać szansę na stworzenie nowego bloku poprzez rozwiązywanie złożonych sum matematycznych w procesie zwanym mieszaniem. Problemy matematyczne są trudne do rozwiązania, ale sieć może łatwo zweryfikować poprawność rozwiązania.

c. Udział

Metoda konsensusu PoW łączy moc obliczeniową z kryptografią w celu budowania konsensusu i sprawdzania poprawności transakcji zarejestrowanych w łańcuchu bloków. Górnicy uczestniczący w procesie mieszania muszą wygenerować poprawną odpowiedź na problem matematyczny, aby zakwalifikować się do dodania nowego bloku do łańcucha.

Uczestniczący górnicy odgadną ciąg liczb pseudolosowych, które w połączeniu z informacjami w bloku i przepuszczeniu przez komputer z funkcją haszującą muszą dostarczyć rozwiązanie spełniające warunki określone z góry przez algorytm.

Po uzyskaniu odpowiedzi system transmituje zwycięski hash do sieci, aby inni górnicy mogli zweryfikować jego ważność. Jeśli inni górnicy zweryfikują hash, blok zostanie dodany do łańcucha bloków, a górnik, który odniesie sukces, otrzyma rekompensatę w postaci nagrody za blok.

d. Dystrybucja nagród

Osoba, która wydobędzie blok uznany za ważny w sieci, otrzymuje nagrodę w postaci bloku, zazwyczaj nową kryptowalutę. W przypadku kryptowalut, takich jak Bitcoin, łańcuch blokowy systematycznie zmniejsza kwotę nagrody za blok po utworzeniu określonej liczby bloków, aby całkowita kwota funduszy była ograniczona i deflacyjna.

Co to jest dowód stawki (PoS)?

Metoda konsensusu Proof of Stake (PoS) jest poprawką do PoW, która zadebiutowała w 2012 roku. Zamiast polegać wyłącznie na konkurujących ze sobą komputerach w celu utworzenia prawidłowego skrótu, celem protokołu konsensusu PoS jest umożliwienie udziału poprzez własność danej kryptowaluty. Celem było przede wszystkim zajęcie się wysokim zużyciem energii przez PoW w celu określenia kolejności łańcucha bloków.

Algorytm PoS wykorzystuje z góry określony zestaw czynników, aby pseudolosowo wybrać węzeł spośród właścicieli monet, aby zaproponować następny blok do łańcucha bloków. Rolą wybranego węzła jest weryfikowanie ważności transakcji w bloku oprócz podpisywania i proponowania bloku do łańcucha bloków w celu zatwierdzenia.

a. Zamawianie Blockchain

Podobnie jak mechanizm PoW, metoda konsensusu PoS składa się z ciągu bloków ułożonych chronologicznie. Pierwszy blok w łańcuchu blokowym opartym na PoS jest również zakodowany na stałe w oprogramowaniu bloku Genesis. Wszystkie kolejne bloki dodawane do łańcucha bloków muszą odwoływać się do poprzedniego bloku i zawierać całą kopię zaktualizowanej księgi. Jednak w przeciwieństwie do metody PoS uczestniczące węzły nie konkurują o wybór do dodania bloków. W rezultacie nowe bloki są zwykle kute lub wybijane zamiast wydobywać.

b. Zużycie energii

Blockchainy oparte na PoS słyną z wykorzystywania energooszczędnego systemu do określania, kto może zaproponować nowe bloki i nie są uzależnione od wysokiego zużycia energii i mocy obliczeniowej. Zwolennicy mechanizmu konsensusu PoS przedstawiają go jako mechanizm przyjazny dla środowiska, w którym poszczególnym węzłom przydziela się zadanie tworzenia nowych bloków zamiast konkurowania ze sobą.

Ponieważ zarówno wydobycie PoW, jak i wydobycie PoS wymagają zużycia energii, węzły wydobywcze i wydobywcze są zmotywowane do korzystania z najtańszej możliwej formy energii elektrycznej, która najczęściej pochodzi z zasobów odnawialnych, takich jak energia wodna, wiatrowa lub słoneczna, a nie ze źródeł emitujących efekt cieplarniany, takich jak węgiel.

Podczas gdy górnicy PoS potrzebują tylko aktywnego źródła internetowego, które wymaga niewielkiej ilości energii, z drugiej strony górnicy PoW muszą nabyć specjalistyczny sprzęt (GPU), sprzęt górniczy i inne drogie urządzenia, aby mieć szansę na wyprodukowanie bloku.

c. Udział

Aby wziąć udział w metodzie konsensusu PoS i mieć szansę na wybranie do dodania bloków do łańcucha, użytkownik musi postawić lub zablokować określoną liczbę tokenów łańcucha bloków w konkretnym inteligentnym kontrakcie. Twoja szansa na wybranie do udziału zależy od kwoty postawionej kryptowaluty.

Użytkownicy, którzy działają złośliwie lub naruszają ustanowione zasady, mogą stracić swoją stawkę w ramach kary. Algorytm PoS wykorzystuje kilka innych czynników decydujących, aby uniknąć faworyzowania tylko najbogatszych węzłów, z których niektóre obejmują czystą losowość lub liczbę obstawiania monet przez węzeł.

d. Dystrybucja nagród

Podobnie jak w przypadku mechanizmu konsensusu PoW, użytkownicy, którzy pomyślnie zaproponują prawidłowy blok, zostaną nagrodzeni nagrodą blokową, odnoszącą się do kryptowaluty łańcucha bloków. Niemniej jednak, ponieważ posiadanie monety determinuje wybór, niektóre giełdy kryptowalut oferują usługi polegające na obstawianiu stawek w imieniu użytkowników w zamian za regularne wypłaty.

PoW kontra PoS: dokąd należy przyszłość?

Nasz werdykt na temat algorytmów konsensusu blockchain typu dowód pracy i dowód stawki jest taki, że oba działają inaczej, aby osiągnąć ten sam cel. Ponieważ jednak dowód stawki jest wciąż stosunkowo nowy na rynku, niesprawiedliwe może być osądzanie, który z nich jest całkowitym zwycięzcą.

PoW był tradycyjnym mechanizmem konsensusu w większości oryginalnych łańcuchów bloków, takich jak Bitcoin i Ethereum. Jednak Ethereum jest w trakcie przyjmowania nowego protokołu PoS w celu zaprezentowania potencjału powstającej metody konsensusu.

Mechanizm konsensusu PoW przetrwał próbę czasu i sprawdził się jako sposób zabezpieczenia łańcucha bloków. Wpłynęło to jednak negatywnie na skalowalność sieci, co niekorzystnie wpływa na transakcje. W dzisiejszych czasach osoby fizyczne rzadko mają okazję kopać, ponieważ przejęły je duże scentralizowane organizacje górnicze o ogromnej mocy obliczeniowej, przez co związane z tym koszty są nie do utrzymania.

Z drugiej strony algorytm PoS jest bardziej energooszczędny, a sieci pod nim podlegające cieszą się większą skalowalnością i wydajniejszymi transakcjami. Mechanizm zapewnia jednak mniejsze bezpieczeństwo kryptowalut obstawionych przez uczestników.

Wniosek

PoS pojawił się, aby zaradzić wadom tkwiącym w mechanizmie PoW i oczywiście rozwijać się po stronie efektywności energetycznej. Jednak oba algorytmy konsensusu blockchain mogą pojawić się w dającej się przewidzieć przyszłości, biorąc pod uwagę, że Bitcoin utknął w PoW, podczas gdy Ethereum skłania się ku PoS.

Możesz być także zainteresowany czytaniem o węzłach blockchain.