Эта статья была первоначально опубликована в Blockchain Review . Спасибо за поддержку партнеров, которые делают возможным использование SitePoint.
Что такое консенсус и почему это важно?
Мир биткойнов и лежащих в их основе технологий распределенных регистров и блокчейнов переживает быстрые изменения и рост.
По мере того как цифровые системы с низким уровнем доверия приобретают приверженцев и различные варианты использования, разработчики создают новые вариантные блокчейны, чтобы справиться с неизбежной фрагментацией между публичными, консорциумными и частными технологиями блокчейнов.
Отметим различия между публичными, консорциумными и частными блокчейнами.
Общедоступные — полностью децентрализованные и неконтролируемые сети без разрешения доступа — любой может принять участие в процессе согласования, чтобы определить, какие блоки транзакций добавляются. Обычно между участниками публичной цепочки блоков мало или вообще нет доверия.
Консорциум. Процесс согласования новых блоков транзакций контролируется фиксированным набором узлов, таких как группа финансовых учреждений, где ранее существовавшее доверие является высоким.
Частный — права доступа строго контролируются, а права на чтение или изменение цепочки блоков ограничены определенными пользователями. Разрешения на чтение блокчейна могут быть ограниченными или общедоступными. [ 1 ]
Обычно существует некоторая степень уже существующего доверия между, по крайней мере, некоторыми частными участниками блокчейна.
Степень ранее существующего доверия, которого требует организация, а также необходимый контроль над разрешениями участников, определят, какой тип цепочки блоков использовать.
Различные решения блокчейна имеют свои преимущества и недостатки. Возьмем, к примеру, разницу между проверкой транзакций внутри каждого типа блокчейна:
Proof of Work (PoW) : о «добыче» транзакций с использованием ресурсоемкого процесса хеширования, который (а) подтверждает транзакции между участниками сети и (б) записывает подтвержденные транзакции в книгу блокчейна как новый блок.
Принятый новый блок является доказательством того, что работа была выполнена, поэтому майнер может получить 25 BTC (биткойнов) за успешное завершение работы. Проблема с PoW заключается в том, что он ресурсоемкий и создает тенденцию централизации среди майнеров на основе возможностей компьютерных ресурсов.
Proof of Stake (PoS) : о «проверке» блоков, созданных майнерами и требующих от пользователей подтвердить право собственности на свою «долю» [ 2 ]. Валидация вносит случайность в процесс, усложняя установление монополии валидации, тем самым повышая безопасность сети.
Одной из проблем PoS является проблема «ничего не поставлено на карту», когда майнерам нечего терять при голосовании за разные истории блокчейнов, что не позволяет достичь консенсуса. Есть несколько попыток решить эту проблему в стадии реализации.
Дополнительные разработки в этой области надеются объединить PoW с PoS для создания гибридных цепочек блоков с высочайшей безопасностью и низкими требованиями к ресурсам.
С этой целью некоторые разработчики сосредоточены на повышении безопасности сети посредством «консенсуса без майнинга». [ 3 ]
Соучредитель Tendermint Jae Kwon опубликовал статью, описывающую концепцию и подход его фирмы в этом отношении.
Существующие протоколы Proof of Work и Proof of Stake имеют различные проблемы, например, требующие огромных затрат на энергопотребление и возрастающей централизации (PoW) или участников, не имеющих ничего общего (PoS), возможно, способствующих нарушению консенсуса в добываемых блоках.
Решение Kwon имеет два аспекта и не требует майнинга Proof of Work:
- Большинство valid валидаторов должны подписываться при подаче блоков, причем не более ⅓ могут подписывать дубликаты блоков без штрафа.
- Протокол поднимает штраф за удвоение расходов до неприемлемо высокого уровня, уничтожая значения биткойн-аккаунта злоумышленника.
Алгоритм основан на модифицированной версии протокола DLS и обладает устойчивостью до ⅓ византийских участников.
Квон и его команда в Tendermint надеются привнести скорость, простоту и безопасность в разработку блочных приложений.
Итак, как можно решить, какой тип блокчейна использовать и как он подходит для использования в вашей компании? [ 4 ]
Ниже приведены несколько примеров различных типов цепочек блоков, в зависимости от наиболее приоритетных потребностей организации:
Одним из соображений является конфиденциальность. Например, в случае публичной финансовой цепочки блоков все транзакции отображаются в бухгалтерских книгах каждого участника. Таким образом, в то время как личности действующих лиц не известны, сами транзакции являются публичными.
Некоторые компании разрабатывают «поддерживающие» блокчейны, чтобы избежать этой проблемы, храня или заверяя договоры в зашифрованном виде и выполняя некоторые базовые операции обнаружения дубликатов. Каждая компания будет хранить данные транзакции в своей собственной базе данных, но использовать блокчейн для ограниченных целей мемориализации.
Второе соображение — нужно ли вам отслеживать происхождение. Существующие цепочки поставок изобилуют проблемами подделок и краж. Блокчейн, который в совокупности принадлежит участникам цепочки поставок, может уменьшить или устранить разрывы в цепочке, а также обеспечить целостность базы данных, отслеживающей цепочку поставок.
Третий пример — необходимость ведения учета между организациями, такими как юридические или бухгалтерские коммуникации. Блокчейн, который помечает временные метки и обеспечивает доказательство происхождения информации, переданной в архив дел, позволит нескольким организациям совместно управлять архивом, сохраняя его в безопасности от отдельных попыток его испортить.
Блокчейны в основном работают на основе согласования консенсуса для каждой транзакции, добавленной в книгу.
Каковы преимущества каждого типа механизма консенсуса, и в какой ситуации они лучше всего используются?
Доказательство работы — у майнеров есть финансовый стимул для обработки как можно большего количества транзакций. PoW лучше всего используется в системах с высокой пропускной способностью.
Подтверждение ставки — Валидаторы транзакций получают вознаграждения пропорционально сумме их «доли» в сети. Это, возможно, повышает безопасность сети, предотвращая двойные атаки. PoS лучше всего использовать в организациях с ограниченной вычислительной мощностью.
Делегированное подтверждение кола [ 5 ] — параметры сети определяются избранными делегатами или представителями. Если вы цените «демократизированный» блокчейн с уменьшенным регуляторным вмешательством, эта версия для вас.
PAXOS — академический и сложный протокол, сконцентрированный вокруг нескольких распределенных машин, достигая соглашения об одном значении. Этот протокол было трудно реализовать в реальных условиях.
RAFT — аналогичен PAXOS по производительности и отказоустойчивости, за исключением того, что он «разложен на относительно независимые подзадачи», что облегчает его понимание и использование.
Round Robin — Используя рандомизированный подход, протокол Round Robin требует, чтобы каждый блок имел цифровую подпись блок-сумматором, который может быть определенным набором участников. Это больше подходит для частной сети блокчейнов, где участники известны друг другу.
Федеративный консенсус — Федеративный консенсус — это когда каждый участник знает всех других участников и когда небольшие группы сторон, которые доверяют друг другу, соглашаются в каждой транзакции, и со временем транзакция считается действительной. Подходит для систем, где децентрализованное управление не является обязательным условием.
Проприетарная распределенная книга — PDL — это та, в которой регистр контролируется или является собственностью одной центральной организации или консорциума. Преимущества этого протокола в том, что между участниками сети и согласованными мерами безопасности уже существует высокая степень уже существующего доверия. Подходит для консорциума или группы торговых партнеров, таких как цепочки поставок.
PBFT — в системе PBFT каждый узел публикует открытый ключ, и сообщения подписываются каждым узлом, и после достаточного количества идентичных ответов транзакция считается действительной. PBFT лучше подходит для цифровых активов, которые требуют низкой задержки из-за большого объема транзакций, но не нуждаются в большой пропускной способности.
N2N — Системы «узел-узел» (N2N) характеризуются зашифрованными транзакциями, в которых доступ к данным имеют только стороны, участвующие в транзакции. Третьи стороны, такие как регулирующие органы, могут иметь право подписки. Подходит для случаев использования, когда требуется высокая степень конфиденциальности транзакций.
Приведенный выше список представляет текущие основные механизмы консенсуса в действии или из исследований.
Из-за первоначальной видимости Биткойна индустрия финансовых услуг уже начала изучать возможные варианты использования консенсусных механизмов для оптимизации операций, снижения затрат и устранения мошеннических действий.
Глобальная индустрия финансовых услуг стоимостью в несколько триллионов долларов действительно состоит из множества различных секторов: от кредитования до умных контрактов, проведения торговых операций, аккредитивов, страхования, платежей, регистрации активов, отчетности по нормативам и многого другого.
Например, процесс обеспечения аккредитива, который является важной услугой по импортно-экспортной торговле, вероятно, будет использовать подход «консорциума» для достижения консенсуса по сделкам.
В августе 2016 года банковский консорциум R3CEV успешно разработал и выполнил торговые смарт-контракты. Эти типы договоров могут затем применяться к факторингу счетов-фактур к получению дебиторской задолженности и операциям с аккредитивом.
В качестве примера использования трансграничных денежных переводов, в котором участвуют многие люди по обе стороны сделки, вероятно, был бы уместным механизм «общественного» консенсуса.
Поскольку денежные переводы должны иметь относительно короткую задержку по времени для завершения транзакции, решение, включающее в себя подход с проверкой ставок с низкой потребностью в ресурсах для проверки транзакций наряду с потенциально более высокой безопасностью, будет убедительным.
В целом, состояние развития блокчейна быстро набирает обороты во всем мире, однако предстоит еще много работы.
Многочисленные компании Global 2000 во главе со своими технологическими руководителями и консультантами начинают участвовать в разработке и тестировании этого революционного технологического сектора.
Организации, которые начинают из первых рук узнавать о силе технологий блокчейна, будут иметь больше возможностей для руководства своей отраслью.
Если вы наткнулись на этот пост и хотели бы найти быструю ссылку на оригинальную статью, см. Как работает блокчейн? ,
Остальная часть серии здесь:
- Как работает блокчейн? Часть 1
- Как работает блокчейн? Часть 2 — 5 лучших вещей, которые нужно знать .
- Как работает блокчейн? Часть 4 — в чем разница между частным, публичным и консорциумным блокчейном?
Мне всегда интересно встречаться с основателями блокчейна, академическими исследователями и технологами, которые работают над сложными проектами, поэтому, пожалуйста, не стесняйтесь связаться со мной по LinkedIn или по электронной почте [email protected].
- Ищете новую криптовалюту? Проверьте введение в метабазу .
- Хотите запустить свой собственный ICO? Подайте заявку прямо сейчас на Token Deck .