Forståelse av Blockchain Konsensusalgoritmer
Blockchain-teknologiens desentraliserte nettverk gir en plattform som skal være fri for korrupsjon, og tilbyr forbedret sikkerhet, transparens og uforanderlighet. Dette er velkjent, men hvordan administreres et system uten en sentral myndighet, og hvordan verifiseres transaksjoner? Et av de mest sentrale løftene til blockchain er å skape et tillitsløst peer-to-peer system, hvor et fellesskap i fellesskap kontrollerer om transaksjoner er legitime. Men hvordan fungerer dette i praksis? Svaret ligger i forskjellige metoder, kjent som blockchain konsensusalgoritmer.
Disse algoritmene, også kalt konsensusprotokoller, er egentlig sett med regler som blockchain-nettverkene opererer etter. Om dette er interessant for deg, så fortsett å lese denne guiden for å forstå hva blockchain konsensusalgoritmer er, deres formål, hvordan de fungerer og forskjellen mellom de to mest brukte i dag.
Hvordan Fungerer Blockchains?
Blockchain er et system for å registrere data som ikke kan endres eller hackes. Også kjent som distribuert ledger-teknologi (DLT), bruker blockchain desentralisering og kryptografisk hashing for å skape en sikker og gjennomsiktig logg over digitale verdier. En enkel måte å forstå hvordan blockchain fungerer, er ved å sammenligne det med Google Dokumenter. I et team kan alle dele og redigere det samme dokumentet, og alle endringer registreres i sanntid og er fullt transparente.
Hver blokk i en blockchain inneholder flere transaksjoner. Når en bruker legger til en ny transaksjon, blir denne posten lagt til i alle deltakeres kopier av hovedboken. Hvis en bruker forsøker å endre en blokk, vil det være synlig for alle deltagere. En hacker som vil kompromittere systemet, må endre hver eneste blokk i kjeden, på tvers av alle de distribuerte kopiene. Dette gjør det i praksis umulig.
Hva er en Blockchain Konsensusmekanisme?
En konsensusmekanisme er en metode der en gruppe mennesker uten en sentral myndighet kan ta beslutninger og sørge for at alle overholder avtaler. I blockchain-sammenheng refererer en konsensusalgoritme til hvordan brukere i et nettverk oppnår enighet om den nåværende tilstanden til blokkjeden. Denne konsensusprotokollen er avgjørende for at blokkjedenettet kan oppnå pålitelighet og etablere tillit mellom ulike noder, samt sikre sikkerheten i den distribuerte hovedboken. Konsensusalgoritmer er en integrert del av enhver blockchain-applikasjon eller DApps-prosjekt.
Blockchain-konsensusmekanismer sørger for:
- At den neste blokken i kjeden er den korrekte versjonen.
- At ondsinnede aktører ikke kan oppnå 51 % hash-kraft og overta systemet.
- At påliteligheten til et nettverk bevares, og bekrefter nettverkets integritet. En viktig funksjon er å hindre dobbeltforbruk av kryptovaluta.
Andre finansielle tjenesteleverandører opererer ikke med konsensusmekanismer, ettersom de kontrollerer sine egne nettverk. Data sendes til en sentral database hver gang du bruker et kredittkort. Brukere stoler på at selskaper beskytter deres data og prosesser. Men ettersom kun selskapet kontrollerer nettverket, kan de reversere eller sensurere transaksjoner. I tillegg er sentraliserte databaser utsatt for hacking og korrupsjon.
Blockchain, derimot, muliggjør peer-to-peer transaksjoner som er pålitelige, uforanderlige og sporbare innenfor et desentralisert nettverk. Uten en sentral myndighet, sikrer blockchain-konsensusalgoritmer at alle deltakere følger de etablerte reglene.
Mål med Blockchain Konsensusmekanismer
Følgende er de viktigste målene med blockchain konsensusmekanismer.
#1. Enighet
Enighet er et hovedmål. Protokollene i det distribuerte nettverket sørger for at dataene er sanne, nøyaktige og at hovedboken er oppdatert. Dette lar brukere utføre transaksjoner uten å nødvendigvis stole på hverandre.
#2. Felles økonomiske insentiver
I et tillitsløst system må alle deltakere ha sammenfallende interesser. En blockchain konsensusalgoritme belønner de som følger reglene og straffer de som ikke gjør det, og regulerer økonomiske insentiver.
#3. Rettferdighet og likebehandling
Konsensusprotokoller sikrer at alle kan delta i nettverket på like vilkår, og underbygger de desentraliserte aspektene av blockchain-systemet.
#4. Eliminere feil
Metoden sikrer også at blockchain er konsistent, pålitelig og fri for feil. Systemet skal kunne fungere uavhengig, selv ved feil eller trusler.
Typer av Blockchain Konsensusalgoritmer: Proof of Work vs. Proof of Stake
Det finnes mange konsensusalgoritmer, og flere er under utvikling. Brukere bør kjenne til funksjonene til de ulike mekanismene. De to mest brukte metodene er Proof of Work (PoW) og Proof of Stake (PoS). Begge regulerer prosessen for å verifisere peer-to-peer transaksjoner og legge dem til den offentlige distribuerte hovedboken uten sentral autoritet. Å forstå forskjellene mellom disse to, er viktig for å evaluere kryptovalutaer.
Hva er Proof of Work (PoW)?
Proof of Work (PoW) debuterte på begynnelsen av 1990-tallet for å håndtere e-postsøppel. Tanken var at en datamaskin måtte utføre en liten mengde arbeid før den kunne sende en e-post. Arbeidet var trivielt for legitime e-poster, men det krevde mye ressurser for å sende store mengder søppelpost. Satoshi Nakamoto, skaperen av Bitcoin, brukte PoW i Bitcoin whitepaper.
a. Blockchain-bestilling
En blockchain er bygget av blokker som representerer grupper av transaksjoner i kronologisk rekkefølge. Den første blokken er hardkodet inn i programvaren og kalles blokk 0 eller Genesis-blokken. Alle etterfølgende blokker må referere til forrige blokk og bære en kopi av den oppdaterte hovedboken.
b. Energibruk
PoW-algoritmen bruker et konkurranseløp for å bestemme hvem som kan legge til en ny blokk i hovedboken. «Gruvearbeidere» må bruke beregningsenergi for å kvalifisere seg. Datamaskiner som kjører Bitcoin-programvare validerer transaksjoner, forhindrer dobbeltbruk og bestemmer om en foreslått blokk kan legges til kjeden. Gruvearbeidere konkurrerer om å lage en ny blokk ved å løse matematiske problemer. Problemene er vanskelige å løse, men løsningen kan enkelt verifiseres av nettverket.
c. Deltakelse
PoW kombinerer beregningskraft med kryptografi for å bygge konsensus og validere transaksjoner. Gruvearbeidere må generere det riktige svaret på det matematiske problemet for å legge til en ny blokk. Gruvearbeiderne gjetter pseudorandom-tall, som, kombinert med informasjonen i blokken, skal gi en løsning som samsvarer med algoritmens betingelser. Når svaret er funnet, sender vinneren hashen til nettverket for verifikasjon. Hvis hashen godkjennes, blir blokken lagt til kjeden, og gruvearbeideren mottar en blokkbelønning.
d. Belønningsdistribusjon
Den som miner en blokk som er godkjent, mottar en blokkbelønning, vanligvis i form av kryptovaluta. For Bitcoin reduseres belønningen etter at et visst antall blokker er opprettet, for å begrense den totale mengden midler og holde valutaen deflasjonær.
Hva er Proof of Stake (PoS)?
Proof of Stake (PoS) er en endring av PoW som debuterte i 2012. I stedet for å konkurrere om å lage hashen, er målet med en PoS-konsensusprotokoll å tillate deltakelse basert på eierskap av den spesifikke kryptovalutaen. Dette er gjort for å løse PoWs høye energiforbruk.
PoS-algoritmen bruker en forhåndsbestemt rekke faktorer for å tilfeldig velge en node blant mynteierne for å foreslå den neste blokken. Den valgte noden skal verifisere transaksjoner og signere blokken.
a. Blockchain-bestilling
PoS-metoden består også av blokker som er kronologisk ordnet. Den første blokken er hardkodet i programvaren. Alle etterfølgende blokker må referere til forrige blokk. I motsetning til PoW, konkurrerer ikke noder om å legge til blokker. Nye blokker blir vanligvis smidd eller preget i stedet for utvunnet.
b. Energibruk
PoS er kjent for å være mer energieffektiv, da det ikke krever høyt energiforbruk. En node blir tildelt oppgaven med å lage nye blokker i stedet for å konkurrere med andre. Både PoW og PoS krever energiforbruk, og noder er motivert til å bruke billig elektrisitet, som ofte kommer fra fornybare ressurser. Mens PoS krever en aktiv internettforbindelse som krever lite energi, må PoW-gruvearbeidere skaffe spesialisert maskinvare.
c. Deltakelse
For å delta i PoS-systemet, må en bruker satse, det vil si låse, en bestemt mengde av blokkjedens tokens i en smart kontrakt. Sjansen for å bli valgt er bestemt av mengden kryptovaluta du satser. Brukere som opptrer ondsinnet kan miste sin innsats som straff. Algoritmen bruker flere faktorer for å unngå å favorisere de rikeste nodene, inkludert randomisering.
d. Belønningsdistribusjon
Brukere som foreslår en gyldig blokk mottar en belønning, vanligvis i form av kryptovaluta. Fordi eierskap avgjør hvem som velges, tilbyr noen kryptobørser innsatstjenester mot betaling.
PoW vs. PoS: Hvor ligger fremtiden?
Både PoW og PoS har samme mål, men fungerer forskjellig. Ettersom PoS fortsatt er relativt nytt, er det for tidlig å kåre en klar vinner. PoW har vært den tradisjonelle metoden i de fleste originale blokkjeder, som Bitcoin og Ethereum. Ethereum har derimot begynt å bruke en ny PoS-protokoll.
PoW har vist seg å være en sikker måte å beskytte en blockchain. Men den påvirker nettverkets skalerbarhet negativt og hindrer transaksjoner. Store sentraliserte gruveorganisasjoner har overtatt gruvedriften, og det er vanskelig for enkeltpersoner å konkurrere. PoS er mer energieffektiv, har høyere skalerbarhet og mer effektive transaksjoner, men gir kanskje mindre sikkerhet for kryptovalutaene som satses.
Konklusjon
PoS ble utviklet for å løse problemer knyttet til PoW, og er mer energieffektiv. Begge algoritmene kan eksistere i fremtiden. Bitcoin bruker PoW, mens Ethereum har gått over til PoS.
Du er kanskje også interessert i å lese om blockchain noder.