Vrste konsenzusnih algoritama
Glavna značajka tehnologije raspodijeljene knjige jest da joj nedostaje središnje tijelo. To znači da se u osnovi tehnologije sudionici moraju dogovoriti o stanju knjige. Ovo je temeljni dio svakog distribuiranog sustava, a način na koji se implementira definira ostatak arhitekture. To se naziva algoritam konsenzusa.
Zbog svoje neodoljive prirode, algoritam konsenzusa srce je distribuiranog sustava. To je središnji dio, a njegov dizajn i provedba moraju se pažljivo razmotriti za one koji žele stvoriti protokol. Dobar konsenzusni algoritam mora dati sljedeće rezultate:
1. Sporazum: Svi čvorovi u mreži moraju postići rezultat u pogledu stanja mreže.
2. Tolerancija na greške: Algoritam bi trebao imati sposobnost ispravnog rada, čak i uz prisutnost neispravnih ili nepoštenih čvorova.
3. Prestanak: Proces konsenzusa mora se jasno zaustaviti nakon čega svi čvorovi donose odluku.
4. Integritet: Svi čvorovi trebaju postići konačnost unutar jednog konsenzusnog ciklusa.
To su osnovne karakteristike djelotvornog konsenzusnog mehanizma. Određeni algoritmi mogu imati više ili različite verzije predstavljenih koncepata, ali na neki način, sve ih dijeli bilo koji decentralizirani protokol. Uz to, konsenzusni algoritmi imaju bitan sloj svojstava koja trebaju imati da bi mogli raditi.
Ovi su:
1. Dosljednost: Ovo svojstvo znači da svi pošteni čvorovi proizvode istu vrijednost koja se smatra ispravnom.
2. Tolerancija: Sposobnost izdržavanja nekih neispravnih ili nepoštenih čvorova i sposobnost oporavka mreže.
3. Život: Sve dok je broj ugroženih čvorova ispod granice tolerancije, oni ne mogu zaustaviti ili odgoditi mrežu da postigne konsenzus.
4. Autentifikacija: Ovo svojstvo osigurava da postoji mehanizam za provjeru identiteta čvorova sudionika.
5. Struktura kvoruma: U distribuiranom sustavu potreban je samo minimalni broj glasova.
6. Nepobijanje: Način za provjeru identiteta računa pošiljatelja kako bi on mogao osporiti transakciju.
7. Jednaka vlast: Svi čvorovi u mreži moraju imati isti kapacitet, bez središnjeg tijela koje bi moglo nadjačati odluku.
Opet, ovo je osnovni skup svojstava za idealan decentralizirani algoritam konsenzusa. Nisu svi stvarni mehanizmi tamo u skladu s tim nizom pravila. Jedan od primjera je IOTA, koji ima središnjeg promatrača sposobnog mijenjati odluke čvorova. Za puriste takvo uključivanje znači da IOTA uistinu nije decentralizirana mreža iako ima neka druga svojstva.
Prije pregleda najčešće korištenih algoritama konsenzusa, moramo nešto primijetiti. Oni o kojima ćemo razgovarati rade, uglavnom, s blockchainovima. To će reći, struktura podataka poznata kao blockchain je mjesto na kojem oni trebaju raditi. Ostale strukture podataka mogu se koristiti u decentraliziranoj mreži, poput usmjerenog acikličkog grafa (DAG), hašgrafa itd. Oni imaju svoje konsenzus algoritme.
To je rečeno, blockchain ostaje najpopularnija struktura podataka. Prvi je put implementiran s Bitcoinom; Ethereum ga je usvojio, pa čak ga i sada koriste novi protokoli treće generacije kao što je Cardano. Čini se da će u dogledno vrijeme blockchain ostati dominantna tehnologija.
Kina je na čelu blockchain integracije. Provjeri cijelu svoju strategiju blockchaina i zašto tako brzo integriraju blockchain tehnologiju u svoje gospodarstvo.
Vrste konsenzusnih algoritama
Ovdje ćemo dati opći pregled najpopularnijih u blockchainu.
Dokaz o radu
Dokaz o radu prvi je održivi konsenzusni algoritam koji se i dalje najčešće koristi. U njemu se pojedinačni čvorovi natječu u pronalaženju hash funkcije koja predstavlja popis transakcija unutar bloka i nonce dodane na njega. Nonce je broj koji zahtijeva da hash-funkciji prethodi broj nula da bi bila valjana. Proces pronalaženja ove hash funkcije poznat je pod nazivom rudarstvo.
Kliknite ovdje za pročitajte sve o cjelovitom vodiču za arhitekturu Bitcoina.
Svi se mrežni čvorovi natječu u vrlo hardverski zahtjevnom procesu rudarstva kako bi dobili Bitcoin kao nagradu. Mnogi su kritizirali da je energetska intenzivnost dokaza o radu rasipna i štetna za okoliš. Uz to, troškovi električne energije i hardvera u rudniku doveli su do centralizacije mreže u nekolicini zemalja.
To je rezultiralo dizajniranjem novih algoritama konsenzusa.
Dokaz uloga
Glavna alternativa dokazima o radu (PoW), dokaz o udjelu (PoS), brzo je stekla snagu u svijetu blockchaina. U njemu čvorovi u mreži polažu glavnu valutu protokola i zaključavaju se neko vrijeme. To im omogućuje da uđu u polu-slučajnu lutriju kako bi potvrdili sljedeći blok transakcija.
Mogućnost odabira ovisi o količini uloženih novčića. Vjerojatnije je da će se odabrati čvor s pologom od 1.000 kovanica od onog s 500. To može dovesti do centralizacije jer oni čvorovi s većim novčanim sredstvima mogu dominirati mrežom. Čak i uz ovu mogućnost, zagovornici tvrde da je PoS jeftiniji za rad od PoW-a jer nije potreban skup hardver za potvrđivanje transakcija.
Delegirani dokaz o udjelu
Ovo je varijacija PoS-a. Ovdje dionici pomoću svojih kovanica odabiru koji će čvor potvrditi sljedeći blok transakcija. Čvorovi kojima je sudionik dodijelio novac postaju validatori i zaduženi su za širenje blokova u mrežu. Dionici ih mogu izglasati ako su spori ili se ponašaju neiskreno. U ovom je modelu veća razina centralizacije budući da su čvorovi koji mogu postati validatori ograničenog broja i odabrani su prije glasovanja nekim drugim sredstvima.
Dokaz proteklog vremena
Ovo je preferirani konsenzusni algoritam nekoliko blockchaina. Ovdje svaki čvor generira slučajno razdoblje čekanja u kojem čvor prelazi u stanje mirovanja. Čvor koji se prvi probudi postaje sljedeći validator. Mana je što sustav mora znati identitet čvorova jer razdoblje čekanja mora biti slučajno. Inače, nepošteni čvorovi mogu prevariti sustav.
Konsenzusni algoritam je u središtu blockchaina. Glavna odluka o dizajnu određuje što je moguće i koliko će brzo ostatak sustava biti izveden. Za one koji se žele razvijati u određenom protokolu ili za investitore koji pokušavaju odrediti koji će protokol biti najbolji u budućnosti, ključno je razumjeti osnove.