В каждом сложном обществе есть много случаев, когда большое количество игроков должны достичь консенсуса. Основным преимуществом такого общества является то, что люди могут договариваться и действовать сообща по разным вопросам и могут решать все больше и больше проблем, чем отдельные люди в одиночку.
Общество основано на консенсусе. Торговля, дипломатия, финансы — все они имеют эту предпосылку консенсуса. Это создало потребность в различных механизмах управления для достижения консенсуса. И с этим, часто, приходит много злоупотреблений, манипуляций и мошенников.
Чтобы предотвратить различные манипуляции, у нас были централизованные институты, которые дали нам эффективность в достижении консенсуса и принятии решений. Необходимый компромисс между демократией и эффективностью хорошо известен среди студентов различных форм правления.
Хотя различные уровни и модели централизованного принятия решений привели нас к сложному, функционирующему обществу, оно также привело к накоплению власти и ресурсов в руках немногих. В наши дни такие вещи, как Интернет и криптография, дали нам возможность исследовать новые модели достижения консенсуса.
Блокчейн — это одно из современных изобретений, которое должно позволить нам достичь консенсуса без централизации и доверенных сторон. Во многих своих воплощениях он все еще находится на стадии становления, но мы можем с уверенностью сказать, что, если он выполнит лишь часть своих обещаний, это поможет нам создать более эффективное общество без компромиссов.
Византийская Отказоустойчивость
Когда мы начинаем проектировать (или воображать) децентрализованные институты, децентрализованные организации, мы можем сократить (с точки зрения программистов) всю связанную логику и структуры данных вплоть до голосования и списка решений / голосов.
Идеал децентрализации включает приложения, которые являются надежными и не имеют единой точки отказа. Нет центральной власти, и все же , мы должны быть в состоянии гарантировать целостность главной книги. Например, нам нужно знать, что наши банковские счета, или результаты голосования, или какой-либо текст в Интернете, или содержание какого-либо разговора в Интернете, или какое-либо цифровое удостоверение личности не были подделаны .
Без центральных, надежных игроков это может быть сложно .
В децентрализованной, ненадежной среде нам нужно предусмотреть случаи мошенников , которые будут пытаться манипулировать консенсусом. Для упрощения: каждый должен иметь право голоса, но никто не должен обманывать систему, используя свое право голоса.
Когда децентрализованная система, состоящая из ненадежных партий, способна функционировать, когда в ее среде есть предательские партии, мы говорим, что она обладает византийской отказоустойчивостью .
В случаях создания децентрализованной финансовой системы или критических систем принятия решений стимулы для обмана этой системы огромны, поэтому эти системы должны быть пуленепробиваемыми.
Решения криптовалюты последних лет решают проблему византийских генералов с помощью различных консенсусных механизмов, сочетающих криптографию и различные стратегии теории игр .
Консенсусные механизмы
В приложениях блокчейна, а точнее, в криптовалютах, различные механизмы консенсуса — это, по сути, способы решения проблемы «мошенников», связанных с ненадежными системами, о которых мы говорили выше — проблема византийских генералов . Эти алгоритмы — разные способы удержать игроков от обмана системы. Эти игроки обычно известны как узлы — компьютерные системы с экземплярами блокчейна, или которые проверяют новые транзакции и добывают новые блоки.
Механизмы консенсуса разработаны для того, чтобы обмануть систему не выгодно или не стоило усилий.
Подробнее об этих механизмах читайте в этом посте .
Эфириум Консенсус Алгоритмы
Возможно, самый распространенный алгоритм консенсуса, используемый сегодня, — это PoW (Proof of Work). Этот алгоритм ставит целостность сети на сложность, необходимую для решения головоломок хеширования. Самое основное объяснение BTC Доказательство работы состоит в том, что узел майнинга принимает транзакции и пытается хэшировать их вместе с числом — одноразовым номером — так, чтобы результирующий хэш начинался с заранее определенного числа нулей. Чем выше число начальных нулей, тем выше сложность. Узлы майнинга пытаются грубой силой найти наименьший возможный одноразовый номер, который, хэшированный вместе с транзакциями в блоке, удовлетворяет заданному условию.
Разработчики Ethereum поставили своей целью децентрализацию и демократизацию, и поэтому, в отличие от Биткойна, сопротивление ASIC. Это привело к использованию ETHASH , алгоритма, который подчеркивает скорость манипулирования памятью, а не грубую вычислительную мощность, и это дает некоторое преимущество при использовании графических карт и снижает стимул к разработке ASICS (специализированных интегральных схем) — специализированного специализированного аппаратного обеспечения, разработанного специально для решения проблем PoW в конкретных цепочках блоков.
Другая особенность PoW Эфириума — Ghost Protocol , который реализован для борьбы с централизацией путем распределения наград для осиротевших блоков — блоков, добытых майнерами, которые проиграли гонку, чтобы сначала создать следующий блок, но все же добыли действительный блок.
«Призрак» — это сокращение от « Жадное тяжелое наблюдаемое поддерево» и довольно сложный способ решения упомянутых нами проблем.
Доказательство работы имеет много недостатков. Чтобы система функционировала, в идеале каждый узел должен иметь возможность проверять всю транзакцию блокчейна, то есть он должен хранить и проверять всю историю блокчейна. Как говорит Эфириум вики , Эфириум, как Биткойн,
страдает недостатком, заключающимся в том, что каждая транзакция должна обрабатываться каждым узлом в сети.
Доказательство работы, кроме того, чрезвычайно неэффективно с точки зрения энергии, и с огромными потребностями в энергии, необходимыми только для функционирования сети, это становится большой ответственностью, и сеть становится хрупкой . Доказательство работы также (даже с ETHASH) все еще борется с тенденциями централизации, с майнерами, объединяющими свои ресурсы, и с сетью, полагающейся на эти пулы майнинга, и другими проблемами инфраструктуры .
Каспер, «Дружелюбный призрак»
Предстоящий выпуск Ethereum Serenity планирует перевести блокчейн Ethereum на согласованный протокол PoS (Proof of Stake). Этот протокол называется Casper, потому что он реализует или адаптирует многие принципы Ghost PoW, которые мы упоминали. В настоящее время над этим релизом работают и Виталик Бутерин, и Влад Замфир, и многие окончательные детали до сих пор не определены окончательно.
Суть Каспера в том, чтобы делать ставки и делать ставки. Валидация узлов обеспечит определенную сумму криптовалюты, скажем, 1000 ETH или более, что позволит им участвовать в валидации транзакций и производстве блоков. Устраняя поиск решения для криптографических головоломок, мы можем ожидать гораздо большую масштабируемость сети.
Валидация узлов создаст блоки и сделает ставку на действительность транзакций. Эти транзакции / блоки будут затем проверены другими узлами. Если проверяющие узлы делают ставку на продвижение некоторых недействительных транзакций как допустимых — другими словами, если проверяющие узлы пытаются обмануть — они утратят свою ставку вместе со своим местом в процессе проверки.
Такой подход к ставкам и, возможно, к потере ставки — это способ решения проблемы Эфириума с помощью решения Nothing at Stake , которое возникает, когда лучшая стратегия для валидатора — поддерживать каждую возможную версию истории блокчейна (транзакций), не рискуя ничем. Другими словами, чтобы демотивировать майнеров для поддержки мошеннических транзакций.
Без этого решения, если у майнеров есть шансы получить вознаграждение только за поддержку какой-либо версии истории блокчейна — как об этом говорится в FAQ по Ethereum о PoS —
если все действующие лица узко экономически рациональны, то даже если нападавших нет, блокчейн может никогда не достичь консенсуса. Если есть злоумышленник, то злоумышленнику нужно только преодолеть альтруистические узлы (которые будут делать ставку исключительно на исходную цепочку), а не рациональные узлы (которые будут делать ставки как на исходную цепочку, так и на цепь злоумышленника), в отличие от доказательства работы где злоумышленник должен одолеть как альтруистов, так и рациональных узлов
Так что это способ обеспечить целостность регистра блокчейна и его транзакций.
Когда узлы ставят сумму, равную 1000+ ETH, их главным стимулом является сохранение своей ставки. Принимая во внимание, что проверяющие узлы выбираются случайным образом, так что мошенники не могут быть уверены, что они смогут обогнать процесс проверки, это делает очень дорогостоящим даже попытки обмануть систему.
В будущем требуемая доля может уменьшиться, чтобы обеспечить большую децентрализацию сети. Основатели Эфириума упомянули возможность того, что он со временем снизится до 10 Эфиров.
Преимущества Доказательства Кола
-
Это энергоэффективно.
-
Меньшие стимулы необходимы для поддержания работы сети из-за меньших затрат на майнинг новых блоков (как с точки зрения энергопотребления, так и с точки зрения аппаратного обеспечения).
-
Снижение потребности в стимулах решает или уменьшает целый ряд проблем, которые необходимо решить в системе PoW, таких как корректировка сложности, и, как правило, снижает сложность механизмов, необходимых для регулирования сети.
-
По сравнению с 51% атак в системе PoW, где злоумышленники не теряют своего основного оружия атаки, их аппаратные средства, злоумышленники, пытающиеся обогнать сеть Эфириума, теряют главный источник своей мощи — свои ставки.
Проблемы с PoS
Одной из основных проблем, которые люди указывают в отношении PoS, является, опять же, определенный уровень централизации, или проблема «богатые становятся богаче». Награды от сети пойдут только тем, кто уже имеет большой капитал.
На недавней конференции в Кюрасао известный эксперт по распределенным системам VMware Далия Малхи указала на эти проблемы , подчеркнув, что она «дает власть людям, у которых много денег».
Но те, кто следил за криптовалютой в последние пару лет, видели свою долю «китовых игр» и рыночных манипуляций даже в тех криптовалютах, которые отличаются своими различными механизмами децентрализации. Трудно утверждать, что какой-либо механизм по своей природе обеспечит справедливость, эффективность, безопасность и отказоустойчивость.
Так что быть перфекционистом здесь нереально, и рассуждения о последствиях различных дизайнерских решений не всегда надежны. Кроме того, богатые тоже становятся богаче в PoW. На самом деле, стать эффективным майнером можно, только если вы богаты. В Ethereum каждый сможет вовремя стать «шахтером».
Вывод
Мы до сих пор не знаем окончательной формы, которую примет это обновление Ethereum, и даже его основные разработчики , кажется, не всегда находятся на одной странице об этом . Есть две версии, которые покачиваются , но прибывает Serenity , а вместе с тем и Casper, и другие улучшения протокола, которые улучшают его масштабируемость и эффективность. Если он будет выпущен с обновлением «Константинополь» — как предполагается, — мы увидим, как Каспер будет опубликован к концу 2018 года.