Blockchain-teknologiens desentraliserte distribuerte nettverk skaper et system blottet for korrupsjon og tilbyr høyere sikkerhet, åpenhet og uforanderlighet: det vet du allerede! Men har du noen gang spurt deg selv hvordan et system uten sentral myndighet styres eller hvordan beslutninger om transaksjoner blir verifisert?
Et av blockchain-teknologiens viktigste løfter er et tillitsløst peer-to-peer-system der et fellesskap hjelper til med å verifisere om transaksjoner er ekte. Men har du noen gang lurt på nøyaktig hvordan det skjer? Vel, forskjellige blokkjeder bruker forskjellige metoder som kalles blokkjedekonsensusalgoritmer.
Også kjent som konsensusprotokoller, er disse algoritmene sett med regler som nettverkene opererer gjennom. Hvis det høres interessant ut, les vår omfattende guide for å finne ut hva blockchain-konsensusalgoritmer er, deres mål, hvordan de fungerer og forskjellen mellom de to mest populære som er i bruk i dag.
Innholdsfortegnelse
Hvordan blokkjeder fungerer
Blokkjeden er et system for å registrere informasjon som ikke kan endres eller hackes inn. Også kalt Distributed Ledger Technology (DLT), blockchain bruker desentralisering kryptografisk hashing for å skape en sikker og gjennomsiktig historie med digitale eiendeler.
Mens blockchain kjører på et mer komplekst system, forklarer analogien på en eller annen måte hvordan det fungerer – den enkleste illustrasjonen av hvordan blokkjeden fungerer er Google Doc. Du kan dele og distribuere alle dokumenter som er opprettet via Google Dokumenter i et team i stedet for å kopiere og overføre dem.
Google Docs bruker en desentralisert distribusjonskjede som lar alle teammedlemmer få tilgang til dokumentet samtidig. Alle endringer som gjøres på dokumentet registreres i sanntid og er gjennomsiktige, da ingen medlemmer er utestengt.
Hver blokk i blokkkjeden har flere transaksjoner. Hver gang en bruker legger til en ny transaksjon på blokkjeden, blir transaksjonsposten lagt til alle deltakerreskontro.
På samme måte, når en bruker endrer en blokk i kjeden, blir det tydelig for alle deltakende datamaskiner at en endring er gjort. Enhver hacker som har til hensikt å ødelegge systemet, må endre alle blokker i kjeden på tvers av hver distribuert versjon av kjeden.
Hva er en Blockchain-konsensusmekanisme?
En konsensusmekanisme er en formel der enhver gruppe mennesker uten en overordnet sentral myndighet tar beslutninger og sikrer overholdelse av avtaler. En blokkjede-konsensusalgoritme refererer til prosessen der brukere eller jevnaldrende i et blokkjedenettverk når en felles avtale eller konsensus om sanntidstilstanden til blokkjeden.
Konsensusprotokollen gjør det mulig for blokkjedenettverket å oppnå pålitelighet og skape tillit mellom ulike notater, i tillegg til å garantere sikkerhet i den distribuerte hovedboken. En konsensusalgoritme blir en integrert del av hver blockchain-app eller DApps-prosjekt i blokkjeden.
Blockchain-konsensusmekanismer er generelt ansvarlige for følgende tre ting:
- De sørger for at neste blokk i kjeden er den eneste riktige versjonen av sannheten.
- De forhindrer ondsinnede angripere fra å oppnå 51 % hash-kraft og tilrane seg systemet, og lykkes med å splitte kjeden.
- De garanterer påliteligheten til et nettverk, inkludert flere noder, som er blant de viktigste aspektene ettersom det bekrefter nettverkets integritet. Det mest kritiske elementet i konsensusmekanismer er å sikre at brukere ikke bruker den samme kryptovalutaen to ganger (dobbeltforbruk).
Andre finansielle tjenesteleverandører som kreditt- og debetkortselskaper opererer ikke med konsensusmekanismer siden, i motsetning til blokkjedeselskaper, kontrollerer firmaene nettverkene deres. Systemet sender informasjonen til en sentral database hver gang du bruker kredittkortene deres. Kredittkortbrukere tror at selskaper kan beskytte både dataene deres og prosessen med deres respektive bestillinger under transaksjoner.
Siden det kun er kredittkortselskapet som kontrollerer hele nettverket, forbeholder de seg retten til å reversere eller sensurere enhver transaksjon. Foruten retten til sensur og deres manglende evne til å løse tvister, er de fleste sentraliserte databaser svært utsatt for risikoen for hacking og korrupsjon.
Gå inn i blokkjeden og epoken med kryptovalutaer; det ble mulig å gjennomføre peer-to-peer-transaksjoner som er pålitelige, uforanderlige og sporbare innenfor et desentralisert nettverk. Siden det ikke er noen sentral eller overordnet myndighet innenfor slike nettverk for å håndheve overholdelse av de etablerte reglene, sikrer de forskjellige typene blokkjede-konsensusalgoritmer at hver deltaker i nettverket er enig med og spiller i henhold til reglene.
Mål for Blockchain Consensus Mechanisms
Følgende er blant hovedmålene for blockchain-konsensusmekanismer.
#1. Samlet avtale
Å oppnå en enhetlig avtale er et av hovedmålene for konsensusmekanismen. Protokollene innebygd i blokkjedens distribuerte nettverk sikrer at alle dataene som legges inn under prosessen er sanne og nøyaktige og at hovedbokens status forblir oppdatert. Som et resultat kan brukere foreta transaksjoner uten å nødvendigvis bygge tillit hos sine jevnaldrende.
#2. Lag et felles økonomisk insentiv
Siden blokkjeden er et tillitsløst system som regulerer seg selv, må interessene til alle deltakere være på linje. I en slik situasjon belønner en blokkjede-konsensusalgoritme de som står på linjen og straffer de dårlige aktørene mens de regulerer økonomiske insentiver.
#3. Rettferdighet og rettferdighet
Konsensusprotokoller sikrer at alle interesserte brukere kan delta i nettverket ved å bruke det samme grunnleggende. Som et resultat rettferdiggjør det desentralisering og åpen kildekode-aspekter av blokkjedesystemet.
#4. Eliminer feil
Konsensusmekanismemetoden sikrer også at blokkjeden er konsistent, pålitelig og fri for feil, noe som betyr at systemet kan fungere uavhengig til enhver tid, inkludert ved feil og trusler.
Typer blokkjede-konsensusalgoritmer: bevis på arbeid vs. bevis på innsats
Det er mange konsensusalgoritmer innenfor blockchain-økosystemet, og mange flere er fortsatt under utvikling. Derfor må hver bruker eller entreprenør være kjent med funksjonene til de forskjellige konsensusmekanismene og vite hvordan man identifiserer dårlige. Etter å ha lært det grunnleggende om blockchain-konsensusalgoritmer, er det på tide å oppdage styrkene og svakhetene til de to mest populære konsensusmetodene.
Proof of Work (PoW) og Proof of Stake (PoS) er de mest brukte blockchain-konsensusmetodene. Begge regulerer prosessen der peer-to-peer-transaksjoner verifiseres og legges til en blokkjedes offentlige distribuerte hovedbok uten sentral autoritet. Å vite forskjellene mellom PoW vs. PoS kan hjelpe deg med å enkelt evaluere kryptoene i porteføljen din.
Hva er bevis på arbeid (PoW)?
Proof of Work-konsensusmetoden debuterte på begynnelsen av 1990-tallet for å håndtere e-postsøppel. Tanken bak var at en datamaskin måtte utføre en liten mengde arbeid før den kunne sende en e-post. Selv om arbeidet var ment å være trivielt for alle som sendte en legitim e-post eller to, krevde det enorme mengder ressurser og datakraft for alle som hadde til hensikt å sende massee-poster. Bitcoins skaper Satoshi Nakamoto var den første personen som brukte digital pengeteknologi i Bitcoins hvitbok.
en. Blockchain-bestilling
Du vet allerede at en blokkjede er laget av en rekke blokker som representerer grupper av transaksjoner kronologisk på linje. Den første blokken i beviset på arbeidsbasert blokkjede er hardkodet inn i programvaren og kalles blokk 0 eller Genesis-blokken. Mens den første blokken ikke refererer til noen tidligere blokker, må alle andre blokker som kommer inn i blokkjeden referere til tidligere blokker. Hver bærer en kopi av den oppdaterte hovedboken.
b. Energibruk
Provis of Work-algoritmen bruker et konkurranseløp for å bestemme hvem blant deltakerne (kryptovalutagruvearbeidere) som kan justere hovedboken. Gruvearbeidere må bruke beregningsenergi for å kvalifisere til å foreslå gyldige blokker i tråd med nettverkets regler.
Datamaskiner som kjører Bitcoin-programvaren, kjent som noder, validerer transaksjoner, forhindrer dobbeltforbruk og bestemmer om en foreslått blokkering skal slutte seg til kjeden. Bitcoin-gruvearbeidere konkurrerer mot hverandre for å få sjansen til å lage en ny blokk ved å løse komplekse matematiske summer gjennom en prosess som kalles hashing. De matematiske problemene er vanskelige å løse, men nettverket kan enkelt verifisere riktig løsning.
c. Deltakelse
PoW-konsensusmetoden kombinerer beregningskraft med kryptografi for å bygge konsensus og validere transaksjoner registrert i blokkjeden. Gruvearbeidere som deltar i hashing-prosessen må generere det riktige svaret på det matematiske problemet for å kvalifisere til å legge til en ny blokk i kjeden.
Deltakende gruvearbeidere vil gjette en rekke pseudorandom-tall, som, når de kombineres med informasjonen i blokken og sendes gjennom en hash-funksjonsdatamaskin, må levere en løsning som samsvarer med betingelsene satt på forhånd av algoritmen.
Når et svar er utledet, sender systemet den vinnende hashen til nettverket slik at andre gruvearbeidere kan bekrefte gyldigheten. Hvis de andre gruvearbeiderne bekrefter hashen, vil blokken bli lagt til blokkjeden, og den vellykkede gruvearbeideren mottar kompensasjon via blokkbelønningen.
d. Belønningsdistribusjon
Personen som miner en blokk akseptert som gyldig i nettverket mottar en blokkbelønning, vanligvis en ny kryptovaluta. For kryptovalutaer som Bitcoin reduserer blokkjeden systematisk blokkbelønningsbeløpet etter at et gitt antall blokker er opprettet for å holde den totale mengden midler begrenset og deflasjonær.
Hva er bevis på innsats (PoS)?
Proof of Stake (PoS) konsensusmetoden er en endring av PoW som debuterte i 2012. I stedet for kun å stole på datamaskiner som konkurrerer mot hverandre for å lage riktig hash, er målet med en PoS-konsensusprotokoll å tillate deltakelse gjennom eierskapet av den bestemte kryptovalutaen. Målet var først og fremst å håndtere PoWs høye energiforbruk for å bestemme blokkjedebestilling.
PoS-algoritmen bruker et forhåndsbestemt sett med faktorer for å pseudo-tilfeldig velge en node blant mynteiere for å foreslå den neste blokken til blokkjeden. Det er rollen til den valgte noden å verifisere gyldigheten av transaksjoner innenfor en blokk i tillegg til å signere og foreslå blokken til blokkjeden for validering.
en. Blockchain-bestilling
I likhet med PoW-mekanismen består PoS-konsensusmetoden av en rekke blokker som er justert kronologisk. Den første blokken i en PoS-basert blokkjede er også hardkodet inn i Genesis Block-programvaren. Alle påfølgende blokker som legges til blokkjeden må referere til forrige blokk og ha en hel kopi av den oppdaterte hovedboken. Imidlertid, i motsetning til PoS-metoden, konkurrerer ikke deltakende noder om å bli valgt til å legge til blokker. Som et resultat blir nye blokker vanligvis smidd eller preget i stedet for utvunnet.
b. Energibruk
PoS-baserte blokkjeder er kjent for å bruke et energieffektivt system for å finne ut hvem som kan foreslå nye blokker og er ikke avhengig av høyt energiforbruk og datakraft. Tilhengere av PoS-konsensusmekanismen regner den som en miljøvennlig mekanisme der en individuell node blir tildelt virksomheten med å lage nye blokker i stedet for å konkurrere mot hverandre.
Fordi PoW mining og PoS minting begge krever energiforbruk, er gruvedrift og minting noder motivert til å bruke den billigste formen for elektrisitet som mulig, som oftest kommer fra fornybare ressurser som vannkraft, vind eller sol i stedet for drivhusutslipp som kull.
Mens PoS-gruvearbeidere bare krever en aktiv internettkilde som krever en liten mengde energi, må PoW-gruvearbeidere på den annen side anskaffe spesialisert maskinvare (GPUer), gruveutstyr og andre dyre enheter for å ha en sjanse til å produsere en blokk.
c. Deltakelse
For å delta i PoS-konsensusmetoden og ha en sjanse til å bli valgt til å legge til blokker i kjeden, må en bruker satse eller låse en bestemt mengde av blokkjedens tokens i en bestemt smart kontrakt. Sjansen din for å bli valgt til å delta avgjøres av mengden kryptovaluta du satser.
Brukere som opptrer ondsinnet eller bryter de fastsatte reglene kan ende opp med å miste innsatsen som straff. PoS-algoritmen bruker flere andre bestemmende faktorer for å unngå å favorisere bare de rikeste nodene, hvorav noen inkluderer ren randomisering eller antall ganger en node har satset mynter.
d. Belønningsdistribusjon
I likhet med PoW-konsensusmekanismen, blir brukere som vellykket foreslår en gyldig blokk belønnet med en blokkbelønning, med henvisning til blokkjedens kryptovaluta. Ikke desto mindre, siden mynteeierskap bestemmer valg, tilbyr noen kryptovalutabørser innsatstjenester ved å plassere innsatser på brukernes vegne i bytte mot vanlige utbetalinger.
PoW vs. PoS: Hvor hører fremtiden hjemme?
Vår vurdering av bevis på arbeid vs. bevis på innsats blockchain konsensusalgoritmer er at begge fungerer forskjellig for å oppnå samme formål. Men siden beviset på innsatsen fortsatt er relativt nytt i markedet, kan det være urettferdig å dømme hvem av dem som er den direkte vinneren.
PoW har vært den tradisjonelle konsensusmekanismen i de fleste originale blokkjeder som Bitcoin og Ethereum. Imidlertid er Ethereum i ferd med å ta i bruk en ny PoS-protokoll i et forsøk på å vise frem potensialet til den nye konsensusmetoden.
PoW-konsensusmekanismen har tålt tidens tann og har vist seg som en måte å sikre en blokkjede på. Det påvirket imidlertid nettverkets skalerbarhet negativt, noe som påvirker transaksjoner negativt. I disse dager får enkeltpersoner sjelden en sjanse til å gruve, ettersom store sentraliserte gruveorganisasjoner med enorm datakraft har overtatt det, noe som gjør de tilhørende kostnadene uholdbare.
PoS-algoritmen, på den annen side, er mer energieffektiv, og nettverkene under den nyter høyere skalerbarhet og mer effektive transaksjoner. Mekanismen gir imidlertid mindre sikkerhet for kryptovalutaene som satses av deltakere.
Konklusjon
PoS kom inn for å løse feil som er iboende i PoW-mekanismen, og selvfølgelig trives på energieffektivitetssiden. Imidlertid kan begge blockchain-konsensusalgoritmene eksistere i overskuelig fremtid, med tanke på at Bitcoin sitter fast med PoW mens Ethereum graviterer mot PoS.
Du kan også være interessert i å lese om blockchain-noder.