Алгоритмы консенсусов в блокчейне

Любой блокчейн представляет собой последовательную цепочку блоков, в которой новые блоки должны достраиваться по определенным правилам. В этом и есть суть распределенных систем реестра – генерация новых блоков в блокчейне формирует эмиссию криптовалюты.

Логично, что новые блоки должны генерироваться по заранее запрограммированному алгоритму.

Это и есть алгоритм нахождения консенсуса. Уже существующие узлы сети находят консенсус, как бы “согласовывают его между собой” для того чтобы в блокчейне появились новые токены.

В биткоине и эфириуме новые блоки сети достраиваются путем проведения сложных вычислительных операций. Поэтому такой алгоритм называется Proof of Work, то есть доказательство выполненной работы.

Это были первые сети, со временем пользователи выявили ряд недостатков у алгоритма PoW. Например, высокие затраты электроэнергии на майнинг, дороговизну комиссий при транзакциях и сложность в масштабируемости сети (при росте числа пользователей сеть тормозит, скорость транзакций падает).

Далее появились сети с новым алгоритмом консенсуса, когда для утверждения блока нужно согласование от владельцев крупных узлов сети – валидаторов. Простыми словами, генерацию блоков осуществляют крупные держатели уже существующих токенов. Такой алгоритм назвали Proof of Stake (доказательство ставки).

Однако, и тут не обошлось без недостатков. Решился вопрос масштабируемости, но пришлось пожертвовать децентрализацией. Ведь генерация новых блоков оказалась под контролем крупных холдеров, так и появилась Трилемма блокчейна.

Далее для решения трилеммы разработали еще ряд алгоритмов, которые в той или иной мере являются модификациями алгоритма PoS. Самые известные:

• Proof of Activity – используется комбинация алгоритмов PoW и PoS
• Proof of Capacity – “доказательство вместимости” или майнинг на жестком диске, менее энергоемкий чем PoW, но с более высокой возможностью к масштабированию. Для майнинга используется свободное место на диске, а не вычислительные мощности.
• dPoS (delegated Proof of Stake) – то же самое, что PoS, но мелкие пользователи могут делегировать свои токены крупным валидаторам и таким образом опосредованно участвуют в принятии решений сети.
• Proof of Importance – валидаторы с большим количеством транзакций обладают преимуществом перед другими узлами сети.
• Proof of Authority – действует система репутации, когда валидаторы вынуждены доказывать свою надежность и постоянно ее подтверждать.
• Proof of Burn – пользователи отправляют свои токены на сжигание и за это получают награды.

У всех алгоритмов нахождения консенсуса в сети есть уклон в ту или иную сторону Трилеммы. Как бы ни доказывали проекты обратное, идеала пока не достиг никто. А разные способы просто лучше подходят для тех или иных областей крипто индустрии.