Blockchain konsensa algoritmu salīdzinošā rokasgrāmata: PoW pret PoS

Blockchain tehnoloģijas decentralizētais izplatītais tīkls rada sistēmu bez korupcijas un piedāvā augstāku drošību, caurspīdīgumu un nemainīgumu: jūs to jau zināt! Bet vai esat kādreiz uzdevis sev jautājumu, kā tiek pārvaldīta sistēma bez centrālās iestādes vai kā tiek pieņemti lēmumi par darījumiem?

Viens no nozīmīgākajiem blokķēdes tehnoloģijas solījumiem ir uzticama vienādranga sistēma, kurā kopiena palīdz pārbaudīt, vai darījumi ir patiesi. Tomēr vai esat kādreiz domājis, kā tieši tas notiek? Nu, dažādās blokķēdes izmanto dažādas metodes, kuras sauc par blokķēdes konsensa algoritmiem.

Šie algoritmi, kas pazīstami arī kā konsensa protokoli, ir noteikumu kopumi, ar kuru palīdzību tīkli darbojas. Ja tas izklausās interesanti, izlasiet mūsu visaptverošo ceļvedi, lai uzzinātu, kas ir blokķēdes konsensa algoritmi, to mērķi, kā tie darbojas, un atšķirības starp diviem populārākajiem šodien izmantotajiem algoritmiem.

Kā darbojas blokķēdes

Blokķēde ir sistēma informācijas ierakstīšanai, kuru nevar mainīt vai uzlauzt. Blockchain, ko sauc arī par izplatīto virsgrāmatu tehnoloģiju (DLT), izmanto decentralizācijas kriptogrāfisko jaukšanu, lai izveidotu drošu un pārredzamu digitālo līdzekļu vēsturi.

Lai gan blokķēde darbojas sarežģītākā sistēmā, līdzība kaut kā izskaidro, kā tā darbojas — vienkāršākais blokķēdes darbības piemērs ir Google dokuments. Varat koplietot un izplatīt visus dokumentus, kas izveidoti, izmantojot Google dokumentus, komandā, nevis tos kopēt un pārsūtīt.

Google dokumenti izmanto decentralizētu izplatīšanas ķēdi, kas ļauj visiem komandas locekļiem vienlaikus piekļūt dokumentam. Visas dokumentā veiktās izmaiņas tiek reģistrētas reāllaikā un ir pārredzamas, jo neviens dalībnieks netiek bloķēts.

Katrs bloku ķēdes bloks veic vairākus darījumus. Katru reizi, kad lietotājs blokķēdē pievieno jaunu darījumu, darījuma ieraksts tiek pievienots visām dalībnieku virsgrāmatām.

Tāpat ikreiz, kad lietotājs maina vienu bloku ķēdē, visiem iesaistītajiem datoriem kļūst skaidrs, ka izmaiņas ir veiktas. Jebkuram hakeram, kas vēlas sabojāt sistēmu, būtu jāmaina visi ķēdes bloki katrā izplatītajā ķēdes versijā.

Kas ir blokķēdes konsensa mehānisms?

Vienprātības mehānisms ir formula, ar kuras palīdzību jebkura cilvēku grupa bez augstākas centrālās varas pieņem lēmumus un nodrošina līgumu ievērošanu. Blokķēdes konsensa algoritms attiecas uz procesu, kurā lietotāji vai vienaudži blokķēdes tīklā panāk kopīgu vienošanos vai vienprātību par blokķēdes reāllaika stāvokli.

Vienprātības protokols ļauj blokķēdes tīklam sasniegt uzticamību un radīt uzticību starp dažādām piezīmēm, kā arī garantē drošību sadalītajā virsgrāmatā. Vienprātības algoritms kļūst par katras blokķēdes lietotnes vai DApps projekta neatņemamu sastāvdaļu blokķēdē.

Blockchain konsensa mehānismi parasti ir atbildīgi par šādām trim lietām:

  • Tie nodrošina, ka nākamais ķēdes bloks ir vienīgā pareizā patiesības versija.
  • Tie neļauj ļaunprātīgiem uzbrucējiem sasniegt 51% jaukšanas jaudu un uzurpēt sistēmu, kā arī veiksmīgi sadalīt ķēdi.
  • Tie garantē tīkla, tostarp vairāku mezglu, uzticamību, kas ir viens no vissvarīgākajiem aspektiem, jo ​​tas apstiprina tīkla integritāti. Vissvarīgākais vienprātības mehānismu elements ir nodrošināt, lai lietotāji neiztērētu vienu un to pašu kriptovalūtu divreiz (dubulti tēriņi).
  HDMI 2.1: kas jauns un vai jums ir jāveic jaunināšana?

Citi finanšu pakalpojumu sniedzēji, piemēram, kredītkaršu un debetkaršu uzņēmumi, neizmanto konsensa mehānismus, jo atšķirībā no blokķēdes uzņēmumiem uzņēmumi kontrolē savus tīklus. Sistēma nosūta informāciju uz centrālo datu bāzi ikreiz, kad izmantojat viņu kredītkartes. Kredītkaršu lietotāji uzskata, ka uzņēmumi darījumu laikā var aizsargāt gan savus datus, gan attiecīgo pasūtījumu procesu.

Tā kā tikai kredītkaršu uzņēmums kontrolē visu savu tīklu, viņi patur tiesības atsaukt vai cenzēt jebkuru darījumu. Papildus tiesībām uz cenzūru un nespējai atrisināt strīdus lielākā daļa centralizēto datubāzu ir ļoti jutīgas pret uzlaušanas un korupcijas risku.

Ienāc blokķēdē un kriptovalūtu laikmetā; kļuva iespējams veikt peer-to-peer darījumus, kas ir uzticami, nemainīgi un izsekojami decentralizētā tīklā. Tā kā šādos tīklos nav centrālās vai augstākas iestādes, kas nodrošinātu noteikto noteikumu ievērošanu, dažāda veida blokķēdes konsensa algoritmi nodrošina, ka katrs tīkla dalībnieks piekrīt noteikumiem un spēlē saskaņā ar tiem.

Blockchain konsensa mehānismu mērķi

Tālāk minētie ir vieni no galvenajiem blokķēdes konsensa mehānismu mērķiem.

#1. Vienotais līgums

Vienotas vienošanās panākšana ir viens no galvenajiem konsensa mehānisma mērķiem. Blokķēdes izplatītajā tīklā iegultie protokoli nodrošina, ka visi procesa laikā ievadītie dati ir patiesi un precīzi un virsgrāmatas statuss paliek atjaunināts. Rezultātā lietotāji var veikt darījumus, neveidojot uzticēšanos saviem vienaudžiem.

#2. Izveidojiet kopīgu ekonomisko stimulu

Tā kā blokķēde ir neuzticama sistēma, kas regulē pati sevi, ir jāsaskaņo visu dalībnieku intereses. Šādā situācijā blokķēdes konsensa algoritms atalgo tos, kuri pārkāpj līniju, un soda sliktos dalībniekus, vienlaikus regulējot ekonomiskos stimulus.

#3. Taisnīgums un vienlīdzība

Konsensa protokoli nodrošina, ka visi ieinteresētie lietotāji var piedalīties tīklā, izmantojot vienus un tos pašus pamatus. Rezultātā tas attaisno blokķēdes sistēmas decentralizāciju un atvērtā koda aspektus.

#4. Novērst defektus

Vienprātības mehānisma metode arī nodrošina, ka blokķēde ir konsekventa, uzticama un bez kļūmēm, kas nozīmē, ka sistēma var darboties neatkarīgi visu laiku, tostarp kļūmju un draudu gadījumā.

Blokķēdes konsensa algoritmu veidi: darba pierādīšana pret likmju pierādīšanu

Blokķēdes ekosistēmā ir daudz vienprātības algoritmu, un daudzi citi joprojām tiek izstrādāti. Tāpēc katram lietotājam vai uzņēmējam ir jāpārzina dažādu vienprātības mehānismu iezīmes un jāzina, kā atpazīt vājos. Pēc blokķēdes konsensa algoritmu pamatu apguves ir pienācis laiks atklāt divu populārāko konsensa metožu stiprās un vājās puses.

Proof of Work (PoW) un Proof of Stake (PoS) ir visplašāk izmantotās blokķēdes vienprātības metodes. Abi regulē procesu, kurā tiek pārbaudīti vienādranga darījumi un pievienoti blokķēdes publiski izplatītajai virsgrāmatai bez centrālās iestādes. Zinot atšķirības starp PoW un PoS, varat viegli novērtēt kriptovalūtas savā portfelī.

Kas ir darba apliecinājums (PoW)?

Darba pierādījuma vienprātības metode debitēja 90. gadu sākumā, lai cīnītos ar e-pasta surogātpastu. Ideja bija tāda, ka datoram bija jāveic neliels darba apjoms, lai tas varētu nosūtīt e-pastu. Lai gan darbs bija paredzēts kā mazsvarīgs ikvienam, kurš nosūtīja likumīgu e-pastu vai divus, tas prasīja milzīgus resursus un skaitļošanas jaudu ikvienam, kas plāno sūtīt masveida e-pastus. Bitcoin radītājs Satoši Nakamoto bija pirmā persona, kas Bitcoin baltajā grāmatā izmantoja digitālās naudas tehnoloģiju.

  Kā izmantot savu Google Home Hub kā digitālo fotoattēlu rāmi

a. Blockchain pasūtīšana

Jūs jau zināt, ka blokķēde ir veidota no bloku virknes, kas attēlo darījumu grupas, kas sakārtotas hronoloģiski. Pirmais bloks uz darbu balstītas blokķēdes pierādījumā ir stingri iekodēts programmatūrā un tiek saukts par bloku 0 vai Genesis bloku. Lai gan pirmais bloks neatsaucas uz iepriekšējiem blokiem, visiem pārējiem blokiem, kas nonāk blokķēdē, ir jāatsaucas uz iepriekšējiem blokiem. Katram līdzi ir atjauninātās virsgrāmatas kopija.

b. Enerģijas patēriņš

Darbu pierādīšanas algoritms izmanto sacensību sacensību, lai noteiktu, kurš no dalībniekiem (kriptovalūtas ieguvējiem) var pielāgot virsgrāmatu. Kalnračiem ir jāizmanto skaitļošanas enerģija, lai kvalificētos un piedāvātu derīgus blokus saskaņā ar tīkla noteikumiem.

Datori, kuros darbojas Bitcoin programmatūra, kas pazīstami kā mezgli, apstiprina darījumus, novērš divkāršus izdevumus un nosaka, vai ķēdei vajadzētu pievienoties kādam piedāvātajam blokam. Bitcoin kalnrači sacenšas savā starpā, lai iegūtu iespēju izveidot jaunu bloku, risinot sarežģītas matemātiskas summas, izmantojot procesu, ko sauc par jaukšanu. Matemātiskās problēmas ir grūti atrisināt, taču tīkls var viegli pārbaudīt pareizo risinājumu.

c. Līdzdalība

PoW konsensa metode apvieno skaitļošanas jaudu ar kriptogrāfiju, lai panāktu vienprātību un apstiprinātu blokķēdē reģistrētos darījumus. Kalnračiem, kas piedalās jaukšanas procesā, ir jāģenerē pareizā atbilde uz matemātisko problēmu, lai varētu pievienot ķēdei jaunu bloku.

Iesaistītie kalnrači uzminēs pseidogadījuma skaitļu virkni, kurai, apvienojot ar informāciju blokā un izlaižot jaucējfunkcijas datoru, ir jāsniedz risinājums, kas atbilst algoritma iepriekš iestatītajiem nosacījumiem.

Kad atbilde ir iegūta, sistēma pārraida uzvarošo jaucējkodu tīklā, lai citi kalnrači varētu pārbaudīt tās derīgumu. Ja citi kalnrači pārbauda jaucējkodu, bloks tiks pievienots blokķēdei, un veiksmīgais kalnraču ieguvējs saņem kompensāciju, izmantojot bloka atlīdzību.

d. Atlīdzības sadale

Persona, kura iegūst bloku, kas tīklā ir pieņemts kā derīgs, saņem bloka atlīdzību, parasti jaunu kriptovalūtu. Kriptovalūtām, piemēram, Bitcoin, blokķēde sistemātiski samazina bloka atlīdzības summu pēc tam, kad ir izveidots noteikts bloku skaits, lai kopējais līdzekļu apjoms būtu ierobežots un deflācijas līmenis.

Kas ir Proof of Stake (PoS)?

Proof of Stake (PoS) vienprātības metode ir PoW grozījums, kas debitēja 2012. gadā. Tā vietā, lai paļautos tikai uz datoriem, kas sacenšas savā starpā, lai izveidotu pareizo jaucējfunkciju, PoS konsensa protokola mērķis ir atļaut dalību, izmantojot īpašumtiesības. konkrētās kriptovalūtas. Mērķis bija galvenokārt risināt PoW lielo enerģijas patēriņu, lai noteiktu blokķēdes secību.

PoS algoritms izmanto iepriekš noteiktu faktoru kopu, lai pseido nejauši izvēlētos mezglu no monētu īpašniekiem, lai piedāvātu nākamo bloku blokķēdē. Atlasītā mezgla uzdevums ir pārbaudīt blokā veikto darījumu derīgumu papildus bloka parakstīšanai un apstiprināšanai blokķēdē.

a. Blockchain pasūtīšana

Tāpat kā PoW mehānisms, arī PoS vienprātības metode sastāv no bloku virknes, kas sakārtotas hronoloģiski. Pirmais bloks PoS bloku ķēdē ir arī iekodēts ģenēzes bloka programmatūrā. Visiem nākamajiem bloku ķēdei pievienotajiem blokiem ir jāatsaucas uz iepriekšējo bloku, un tiem ir jābūt visai atjauninātās virsgrāmatas kopijai. Tomēr atšķirībā no PoS metodes iesaistītie mezgli nekonkurē, lai tiktu izvēlēti bloku pievienošanai. Rezultātā jaunus blokus parasti kaldina vai kaļ, nevis iegūst.

  Kā Google izklājlapās kārtot pēc vairākām kolonnām

b. Enerģijas patēriņš

Uz PoS balstītas blokķēdes ir slavenas ar to, ka izmanto energoefektīvu sistēmu, lai noteiktu, kurš var piedāvāt jaunus blokus, un tās nav atkarīgas no liela enerģijas patēriņa un skaitļošanas jaudas. PoS konsensa mehānisma atbalstītāji to uzskata par videi draudzīgu mehānismu, kurā atsevišķam mezglam tiek uzticēts izveidot jaunus blokus, nevis konkurēt savā starpā.

Tā kā gan PoW ieguvei, gan PoS kalšanai ir nepieciešams enerģijas patēriņš, ieguves un kalšanas mezgli ir motivēti izmantot lētāko iespējamo elektroenerģijas veidu, kas visbiežāk tiek iegūts no atjaunojamiem resursiem, piemēram, hidroelektrostacijas, vēja vai saules, nevis siltumnīcas izstarojošiem avotiem, piemēram, oglēm.

Lai gan PoS kalnračiem ir nepieciešams tikai aktīvs interneta avots, kam nepieciešams neliels enerģijas daudzums, no otras puses, PoW kalnračiem ir jāiegādājas specializēta aparatūra (GPU), ieguves aprīkojums un citas dārgas ierīces, lai viņiem būtu iespēja izveidot bloku.

c. Līdzdalība

Lai piedalītos PoS konsensa metodē un tiktu izvēlēts, lai pievienotu ķēdei blokus, lietotājam ir jāieliek vai jābloķē noteikts blokķēdes marķieru daudzums konkrētā viedā līgumā. Jūsu iespēju tikt izvēlētam dalībai nosaka jūsu liktās kriptovalūtas summa.

Lietotāji, kuri rīkojas ļaunprātīgi vai pārkāpj noteiktos noteikumus, par sodu var zaudēt savu daļu. PoS algoritms izmanto vairākus citus noteicošos faktorus, lai izvairītos no tikai bagātākajiem mezgliem, no kuriem daži ietver tīru nejaušību vai to reižu skaitu, kad mezgls ir izlicis monētas.

d. Atlīdzības sadale

Tāpat kā PoW konsensa mehānisms, lietotāji, kuri veiksmīgi ierosina derīgu bloku, saņem atlīdzību ar bloka atlīdzību, atsaucoties uz blokķēdes kriptovalūtu. Tomēr, tā kā monētu īpašumtiesības nosaka izvēli, dažas kriptovalūtas biržas piedāvā likmju pakalpojumus, ievietojot likmes lietotāju vārdā apmaiņā pret regulārām izmaksām.

PoW vs PoS: Kur pieder nākotne?

Mūsu spriedums attiecībā uz blokķēdes konsensa algoritmu darbības pierādījumu un likmju pierādījumu ir tāds, ka abi darbojas atšķirīgi, lai sasniegtu vienu un to pašu mērķi. Tomēr, tā kā līdzdalības pierādījums tirgū joprojām ir salīdzinoši jauns, var būt negodīgi spriest par to, kurš no tiem ir tiešais uzvarētājs.

PoW ir bijis tradicionāls vienprātības mehānisms lielākajā daļā oriģinālo blokķēžu, piemēram, Bitcoin un Ethereum. Tomēr Ethereum pašlaik pieņem jaunu PoS protokolu, lai parādītu jaunās vienprātības metodes potenciālu.

PoW konsensa mehānisms ir izturējis laika pārbaudi un ir pierādījis sevi kā blokķēdes nodrošināšanas veidu. Tomēr tas negatīvi ietekmēja tīkla mērogojamību, kas negatīvi ietekmē darījumus. Mūsdienās privātpersonām reti ir iespēja iegūt raktuves, jo lielas centralizētas kalnrūpniecības organizācijas ar milzīgu skaitļošanas jaudu ir pārņēmušas to, padarot saistītās izmaksas neilgtspējīgas.

No otras puses, PoS algoritms ir energoefektīvāks, un zem tā esošie tīkli bauda lielāku mērogojamību un efektīvākus darījumus. Tomēr mehānisms nodrošina mazāku drošību dalībnieku liktajām kriptovalūtām.

Secinājums

PoS tika izmantots, lai novērstu trūkumus, kas raksturīgi PoW mehānismam, un, protams, zelt energoefektivitātes pusē. Tomēr pārskatāmā nākotnē var būt pieejami abi blokķēdes konsensa algoritmi, ņemot vērā, ka Bitcoin ir iestrēdzis ar PoW, kamēr Ethereum virzās uz PoS.

Iespējams, jūs interesē arī lasīšana par blokķēdes mezgliem.