Секретный ингредиент блокчейна: что такое алгоритм консенсуса и как он работает

Мир технологий и инноваций никогда не стоит на месте. Одним из наиболее значимых достижений последних лет стала технология блокчейна. Но вы когда-нибудь задумывались, как этот механизм обеспечивает надежность и согласие в децентрализованной среде? Встречайте алгоритмы консенсуса — тайные ингредиенты, которые делают возможной настоящую децентрализацию.

Эта статья для тех, хочет понять суть, но не хочет утонуть в технических деталях. Мы на примерах разберем наиболее популярные алгоритмы консенсуса и их роль в развитии технологии.

Что такое алгоритмы консенсуса

Представьте что, вы и ваши друзья пишете историю виртуальной книги. Но как вы убедитесь, что каждый из вас следует одному сюжету, несмотря на разные идеи? Алгоритмы консенсуса — это тот самый клей, который держит ваш мир вместе, не позволяя существовать драконам в реалистическом романе, что-то вроде правилах игры для всех. Так, несколько независимых участников согласовывают версию «правды».

В мире, где участники могут быть анонимными и доверие — это редкость, алгоритмы консенсуса становятся фундаментом для децентрализованных систем. Они не только обеспечивают согласие, но и позволяют создавать приложения, которые невозможны в централизованных средах. Например, «умные контракты», которые автоматизируют сделки без посредников, стали реальностью благодаря этим алгоритмам.

Какие бываюКакие бывают алгоритмы консенсуса

Существует множество алгоритмов консенсуса, каждый из которых призван решать уникальные проблемы и соответствовать определенным контекстам.

Proof of Work (PoW)

Proof of Work (доказательство работы) известен благодаря Bitcoin, где участники (майнеры) решают сложные математические задачи, чтобы добавить новые блоки в цепочку и получить заслуженную чеканную монету.

Proof of Work — это головоломка, которая становится тем сложнее, чем больше людей ее одновременно решают. И тот, кто ее первым решит, забирает всю награду.

Несмотря на древность этого алгоритма консенсуса он считается одним из самых надежных. Его используют сотни блокчейнов, включая Dogecoin, Monero, Ethereum Classic.т алгоритмы консенсуса

Proof of Stake (PoS)

Говорят, что размер не важен, но только не в этом случае. Если вы предыдущем алгоритме решающую роль играла вычислительная мощность, то здесь решает размер доли владения.

Представьте, что вы акционер компании. Вы участвуете в жизни компании, голосуя на собраниях (при каждой транзакции в блокчейне) и получаете дивиденды в зависимости от размеры вашей доли. Отличие от PoW, где награду получает, тот, кто быстрее всех решит задачу, в PoS награда распределяется случайно.

Такой алгоритм используется в Polygon, ToN, Mina.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

Это ответвление предыдущего алгоритма. Здесь пользователи блокчейна выбирают представителей, голосуя за них своими монетами или токенами. Эти делегаты будут решать, какие транзакции подтвердить. Они также, как и в PoS, получают награды за обеспечение сети, которую делят между своими делегатами. Не забывая забрать свою комиссию,

Этот вид консенсуса создан для того, чтобы нивелировать основной недостаток PoS — риск централизации. Когда несколько богатых людей купят достаточную долю, чтобы контролировать блокчейн.

Однако DPoS находится в зачаточном состоянии и пока не считается достаточно безопасным, чтобы стать основой блокчейнов для денежных операций.
Используется в EOS, BitShares, Tezos одновременно с PoS.

Proof-of-Burn (PoB)

Отправить монеты в никуда, то есть на кошелек, к которому ни у кого нет доступа, называется сжиганием. Отсюда и названия алгоритма «доказательство сжигания».

Сжигание — это доказательство приверженности технологии и вашего серьезного настроя.

Транзакция сожженных монет — это подпись на вашем контракте с блокчейном.

Блокчейн замечает этот смелый жест и дает возможность стать валидатором в алгоритме, которые не требует больших вычислительных мощностей.

Как консенсус такой механизм используется крайне редко, например, в блокчейне XCP. Но самая технология сжигания, как дефляционный механизм, используется в популярных блокчейнах. Например, Ethereum и BNB Chain.

Leased Proof-of-Stake (LPoS)

Еще одно ответвление PoS. С ним можете арендовать свои монеты другим участникам, чтобы они могли работать с блокчейном. Так порог входа для становления валидатором сети (тем, кто подтверждает транзакции) значительно снижается. К слову, чтобы стать валидатором в сети Ethereum нужно «застейкать» более 32 $ETH.

Важно, что арендованные монеты не перемещаются в кошелек в арендатору, а только замораживаются у арендодателя на конкретный срок.

LPoS используется в Waves.

Proof-of-Authority и Proof-of-Importance

В то время как традиционные механизмы консенсуса PoS полагаются только на размера капитала, консенсусы PoA и PoI учитывают дополнительные факторы: влияние и важность соответственно.

Важность оценивается по нескольким критериям: количество транзакций, взаимосвязь с другими участниками блокчейна и так далее. Кстати, такая оценка динамична, что стимулирует валидаторов к более эффективной работе. Впервые Proof of Importance был представлен проектом NEM.

Влияние или авторитет определяется путем голосования. Главным отличием от PoS и DPoS, где участники также «голосуют» своими монетами, является то, что здесь валидаторы не получают награды. Естественно, это экономически невыгодно, поэтому блокчейны с механизмом PoA используются в приватных блокчейнах.

Если вы не знаете, что такое приватный блокчейн, рекомендую почитать статью о типах и уровнях блокчейна.

Proof-of-Space (PoSpace)

Представьте, что вы участвуете в лотерее, но вместо билетов у вас свободное место на компьютере. Так работает алгоритм консенсуса Proof of Space.

Вы должны доказать, что у вас достаточно свободного места для загрузки определенных частей блокчейна, чтобы стать валидатором.

Допустим, новая транзакция хочет попасть в блокчейн. В этом примере она выступает призом в лотерее, а победитель сохранит ее у себя на компьютере.

У данного алгоритма есть два весомых минуса:

— низкая пропускная способность Интернета во многих странах. Так быстрая передача больших объемов данных возможна в условной Японии, но жители Нигерии будут лишены возможности стать валидаторами.

— относительно невысокая стоимость дискового пространства компьютера. Выкупить достаточного терабайт памяти и завладеть блокчейном было бы не так уж и дорого.

Исходя из этих минусов, алгоритм PoSpace не особо используется.

Алгоритмы консенсуса — это краеугольные камни будущего блокчейна. Они демократизируют процессы, улучшают прозрачность и позволяют появляться новым идеям процветать.

Следующий раз, когда вы отправите транзакцию на блокчейне, задумайтесь, с помощью каких механизмов она осуществляется.