Ето какво трябва да знаете за доказателството за работа на Blockchain

Манията по блокчейн бавно се превръща в възможност за основен ремонт на старите системи и за тяхното по-добро производство. Има обаче много повече неща, които хората трябва да знаят за блокчейна, за да оценят изобретателността, която лежи в основата му. Един от основните аспекти на технологията е алгоритъмът за доказателство за работа на блокчейн.

Blockchain технологията е все още в зародиш, така да се каже, но вече има огромен потенциал по отношение на това, което може да помогне да се постигне. За отбелязване е, че технологията преминава от основната рамка, на която криптовалутите работят, към нещо като технология, която революционизира индустриите.

Какво е консенсус алгоритъм?

По принцип технологията позволява на потребителите да си взаимодействат на принципа “равнопоставен” и без централен орган. Забележително е, че транзакциите се завършват, когато има консенсус в цялата мрежа. По-специално, консенсусният алгоритъм е това, което отличава различните блокчейн мрежи. Например мрежата Bitcoin се различава от мрежата Ethereum въз основа на консенсус алгоритъма.

Технически, консенсусният алгоритъм е процесът на вземане на решения в рамките на група. Забележително е, че членовете на групата измислят система, която рационализира процеса, чрез който те могат да намерят общ език по даден предмет. За да се постигне консенсус, поне мнозинството от участниците в групата трябва да се съгласят и съответното решение трябва да бъде в полза на това мнозинство.

Интересното е, че консенсусните алгоритми на блокчейн работят с подобна логика. В допълнение към това, алгоритмите за консенсус на блокчейн имат специфични цели, които се стремят да увеличат използването на блокчейн мрежите. Първо, алгоритъмът се задължава да събере възможно най-много съгласие между участващите възли, така че да има широко съгласие.

На второ място, широкото споразумение в мрежата трябва да улесни сътрудничеството между участниците. По-специално, алгоритъмът гарантира, че каквото и да е споразумение, за което участниците се споразумеят, обслужва интересите на всички членове. Трето, споразумението насърчава сътрудничеството, така че всеки човек да работи в полза на колективния интерес на мрежата.

Освен това алгоритъмът се стреми да гарантира, че всички участници имат равни права, каквито трябва да бъдат връзките между партньори. В крайна сметка насърчаването на среда, в която всички имат равни права, улеснява участието и индивидуалната активност на участниците.

Видове консенсусни алгоритми

Както беше обяснено по-рано, съществуват различни видове консенсусни алгоритми и въз основа на които съществуват различни блокчейн мрежи. За отбелязване е, че всеки алгоритъм има свои уникални характеристики, които го отличават и които постигат консенсус в мрежата чрез различни механизми. В момента има доста на брой алгоритми за консенсус на блокчейн. Двете основни обаче са Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS).

Какво представлява алгоритъмът за доказателство за работа на Blockchain?

Това е най-старият консенсусен механизъм и най-популярният в момента. За отбелязване е, че първото споменаване на алгоритмите предшества изобретяването на биткойн мрежата. Интересното е, че изследванията на алгоритъма се връщат в началото на 90-те, когато Мони Наор и Синтия Дворк публикуват статия през 1993 г. В статията авторите изследват потенциала на алгоритъма за предотвратяване на измами.

През 1999 г. друг изследовател в криптографията, Маркус Якобсон, въвежда термина „Proof-of-Work“ и той се задържа, докато Сатоши Накамото изненада света с изобретяването на биткойн. По-специално, блокчейн мрежата на Биткойн е просто изпълнение на изследването, чиито първи стъпки датират от 1993 г..


Алгоритъмът PoW остава най-популярният, защото е сред малкото, които не могат да бъдат компрометирани. В техническо отношение това е един от онези алгоритми, които могат да постигнат византийска толерантност към грешки. По-специално, византийската толерантност към неизправности (BFT) е просто способността на системата да издържа на откази, свързани с проблема на византийските генерали.

Това означава, че мрежата може успешно да избегне ситуации, при които някои възли могат да се опитат да действат срещу консенсуса. В контекста на блокчейн технологията е очевидно, че блокчейн мрежите нямат централен орган за модериране на транзакции. Вместо това публичната книга се разпределя между всички участници, следователно блокчейн технологията, известна също като технология на разпределена книга (DLT).

Като се има предвид ценната информация, съхранявана в публичните счетоводни книги, има голяма вероятност някои лоши действащи лица да искат да причинят грешки за користни ползи. Като такива, тези лоши актьори представят проблема на византийските генерали. По този начин е необходимо блокчейн мрежата да има византийска толерантност към неизправности, за да се избегнат подобни проблеми.

Как работи PoW?

Ясно е, че алгоритъмът PoW е ​​много сигурен, тъй като може да издържи на BFT. Интересното е, че начинът, по който работи, го прави още по-сигурен, следователно доста популярен. Без характеристиката BFT, член на мрежа може да фалшифицира транзакции и по този начин да компрометира надеждността на блока, генериран от транзакцията.

Алгоритъмът PoW работи по такъв начин, че възлите в мрежата трябва да решат математически проблем, така че да могат да създадат следващия блок. Който е първият, който получи решението на математическия проблем, получава разрешение за консенсус да избере блока, който трябва да бъде добавен до платформата.

В резултат на това този успешен възел получава валута като награда. В биткойн мрежа, наградата биткойн жетон. Следователно има стимул да продължите да решавате математическите задачи, така че човек да може да получи разрешение за избор на следващия блок. Също така сега е ясно защо някои възли биха искали да фалшифицират транзакции и оттам необходимостта от византийска толерантност към грешки.

Въпреки това не е лесно да се получи отговор на математическия проблем. В този случай възлите трябва да намерят решението на проблема чрез груба сила. Това означава, че онези възли, които имат най-голяма изчислителна мощност, най-вероятно ще намерят решението на математическия проблем. По-специално, тези възли, които участват в изчислението, се наричат ​​майнери и процесът на решаване на проблема се нарича добив.

Защо Blockchain Proof of Work е успешен

Процесът на добив е енергоемък, тъй като изисква по-голяма изчислителна способност за решаване на всеки следващ проблем. Като такъв процесът консумира много електрическа енергия. Ще разгледаме този аспект по-късно и защо това е една от причините хората да се отдалечават от алгоритъма към други алтернативи. Независимо от това, PoW е ​​доста успешен в момента поради две причини.

Първо, получаването на решение на математическия проблем е доста трудно. Следователно възлите трябва да прекарват време в изчисления, които са тромави. Интересното е, че предлагането на изчислителна мощност е доста ограничено и това означава, че малко участници имат достъп до нея. Интересното е, че тази характеристика е и причината за невъзможността възлите да измамят по време на транзакции.

Например, нека приемем, че лош актьор иска да атакува мрежата и данните за грешки, регистрирани на определен блок. Ако цялата мрежа има десет блока и целевият блок за лошия актьор е номер седем, лошият актьор ще трябва да промени тези данни за блок десет, девет осем и след това седем, което е целта. Като се има предвид изчислителната мощност, необходима за добив на един блок, е почти невъзможно един да промени данните на четири блока. По принцип няма компютър, който да може да реши такъв проблем.

На второ място, PoW е ​​успешен, защото след като един възел създаде блок, други възли могат лесно да проверят процеса, довел до решението. По-специално, това отчасти се дължи на естеството на проблема, който се нуждае от решение. За да реши проблема, миньорът трябва да получи отговор, който е по-малък от предварително зададена стойност.

Например мрежата може да представи стойност като 10. За да бъде решението правилно, трябва да се уверите, че решението е по-малко от 10, т.е. девет. Ако миньор успешно пристигне в девет, другите възли лесно ще следват процедурата, с която миньорът е стигнал до решението. Тя обаче се усложнява, ако транзакцията е фалшифицирана.

Какво има бъдещето за доказателство за работа

Както споменахме по-рано, доказателството за работа поглъща тонове енергия, за да завърши изчисленията. Интересното е, че това е един от основните недостатъчни моменти, които недоброжелателите на алгоритъма извикват. До ноември миналата година, доклади посочи, че е два пъти по-скъпо да се добива биткойн за един долар от златото, медта или платината по отношение на изразходваната енергия.

Според за изследователите добивът на биткойн на стойност един долар изисква над 17 мегаджаула енергия. Интересното е, че са необходими само около пет мегаджаула за добив на злато, четири за добив на мед и седем за добив на платина. Следователно начинанието се оказва много по-скъпо и като се има предвид, че цената на криптовалутата е доста волатилна.

Също така, тъй като повече блокове се добавят към съществуващата блокчейн, процесът на решаване на проблеми за следващите блокове става по-труден. Забележително е, че изчислителният процес е много по-труден и като такъв има нужда от по-сложен хардуер, който може да се справи с изчисленията. В резултат на това цената на хардуера за добив нараства експоненциално.

Това, което всички тези проблеми представляват, е бъдеще, което е малко мрачно за този алгоритъм. Интересното е, че има правителства, които вече са наложили мораториуми върху минната дейност, за да могат да изготвят подходящо законодателство, за да се погрижат за голямото енергийно потребление на минното дело. Вече някои блокчейн мрежи като Ethereum, които първоначално разчитаха на PoW алгоритъм, мигрират към други алтернативи като доказателство за залог. По принцип има реален шанс протоколът да претърпи фундаментални промени в опит да рационализира използването му или хората да го изоставят напълно.

Предизвикателства пред PoW

Както беше обсъдено по-рано, PoW е ​​изправена пред екзистенциални заплахи от основните предизвикателства. По отношение на потреблението на енергия, вече е ясно, че алгоритъмът е много непримирим, когато става въпрос за използване на електричество. Добавете към това нарастващите разходи за добив на хардуер и всичко остава с ужасно главоболие за това как да се справите с алгоритъма.

Следователно е ясно, че основното предизвикателство, пред което е изправен алгоритъмът PoW, е нарастващите разходи за решаване на изчислителните проблеми. За отбелязване е, че човек трябва да похарчи средно $ 4758 в САЩ, за да добие само един биткойн. В Германия цената скача до 14 275 долара, докато Южна Корея излиза като най-скъпата на 26 170 долара. Интересното е, че CoinMarketCap посочва това цената на един биткойн в момента е на 4089 долара. Следователно е ясно, че миньор в САЩ, Германия и Южна Корея всъщност ще нанесе огромни загуби, ако извършва някаква минна дейност.

Друго предизвикателство, пред което е изправен алгоритъмът PoW, е, че той не е наистина децентрализиран. Информирани наблюдатели посочват, че във всеки един момент от времето само един възел е отговорен за поддържането на регистъра. Това е същият човек, който има разрешение да избере какъв ще бъде следващият блок и е същият човек, който ще получи наградата след добавяне на блока.

Като средство за защита, потребителите на технологията blockchain са взискателни за фундаментална промяна в обработката на книгите в рамките на блокчейн мрежа. По-специално, потребителите искат счетоводните книги да се намират едновременно в много връстници, така че да се избегне тенденцията на “диктатор” на един възел, хостващ счетоводната книга във всяка дадена точка. По същество това предполага фрагментиране на книгата на много части, така че нито един възел да няма ясна картина на съдържанието на книгата.

Алтернатива на алгоритъма за доказателство за работа на блокчейн

В опит да подобрят блокчейн пространството, някои разработчици излязоха с алтернативи на алгоритъма за доказателство за работа на блокчейн, които са просто други видове консенсусни алгоритми. Досега има многобройни алтернативи, някои от които бяха споменати по-рано. Тук ще разгледаме само една от алтернативите, която е доказателство за залога.

Блокчейн доказателство за залог

Като алгоритъм за консенсус доказателството за залога за пръв път се появи на блокчейн сцената през 2011 г., две години след доказателство за работа. Основната разлика между доказателство за работа и доказателство за залог е, че потребителите на последното не трябва да решават сложни проблеми, за да постигнат консенсус. Напротив, потребителите трябва само да използват криптовалута като залог, с който да постигнат консенсус.

Ето как работи. Всички участници в блокчейн мрежа, която използва PoS протокола, трябва да имат основна криптовалута да участва в постигането на консенсус. Например, ако блокчейн мрежата Ethereum успешно премине към PoS, потребителите ще трябва да имат Ether в акаунтите си, за да участват.

За участниците, които биха желали да копаят следващия блок, ще трябва да заложат валутата, която имат. Интересното е, че шансовете човек да избере следващия блок зависи от размера на заложените крипто. Например, ако общият залог на човек възлиза на 2% от цялата крипто заложена в мрежата, възелът ще има 2% шанс да имитира следващия блок.

Следователно, докато майнингът все още присъства в този протокол, е ясно, че той не зависи от изчисления като доказателство за работа. Освен това протоколът за доказателство за залог избира майнера на случаен принцип и той / тя получава наградата по отношение на таксата за транзакцията. Следователно има голяма вероятност всеки от валидаторите с залози да претендира за отговорността за добива. Освен това има много повече децентрализация, тъй като всяко действие е рандомизирано.

Предимства на доказателствения залог

В този случай е очевидно, че степента на консумация на енергия е почти незначителна в сравнение с алгоритъма за доказателство за работа на блокчейн. Занапред протоколите, чието енергийно търсене е ниско, ще придобият голямо значение, тъй като разходите за електроенергия се увеличават. Освен това фактът, че алгоритъмът консумира по-малко енергия, означава, че той не изисква сложен хардуер, за да улесни процеса на добив. В крайна сметка това е доказателство, че протоколът е рентабилен както в краткосрочен, така и в дългосрочен план.

Друга заслуга за доказване на залога е рандомизирането на процеса на избор на възела, отговорен за процеса на добив. Щеше да бъде сериозен неуспех, ако изборът зависи само от размера на залога, който човек има. По този начин само най-богатите възли в платформата ще имат свободата да извършват транзакциите и че те ще продължат да стават все по-богати.

Напротив, рандомизираният процес гарантира, че всеки, който има залог, има реални шансове да участва в процеса на добив. Също така, това е доказателство, че има реална децентрализация, при която за разлика от PoW няма нито един възел, който да отговаря за цялата книга във всеки момент от времето.

Освен това процесът, който се превръща в доказателство или работа, е не само енергоемък, но и отнема много време. За отбелязване е, че отнема между 40 и 60 минути, за да валидаторите одобрят транзакции в блокчейн мрежа под протокола за доказателство за работа. Напротив, процесът на валидиране в PoS платформата е бърз, тъй като добивът е бърз и ефективен. Поради тази причина мрежата Ethereum очаква значително да увеличи броя на транзакциите в секунда, след като мигрират към PoS.

Недостатъци на PoS

Не е изненадващо за нова технология, която все още се разработва, PoS има различни подводни камъни, които могат да създадат проблеми, ако се сблъскат. Първо, фактът, че валидаторите трябва да залагат само своята криптовалута, за да могат да добиват, е огромен проблем. По-специално това предполага, че всеки лош участник, който може да набави много голямо количество токени, може внезапно да надвие всички останали валидатори и да поеме контрола върху мрежата.

Законите на икономиката обаче предпазват мрежата от подобна атака. По-специално, всеки внезапен скок в скоростта на закупуване на жетони ще предизвика рязко покачване на цената на жетоните до такава степен, че ще стане несъстоятелен за нападателя.

На второ място, има възможност валидиращият възел да бъде измамен и да провери злонамерените транзакции. Друга заплаха от същото естество може да възникне, когато има разклонение на мрежата. Според знаещи наблюдатели е възможно възлите да залагат жетони от двете страни на разклоненията, така че да могат да извършват двойни транзакции.

За смекчаване на последиците някои разработчици създават хибрид между PoW и PoS, при което потребителите не могат да харчат два пъти. Тук техните токени незабавно стават безполезни, след като има мрежова вилица. Например, Ethereum работи върху подобрена версия на PoS, наречена „Casper“, която ще помогне да се овладеят такива неверни валидатори.

Резюме / Заключителни коментари

Технологията Blockchain претърпява фундаментална трансформация като нужда от по-строга сигурност и повече децентрализация. Освен това, цената на копаенето е значително висока и има много ентусиасти, отпадащи край пътя. Следователно е необходимо също така консенсусният алгоритъм да поддържа по-евтини и по-бързи методи, които да гарантират дългосрочното прилагане на технологията.

Основният консенсусен протокол, който е популярен днес, е доказателство за работа. Забележително е, че алгоритъмът захранва биткойн и Ethereum (преди пълната миграция към доказателство за залог). По-специално, алгоритъмът все още е предпочитан поради характеристиката на византийската грешка (BFT). Енергоемката природа обаче представлява екзистенциална заплаха.

Алтернативният консенсусен протокол е доказателство за залог, когато валидаторите използват своята криптовалута като залог за тяхното участие в добива. По-специално, алгоритъмът е енергийно и икономически ефективен, а процесът на валидиране е бърз. По-долу е дадено подробно сравнение на двата алгоритма.

Сравнение на доказателството за работа и доказателството на алгоритмите за залагане
Характеристика Доказателство за работа на блокчейн Блокчейн доказателство за залог
Минен Миньорът е избран чрез способността да решава сложен изчислителен проблем Всеки, който има залог, има шанса да бъде миньор и не включва никакви изчисления
Проверка Отнема повече време, защото валидаторите трябва да проследят изчисленията, направени от майнера Отнема по-кратко, тъй като не са включени изчисления
Мащабируемост Тъй като всички възли трябва да участват във валидирането, алгоритъмът е трудно за мащабиране Не всички възли участват във валидирането и следователно тя е бърза и силно мащабируема
Консумация на енергия Доста енергоемка поради изчислителния характер на валидирането. Той е много енергийно ефективен, тъй като не изисква никакви изчисления
Криптоджакинг Лошите актьори вероятно ще “криптоджек” други компютри, за да осигури повече изчислителна мощ за добив Никой не е изложен на риск от Cryptojacking, тъй като добивът не се нуждае от огромни количества изчислителна мощност
Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map