Виды блокчейнов и алгоритмов консенсуса
Друзья, всем привет!
Сегодня расскажем о блокчейне - как он устроен и какие виды бывают. Также поговорим и об алгоритмах консенсуса.
Виды блокчейна
Давайте начнем знакомство с видами блокчейна с основного его определения.
Блокчейн - в дословном переводе это цепочка блоков. В этих блоках содержится информация обо всех транзакциях, изменить или удалить которые нельзя. Несколько записей о транзакциях объединяются в блок и прикрепляются к другим блокам.
В основном блокчейны делятся на публичные и приватные.
Публичные блокчейны
Из самого названия следует, что любой пользователь может создавать блоки с информацией и участвовать в механизме работы блокчейна. Эти блокчейны децентрализованы и значит не имеют регулятора. Публичные блокчейны работают на механизме консенсуса (о них расскажем ниже).
Все участники сети «контролируют» публичный блокчейн - разработчики, пользователи, поставщики услуг, майнеры, которые обеспечивают целостность сети и удобство работы в ней.
Публичными блокчейнами являются Bitcoin, Ethereum, Solana и остальные популярные сети.
Также у публичного блокчейна есть «сетевой эффект». Например, при разработке собственного кошелька разработчик может добавить в него функционал для взаимодействия этого приложения с другими на этом же блокчейне. Благодаря этому, часть пользователей других проектов также начнет пользоваться этим кошельком. Так новое приложение может быстрее внедриться и получить аудиторию.
Приватные блокчейны
Приватные блокчейны - это блокчейны, в которых создание блоков централизовано и все права на блокчейн и работу в нем принадлежат одной организации. Данный вид блокчейна используется в организациях и компаниях, и чтобы попасть в такой блокчейн, нужно получить доступ от руководителей. Именно они решают, какие права у каждого участника - кто-то может только просматривать информацию, а кому-то можно её вносить.
У такого вида блокчейна есть свои преимущества:
- низкая стоимость транзакций - так как проверка транзакций проводится доверенными нодами;
- большая скорость транзакций - меньше компьютеров, а значит больше скорость;
- упрощенное обновление процесса за счет централизованного контроля блокчейна.
Виды алгоритмов консенсуса
Алгоритм консенсуса - это совокупность принципов и правил, благодаря которым все участвующие в сети узлы (ноды) автоматически приходят к консенсусу о текущем состоянии сети. Механизм консенсуса проверяет верность тех или иных правил, то есть он проверяет, что транзакция верна и протокол соблюден.
В основном существует три вида консенсуса:
Помимо этих мы рассмотрим и другие механизмы.
Proof-of-Work (PoW)
Это алгоритм доказательства работы, один из самых первых и известных, благодаря Bitcoin. Этот алгоритм способствовал появлению майнеров. Суть алгоритма в решении членами сети математической задачи и в публичном доказательстве проделанной работы. Первый, кто нашел правильное решение, получает возможность добавить блок в цепочку. Помимо этого можно получить награду за проделанную работу.
- требует большое количество энергии, которое только увеличивается по мере подключения майнеров к сети, что приводит к дороговизне;
- ограниченная масштабируемость и невысокая пропускная способность.
Proof-of-Stake (PoS)
Алгоритм доказательства владения появился как альтернатива PoW. Данный алгоритм не требует участия майнеров и большого количества энергии. Вместо решения сложной задачи, в этом алгоритме владельцы предлагают свои монеты в качестве залога за возможность проверки блоков и становятся «валидаторами».
Валидатор проверяет правильность транзакций в блоке. Если все сделано правильно, он добавляет блок к цепочке блоков и получает награду за свой вклад. Валидаторы выбираются рандомным образом.
Стейкинг - это процесс блокировки крипты для получения вознаграждения или процентов.
В сентябре 2022 года сеть Ethereum перешла с алгоритма PoW на PoS. После перехода Ethereum на PoS майнеров в сети сменят валидаторы. Они будут совершать работу по подтверждению новых транзакций с помощью стейков и получать за это награду в монетах эфира (ETH).
Это обновление решило проблемы с высоким потреблением электроэнергии и масштабируемостью. Также для майнинга в PoW требуется оборудование, что снижает доступность этой деятельности.
Proof-of-Authority (PoA)
Основан на репутации алгоритмом консенсуса, который представляет практическое и эффективное решение для блокчейнов. Данный алгоритм распространен в частных, закрытых блокчейнах. PoA похож на PoS, но в PoA валидаторы ставят свою репутацию вместо монет. Данный алгоритм используется в VeChain Thor, Microsoft Azure и других.
Модель Proof of Authority основана на ограниченном количестве валидаторов блока и именно это делает ее масштабируемой системой. Блоки и транзакции проверяются заранее утвержденными участниками, которые выступают в качестве модераторов системы.
Плюсы PoA: высокая скорость транзакций, масштабируемость.
Недостатки: отказ от децентрализации, возможное влияние на валидатора из вне, чтобы скомпрометировать систему изнутри.
Proof-of-Burn (PoB)
Алгоритм консенсуса похож на PoW, но не требует мощных компьютеров или видеокарт. Вместо этого, пользователи инвестируют в виртуальное оборудование для майнинга. В процессе валидации блоков, криптовалюта намеренно «сжигается», чтобы обеспечивать надежность сети. Чем больше пользователь сожжет монет в пользу системы, тем больше шансов, что его выберут в качестве валидатора.
Преимущества PoB – низкое энергопотребление и в том, что сжигание может положительно сказывается на росте стоимости монет в сети.
Основной недостаток - проверка работы, выполненной майнерами, как правило, откладывается. Это не так быстро, как в механизме Proof of Work.
Помимо разобранных выше алгоритмов консенсуса существуют и другие:
- Proof-of-Capacity (PoC)
- Delegated Proof-of-Stake (DPoS)
- Proof-of-Weight
- Proof-of-Importance
- Proof-of-Participation
Но эти алгоритмы больше относятся к частным случаям использования, чем к популярным и обще используемым видам.
Для чего же создано столько алгоритмов? У каждого есть свои преимущества и недостатки и разработчики в погоне за решением трилеммы блокчейна совершенствуют алгоритмы консенсуса и разрабатывают новые механизмы (например, решения первого и второго уровней блокчейна).
Трилемма блокчейна состоит в том, что невозможно одновременно добиться высоких показателей основных характеристик сети: масштабируемости, децентрализации и безопасности.
Усиление одной характеристики автоматически ослабляет другую. Поэтому разработчики блокчейнов выбирают определенный алгоритм консенсуса в соответствии с целями и задачами.
Заключение
Потенциал технологии блокчейн не оставляет сомнений в том, что её внедрение и совершенствование будут усиливаться.
Преимущества публичного блокчейна (прозрачность и открытость) могут привести к тому, что многие функции традиционного сектора финансов будут работать на технологии блокчейна.