Decentralizovaná distribuovaná síť technologie Blockchain vytváří systém bez korupce a nabízí vyšší bezpečnost, transparentnost a neměnnost: to už víte! Ale zeptali jste se někdy sami sebe, jak se řídí systém bez centrální autority nebo jak se ověřují rozhodnutí o transakcích?
Jedním z nejvýznamnějších příslibů technologie blockchain je důvěryhodný systém peer-to-peer, kde komunita pomáhá ověřit, zda jsou transakce pravé. Napadlo vás však někdy, jak přesně se to děje? Různé blockchainy používají různé metody, které se nazývají blockchainové konsensuální algoritmy.
Tyto algoritmy, známé také jako konsenzuální protokoly, jsou sady pravidel, jejichž prostřednictvím sítě fungují. Pokud to zní zajímavě, přečtěte si našeho komplexního průvodce a zjistěte, co jsou to blockchainové konsensuální algoritmy, jejich cíle, jak fungují a jaký je rozdíl mezi dvěma dnes nejpopulárnějšími.
Table of Contents
Jak fungují blockchainy
Blockchain je systém pro zaznamenávání informací, které nelze změnit ani se do nich nabourat. Blockchain, nazývaný také Distributed Ledger Technology (DLT), využívá decentralizační kryptografické hashování k vytvoření bezpečné a transparentní historie digitálních aktiv.
Zatímco blockchain běží na složitějším systému, analogie nějak vysvětluje, jak to funguje – nejsnazší ilustrací toho, jak blockchain funguje, jsou Google Doc. Jakékoli dokumenty vytvořené prostřednictvím Dokumentů Google můžete sdílet a distribuovat v rámci týmu namísto jejich kopírování a přenosu.
Dokumenty Google používají decentralizovaný distribuční řetězec, který umožňuje všem členům týmu přistupovat k dokumentu současně. Všechny změny provedené v dokumentu jsou zaznamenány v reálném čase a jsou transparentní, protože žádný člen není uzamčen.
Každý blok v řetězci bloků nese několik transakcí. Pokaždé, když uživatel přidá novou transakci na blockchain, záznam transakce se přidá do všech účetních knih účastníků.
Podobně kdykoli uživatel změní jeden blok v řetězci, je všem zúčastněným počítačům zřejmé, že byla provedena změna. Jakýkoli úmysl hackerů poškodit systém by musel změnit všechny bloky v řetězci v každé distribuované verzi řetězce.
Co je Blockchain Consensus Mechanism?
Mechanismus konsenzu je vzorec, podle kterého jakákoli skupina lidí bez nadřízeného ústředního orgánu přijímá rozhodnutí a zajišťuje dodržování dohod. Algoritmus shody blockchainu se týká procesu, pomocí kterého uživatelé nebo kolegové v rámci blockchainové sítě dosáhnou společné dohody nebo konsenzu ohledně stavu blockchainu v reálném čase.
Konsensus protokol umožňuje blockchainové síti dosáhnout spolehlivosti a vytvořit důvěru mezi různými bankovkami, kromě toho, že zaručuje bezpečnost v rámci distribuované účetní knihy. Algoritmus konsenzu se stává nedílnou součástí každé blockchainové aplikace nebo projektu DApps v rámci blockchainu.
Blockchainové konsensuální mechanismy jsou obecně zodpovědné za následující tři věci:
- Zajišťují, že další blok v řetězci je jedinou správnou verzí pravdy.
- Zabraňují škodlivým útočníkům dosáhnout 51% hashovací síly a uzurpovat systém a úspěšně rozvětvovat řetězec.
- Zaručují spolehlivost sítě, včetně více uzlů, což patří mezi nejdůležitější aspekty, protože potvrzuje integritu sítě. Nejdůležitějším prvkem mechanismů konsenzu je zajistit, aby uživatelé neutratili stejnou kryptoměnu dvakrát (Double Spending).
Jiní poskytovatelé finančních služeb, jako jsou společnosti vydávající kreditní a debetní karty, neprovozují mechanismy konsenzu, protože na rozdíl od blockchainových společností firmy kontrolují své sítě. Systém odesílá informace do centrální databáze, kdykoli použijete jejich kreditní kartu. Uživatelé kreditních karet věří, že společnosti mohou během transakcí ochránit jak svá data, tak proces jejich příslušných objednávek.
Protože pouze společnost vydávající kreditní karty kontroluje celou svou síť, vyhrazuje si právo zrušit nebo cenzurovat jakoukoli transakci. Kromě práva na cenzuru a neschopnosti řešit spory je většina centralizovaných databází vysoce náchylná k riziku hackingu a korupce.
Vstupte do blockchainu a éry kryptoměn; bylo možné provádět peer-to-peer transakce, které jsou důvěryhodné, neměnné a sledovatelné v rámci decentralizované sítě. Vzhledem k tomu, že v takových sítích neexistuje žádná centrální nebo nadřazená autorita, která by vynucovala dodržování zavedených pravidel, různé druhy blockchainových konsenzuálních algoritmů zajišťují, že každý účastník sítě souhlasí s pravidly a hraje podle nich.
Cíle mechanismů konsenzu blockchainu
Mezi primární cíle mechanismů konsenzu blockchainu patří následující.
#1. Jednotná dohoda
Dosažení jednotné dohody je jedním z hlavních cílů mechanismu konsensu. Protokoly vložené do distribuované sítě blockchainu zajišťují, že všechna data zadaná během procesu jsou pravdivá a přesná a že stav účetní knihy zůstane aktuální. V důsledku toho mohou uživatelé provádět transakce, aniž by si nutně budovali důvěru se svými kolegy.
#2. Vytvořte společnou ekonomickou pobídku
Vzhledem k tomu, že blockchain je nedůvěryhodný systém, který se sám reguluje, musí být zájmy všech účastníků sladěny. V takové situaci blockchainový konsensuální algoritmus odměňuje ty, kteří se drží hranice, a trestá špatné aktéry při regulaci ekonomických pobídek.
#3. Spravedlnost a rovnost
Protokoly konsensu zajišťují, že se všichni zainteresovaní uživatelé mohou zapojit do sítě pomocí stejných základů. Ve výsledku to ospravedlňuje decentralizaci a open-source aspekty blockchainového systému.
#4. Odstraňte chyby
Metoda mechanismu konsenzu také zajišťuje, že blockchain je konzistentní, spolehlivý a bez chyb, což znamená, že systém může pracovat nezávisle za všech okolností, včetně selhání a hrozeb.
Typy blockchainových konsensuálních algoritmů: Proof of Work vs. Proof of Stake
V rámci blockchainového ekosystému existuje mnoho konsenzuálních algoritmů a mnoho dalších se stále vyvíjí. Každý uživatel nebo podnikatel proto musí být obeznámen s vlastnostmi různých mechanismů konsenzu a vědět, jak identifikovat ty chudé. Poté, co se naučíte základy blockchainových konsenzuálních algoritmů, je čas objevit silné a slabé stránky dvou nejpopulárnějších konsenzuálních metod.
Proof of Work (PoW) a Proof of Stake (PoS) jsou nejpoužívanějšími blockchainovými metodami konsenzu. Oba regulují proces, jehož prostřednictvím se ověřují peer-to-peer transakce a přidávají se do veřejné distribuované účetní knihy blockchainu bez centrální autority. Znalost rozdílů mezi PoW a PoS vám může pomoci snadno vyhodnotit kryptoměny ve vašem portfoliu.
Co je Proof of Work (PoW)?
Konsenzuální metoda Proof of Work byla poprvé představena na počátku 90. let minulého století, aby se vypořádala s e-mailovým spamem. Myšlenka za tím byla, že počítač potřeboval provést malé množství práce, než mohl odeslat e-mail. I když tato práce měla být triviální pro každého, kdo posílá legitimní e-mail nebo dva, vyžadovala obrovské množství zdrojů a výpočetního výkonu pro každého, kdo měl v úmyslu posílat hromadné e-maily. Tvůrce bitcoinu Satoshi Nakamoto byl prvním člověkem, který použil technologii digitálních peněz v bílé knize bitcoinu.
A. Blockchain Ordering
Už víte, že blockchain je tvořen řetězcem bloků představujících skupiny transakcí uspořádaných chronologicky. První blok v proof of work-based blockchain je pevně zakódován do softwaru a nazývá se blok 0 nebo blok Genesis. Zatímco první blok neodkazuje na žádné předchozí bloky, všechny ostatní bloky vstupující do blockchainu musí odkazovat na předchozí bloky. Každý nese kopii aktualizované účetní knihy.
b. Spotřeba energie
Algoritmus proof of Work využívá konkurenční závod k určení, kdo z účastníků (těžařů kryptoměn) může upravit účetní knihu. Těžaři musí využívat výpočetní energii, aby se kvalifikovali a mohli navrhnout platné bloky v souladu s pravidly sítě.
Počítače, na kterých běží bitcoinový software, známý jako uzly, ověřují transakce, zabraňují dvojímu utrácení a určují, zda by se měl některý navrhovaný blok připojit k řetězci. Těžaři bitcoinů mezi sebou soutěží, aby získali šanci vytvořit nový blok řešením složitých matematických součtů pomocí procesu zvaného hašování. Matematické úlohy jsou obtížně řešitelné, ale síť může snadno ověřit správné řešení.
C. Účast
Metoda PoW konsenzu kombinuje výpočetní výkon s kryptografií k vytvoření konsenzu a ověření transakcí zaznamenaných v blockchainu. Těžaři, kteří se účastní procesu hašování, musí vygenerovat správnou odpověď na matematický problém, aby se kvalifikovali k přidání nového bloku do řetězce.
Zúčastnění těžaři budou hádat řetězec pseudonáhodných čísel, která, když se zkombinují s informacemi v bloku a projdou počítačem s hashovací funkcí, musí poskytnout řešení, které odpovídá podmínkám předem stanoveným algoritmem.
Jakmile je odpověď odvozena, systém vysílá vítězný hash do sítě, aby ostatní těžaři mohli ověřit jeho platnost. Pokud ostatní těžaři ověří hash, bude blok přidán do blockchainu a úspěšný těžař obdrží kompenzaci prostřednictvím odměny za blok.
d. Distribuce odměn
Osoba, která vytěží blok přijatý jako platný v rámci sítě, obdrží odměnu za blok, obvykle novou kryptoměnu. U kryptoměn, jako je bitcoin, blockchain systematicky snižuje výši odměny za blok poté, co byl vytvořen daný počet bloků, aby celkový objem prostředků zůstal konečný a deflační.
Co je Proof of Stake (PoS)?
Konsenzuální metoda Proof of Stake (PoS) je dodatkem PoW, který debutoval v roce 2012. Namísto pouhého spoléhání se na to, že si počítače navzájem konkurují, aby vytvořily správný hash, cílem protokolu PoS konsenzu je umožnit účast prostřednictvím vlastnictví konkrétní kryptoměny. Cílem bylo primárně řešit vysokou spotřebu energie PoW pro určení pořadí blockchainu.
Algoritmus PoS používá předem určený soubor faktorů k pseudonáhodnému výběru uzlu z řad vlastníků mincí, který navrhne další blok blockchainu. Úlohou vybraného uzlu je kromě podepsání a předložení bloku blockchainu k ověření platnosti transakcí v rámci bloku.
A. Blockchain Ordering
Stejně jako mechanismus PoW se metoda konsenzu PoS skládá z řetězce chronologicky zarovnaných bloků. První blok v rámci blockchainu založeného na PoS je také pevně zakódován do softwaru genesis block. Všechny následující bloky přidané do blockchainu musí odkazovat na předchozí blok a nést celou kopii aktualizované účetní knihy. Na rozdíl od metody PoS však zúčastněné uzly nesoutěží o výběr pro přidání bloků. Výsledkem je, že nové bloky jsou obvykle kovány nebo raženy místo těžby.
b. Spotřeba energie
Blockchainy založené na PoS jsou známé tím, že používají energeticky účinný systém k určení, kdo může navrhovat nové bloky, a nejsou závislé na vysoké spotřebě energie a výpočetním výkonu. Zastánci mechanismu konsenzu PoS ho účtují jako mechanismus šetrný k životnímu prostředí, ve kterém je jednotlivému uzlu přiděleno vytváření nových bloků namísto vzájemného soupeření.
Protože těžba PoW i těžba PoS vyžadují spotřebu energie, jsou těžební a těžební uzly motivovány používat co nejlevnější formu elektřiny, která nejčastěji pochází z obnovitelných zdrojů, jako je vodní energie, větrná nebo solární energie, spíše než ze zdrojů emitujících skleníkové plyny, jako je uhlí.
Zatímco těžaři PoS vyžadují pouze aktivní internetový zdroj, který vyžaduje malé množství energie, těžaři PoW si na druhou stranu musí pořídit specializovaný hardware (GPU), těžební zařízení a další drahá zařízení, aby měli šanci vyrobit blok.
C. Účast
Aby se uživatel mohl zúčastnit metody konsensu PoS a měl šanci být vybrán pro přidání bloků do řetězce, musí vsadit nebo uzamknout konkrétní množství tokenů blockchainu v konkrétní chytré smlouvě. Vaše šance, že budete vybráni k účasti, závisí na množství kryptoměny, kterou vsadíte.
Uživatelé, kteří jednají zlomyslně nebo porušují stanovená pravidla, mohou za trest přijít o svůj vklad. Algoritmus PoS využívá několik dalších určujících faktorů, aby se zabránilo upřednostňování pouze nejbohatších uzlů, z nichž některé zahrnují čistou náhodnost nebo počet, kolikrát uzel vsadil coiny.
d. Distribuce odměn
Stejně jako u mechanismu konsenzu PoW jsou uživatelé, kteří úspěšně navrhnou platný blok, odměněni blokovou odměnou s odkazem na kryptoměnu blockchainu. Nicméně, protože vlastnictví mincí určuje výběr, některé kryptoměnové burzy nabízejí služby sázek tím, že vkládají sázky jménem uživatelů výměnou za pravidelné výplaty.
PoW vs. PoS: Kam patří budoucnost?
Náš verdikt ohledně konsensuálních algoritmů pro důkaz práce vs. důkaz o sázce na blockchainu je, že oba fungují odlišně, aby dosáhly stejného účelu. Protože je však důkaz o sázce na trhu stále relativně nový, může být nespravedlivé rozhodovat o tom, který z nich je absolutním vítězem.
PoW byl tradiční mechanismus konsensu ve většině původních blockchainů, jako je Bitcoin a Ethereum. Ethereum je však v procesu přijímání nového protokolu PoS ve snaze předvést potenciál vznikající metody konsensu.
Mechanismus konsenzu PoW obstál ve zkoušce času a osvědčil se jako způsob zabezpečení blockchainu. To však negativně ovlivnilo škálovatelnost sítě, která nepříznivě ovlivňuje transakce. V dnešní době dostanou jednotlivci příležitost těžit jen zřídka, protože to převzaly velké centralizované těžařské organizace s obrovským výpočetním výkonem, takže související náklady jsou neudržitelné.
Algoritmus PoS je na druhé straně energeticky efektivnější a sítě pod ním mají vyšší škálovatelnost a efektivnější transakce. Tento mechanismus však poskytuje menší bezpečnost pro kryptoměny vsazené účastníky.
Závěr
PoS přišel, aby vyřešil nedostatky, které jsou vlastní mechanismu PoW, a samozřejmě se mu daří na straně energetické účinnosti. Oba blockchainové konsensuální algoritmy však mohou být v dohledné době k dispozici, vezmeme-li v úvahu, že Bitcoin uvízl v PoW, zatímco Ethereum tíhne k PoS.
Také by vás mohlo zajímat čtení o blockchainových uzlech.