Oto, co musisz wiedzieć o dowodzie pracy w technologii Blockchain

Szał blockchain powoli zamienia się w okazję do zmiany starszych systemów i uczynienia ich bardziej produktywnymi. Jednak jest o wiele więcej, co ludzie muszą wiedzieć o blockchain, aby docenić pomysłowość, która leży u jego podstaw. Jednym z podstawowych aspektów tej technologii jest algorytm pracy oparty na technologii blockchain.

Technologia Blockchain jest, że tak powiem, wciąż w powijakach, ale już teraz istnieje ogromny potencjał, jeśli chodzi o to, co może pomóc w osiągnięciu. Warto zauważyć, że technologia przechodzi od podstawowej struktury, w której działają kryptowaluty, do czegoś w rodzaju technologii, która rewolucjonizuje branże.

Co to jest algorytm konsensusu?

Zasadniczo technologia umożliwia użytkownikom interakcję na zasadzie peer-to-peer i bez centralnego organu. W szczególności transakcje są zakończone, gdy istnieje konsensus w całej sieci. W szczególności algorytm konsensusu odróżnia różne sieci blockchain. Na przykład sieć Bitcoin różni się od sieci Ethereum opartej na algorytmie konsensusu.

Technicznie rzecz biorąc, algorytm konsensusu to proces podejmowania decyzji w grupie. Warto zauważyć, że członkowie grupy opracowują system, który usprawnia proces, dzięki któremu mogą znaleźć wspólną płaszczyznę dotyczącą określonego tematu. Aby doszło do konsensusu, co najmniej większość uczestników w grupie powinna się zgodzić, a podjęta decyzja musi być korzystna dla tej większości.

Co ciekawe, algorytmy konsensusu blockchain działają w oparciu o podobną logikę. Oprócz tego algorytmy konsensusu blockchain mają określone cele, które mają na celu zwiększenie wykorzystania sieci blockchain. Po pierwsze, algorytm zobowiązuje się zebrać jak najwięcej zgody między uczestniczącymi węzłami, tak aby istniała powszechna zgoda.

Po drugie, powszechne porozumienie w ramach sieci ma ułatwić współpracę między uczestnikami. W szczególności algorytm zapewnia, że ​​każda umowa, na którą zgodzą się uczestnicy, służy interesom wszystkich członków. Po trzecie, umowa sprzyja współpracy w taki sposób, aby każda osoba działała na rzecz zbiorowego interesu sieci.

Ponadto algorytm stara się upewnić, że wszyscy uczestnicy mają równe prawa, tak jak powinny być w relacjach peer-to-peer. Ostatecznie tworzenie środowiska, w którym wszyscy mają równe prawa, ułatwia uczestnictwo i indywidualną aktywność uczestników.

Rodzaje algorytmów konsensusu

Jak wyjaśniono wcześniej, istnieją różne typy algorytmów konsensusu, na podstawie których istnieją różne sieci blockchain. Warto zauważyć, że każdy algorytm ma swoje unikalne cechy, które go wyróżniają i które osiągają konsensus w sieci za pośrednictwem różnych mechanizmów. Obecnie istnieje wiele algorytmów konsensusu blockchain. Jednak dwa główne z nich to Proof-of-Work (PoW) i Proof-of-Stake (PoS).

Infografika dotycząca algorytmów konsensusu

Co to jest algorytm dowodzenia pracy w łańcuchu bloków?

To najstarszy mechanizm konsensusu i obecnie najpopularniejszy. Warto zauważyć, że pierwsza wzmianka o algorytmach pochodzi sprzed wynalezienia sieci Bitcoin. Co ciekawe, badania nad algorytmem sięgają wczesnych lat 90., kiedy to Moni Naor i Cynthia Dwork opublikowały artykuł w 1993 roku. W artykule autorzy zbadali potencjał algorytmu w zapobieganiu oszustwom..


W 1999 roku inny badacz kryptografii, Markus Jakobsson, ukuł termin „dowód pracy” i utknął do czasu, gdy Satoshi Nakamoto zaskoczył świat wynalezieniem bitcoina. W szczególności sieć blockchain Bitcoin jest po prostu implementacją badań, których pierwsze kroki sięgają 1993 roku.

Algorytm PoW pozostaje najpopularniejszy, ponieważ jest jednym z nielicznych, których nie można złamać. Z technicznego punktu widzenia jest to jeden z tych algorytmów, które mogą osiągnąć bizantyjską tolerancję błędów. Warto zauważyć, że bizantyjska odporność na awarie (BFT) to po prostu zdolność systemu do wytrzymania awarii, które są związane z problemem bizantyjskich generałów.

Oznacza to, że sieć może z powodzeniem unikać sytuacji, w których niektóre węzły mogą próbować działać wbrew konsensusowi. W kontekście technologii blockchain jest oczywiste, że sieci blockchain nie mają centralnego organu do moderowania transakcji. Zamiast tego, księga publiczna jest dystrybuowana wśród wszystkich uczestników, stąd technologia blockchain znana również jako technologia rozproszonej księgi (DLT).

Biorąc pod uwagę cenne informacje przechowywane w publicznych rejestrach, istnieje duże prawdopodobieństwo, że niektórzy źli aktorzy mogą chcieć spowodować błędy w samolubnych zdobyczach. Jako tacy, ci źli aktorzy przedstawiają problem bizantyjskich generałów. W ten sposób sieć blockchain musi mieć bizantyjską tolerancję błędów, aby uniknąć takich problemów..

Jak działa PoW?

Oczywiście algorytm PoW jest bardzo bezpieczny, ponieważ może wytrzymać BFT. Co ciekawe, to sposób, w jaki działa, czyni go jeszcze bezpieczniejszym, a przez to dość popularnym. Bez cechy BFT członek sieci może fałszować transakcje, a tym samym zagrozić niezawodności bloku wygenerowanego przez transakcję.

Algorytm PoW działa w taki sposób, że węzły w sieci muszą rozwiązać problem matematyczny, aby mogły utworzyć następny blok. Kto pierwszy znajdzie rozwiązanie problemu matematycznego, uzyska zgodę na wybór bloku, który ma zostać dodany obok platformy.

W rezultacie ten udany węzeł otrzymuje w nagrodę walutę. W sieci bitcoin nagrodą jest token bitcoin. Dlatego istnieje zachęta do dalszego rozwiązywania problemów matematycznych, aby uzyskać pozwolenie na wybór kolejnego bloku. Ponadto jest teraz jasne, dlaczego niektóre węzły chciałyby fałszować transakcje i stąd potrzeba bizantyjskiej tolerancji błędów.

Niemniej jednak nie jest łatwo znaleźć odpowiedź na problem matematyczny. W takim przypadku węzły muszą znaleźć rozwiązanie problemu za pomocą brutalnej siły. Oznacza to, że te węzły, które mają największą moc obliczeniową, z największym prawdopodobieństwem znajdą rozwiązanie problemu matematycznego. Warto zauważyć, że te węzły, które uczestniczą w obliczeniach, nazywane są górnikami, a proces rozwiązywania problemu nazywa się wydobywaniem.

blockchain dowód działania algorytmu

Dlaczego technologia Blockchain Proof of Work jest skuteczna

Proces wydobycia jest energochłonny, ponieważ wymaga większych zdolności obliczeniowych do rozwiązania każdego kolejnego problemu. W związku z tym proces zużywa dużo energii elektrycznej. Później przyjrzymy się temu aspektowi i dlaczego jest to jeden z powodów, dla których ludzie odchodzą od algorytmu na rzecz innych alternatyw. Niemniej jednak PoW jest obecnie dość skuteczny z dwóch powodów.

Po pierwsze, znalezienie rozwiązania problemu matematycznego jest dość trudne. Dlatego węzły muszą spędzać czas na obliczeniach, które są uciążliwe. Co ciekawe, podaż mocy obliczeniowej jest dość ograniczona, co oznacza, że ​​niewielu aktorów ma do niej dostęp. Co ciekawe, ta cecha jest również przyczyną niemożności oszukiwania węzłów podczas transakcji.

Na przykład załóżmy, że zły aktor chce zaatakować sieć i dane o błędach zarejestrowane w pewnym bloku. Jeśli cała sieć ma dziesięć bloków, a docelowy blok dla złego aktora ma numer siedem, zły aktor będzie musiał zmienić te dane w bloku dziesiątym, dziewiątym ósmym, a następnie siódmym, który jest celem. Biorąc pod uwagę moc obliczeniową wymaganą do wydobycia pojedynczego bloku, zmiana danych w czterech blokach jest prawie niemożliwa. Zasadniczo nie ma komputera, który byłby w stanie rozwiązać taki problem.

Po drugie, PoW jest skuteczny, ponieważ gdy węzeł utworzy blok, inne węzły mogą łatwo zweryfikować proces, który doprowadził do rozwiązania. W szczególności wynika to częściowo z natury problemu wymagającego rozwiązania. Aby rozwiązać problem, górnik musi uzyskać odpowiedź, która jest mniejsza niż wstępnie ustawiona wartość.

Na przykład sieć może podać wartość taką jak 10. Aby rozwiązanie było poprawne, trzeba się upewnić, że rozwiązanie jest mniejsze niż 10, czyli dziewięć. Jeśli górnik z powodzeniem dotrze do dziewiątej, pozostałe węzły z łatwością zastosują się do procedury, za pomocą której górnik dotarł do rozwiązania. Jednak sprawa się komplikuje, jeśli transakcja zostanie sfałszowana.

Co przyniesie przyszłość dla proof-of-work

Jak wspomniano wcześniej, dowód pracy pochłania tony energii do wykonania obliczeń. Co ciekawe, jest to jedna z głównych wad, które zwracają uwagę krytycy algorytmu. Do listopada zeszłego roku, raporty wskazał, że wydobycie bitcoina o wartości jednego dolara było dwa razy droższe niż w przypadku złota, miedzi lub platyny pod względem wydanej energii.

Według dla naukowców wydobycie bitcoinów o wartości jednego dolara wymaga ponad 17 megadżuli energii. Co ciekawe, do wydobycia złota potrzeba tylko około pięciu megadżuli, czterech do wydobycia miedzi i siedmiu do wydobycia platyny. Dlatego przedsięwzięcie okazuje się znacznie droższe i biorąc pod uwagę, że cena kryptowaluty jest dość zmienna.

Ponadto, gdy więcej bloków dodaje się do istniejącego łańcucha bloków, proces rozwiązywania problemów dla następnych bloków staje się trudniejszy. Warto zauważyć, że proces obliczeniowy jest znacznie trudniejszy i jako taki istnieje zapotrzebowanie na bardziej złożony sprzęt, który poradzi sobie z obliczeniami. W rezultacie cena sprzętu górniczego rośnie wykładniczo.

Wszystkie te problemy przedstawiają przyszłość, która jest nieco ponura dla tego algorytmu. Co ciekawe, istnieją rządy, które już nałożyły moratorium na działalność górniczą, aby mogły opracować odpowiednie przepisy dotyczące wysokiego zużycia energii w górnictwie. Już teraz niektóre sieci blockchain, takie jak Ethereum, które początkowo opierały się na algorytmie PoW, migrują do innych alternatyw, takich jak dowód stawki. Zasadniczo istnieje realna szansa, że ​​protokół ulegnie zasadniczym zmianom w celu zracjonalizowania jego stosowania lub ludzie całkowicie go porzucą.

Wyzwania związane z PoW

Jak wcześniej wspomniano, PoW stoi w obliczu zagrożeń egzystencjalnych wynikających z głównych wyzwań. Jeśli chodzi o zużycie energii, jest już jasne, że algorytm jest bardzo bezlitosny, jeśli chodzi o zużycie energii elektrycznej. Dodajmy do tego rosnące koszty sprzętu wydobywczego i wszystko, co pozostaje z gryzącym bólem głowy, jak obsłużyć algorytm.

Dlatego jasne jest, że głównym wyzwaniem stojącym przed algorytmem PoW jest rosnący koszt rozwiązania problemów obliczeniowych. Warto zauważyć, że aby wydobyć tylko jednego bitcoina, w Stanach Zjednoczonych trzeba wydać średnio 4758 USD. W Niemczech koszt skacze do 14 275 USD, podczas gdy Korea Południowa okazuje się najdroższa i wynosi 26 170 USD. Co ciekawe, CoinMarketCap wskazuje na to Cena jednego bitcoina wynosi obecnie 4089 USD. Dlatego jasne jest, że górnik w USA, Niemczech i Korei Południowej faktycznie poniesie ogromne straty, jeśli będzie prowadził jakąkolwiek działalność wydobywczą..

Kolejnym wyzwaniem, przed którym stoi algorytm PoW, jest to, że nie jest on w pełni zdecentralizowany. Doświadczeni obserwatorzy wskazują, że w dowolnym momencie tylko jeden węzeł jest odpowiedzialny za prowadzenie księgi. To ta sama osoba, która ma uprawnienia do wyboru, jaki będzie następny blok i ta sama osoba, która otrzyma nagrodę po dodaniu bloku.

W rozwiązaniu tym użytkownicy technologii blockchain są wymagające za fundamentalną zmianę w obsłudze rejestrów w sieci blockchain. W szczególności użytkownicy chcą, aby księgi znajdowały się jednocześnie w wielu węzłach równorzędnych, aby uniknąć tendencji „dyktatora” pojedynczego węzła obsługującego księgę w dowolnym momencie. Zasadniczo oznacza to fragmentację księgi na wiele części, tak że żaden pojedynczy węzeł nie ma jasnego obrazu zawartości księgi.

Blockchain dowód alternatywy dla algorytmu pracy

Próbując ulepszyć przestrzeń blockchain, niektórzy programiści wymyślili alternatywy dla algorytmu potwierdzającego działanie łańcucha blokowego, które są po prostu innymi typami algorytmów konsensusu. Jak dotąd istnieje wiele alternatyw, z których niektóre zostały wspomniane wcześniej. Tutaj przyjrzymy się tylko jednej z alternatyw, która jest dowodem stawki.

Dowód stawki Blockchain

Jako algorytm konsensusu, dowód stawki po raz pierwszy pojawił się na scenie blockchain w 2011 roku, dwa lata po proofie pracy. Główną różnicą między proof of work a dowodem stawki jest to, że użytkownicy tych ostatnich nie muszą rozwiązywać złożonych problemów, aby osiągnąć konsensus. Wręcz przeciwnie, użytkownicy muszą tylko używać kryptowaluty jako stawki, z którą osiągną konsensus.

Oto jak to działa. Wszyscy uczestnicy w sieci blockchain korzystającej z protokołu PoS muszą mieć rozszerzenie podstawowa kryptowaluta uczestniczyć w tworzeniu konsensusu. Na przykład, jeśli sieć blockchain Ethereum pomyślnie przejdzie do PoS, użytkownicy będą musieli mieć Ether na swoich kontach, aby uczestniczyć.

Dla uczestników, którzy chcieliby wydobyć następny blok, trzeba będzie postawić posiadaną walutę. Co ciekawe, szanse na wybranie kolejnego bloku zależą od ilości postawionych kryptowalut. Na przykład, jeśli całkowita stawka wynosi 2% wszystkich kryptowalut postawionych w sieci, węzeł będzie miał 2% szansy na naśladowanie następnego bloku.

Dlatego, chociaż wydobywanie jest nadal obecne w tym protokole, jasne jest, że nie zależy od obliczeń, takich jak dowód pracy. Ponadto protokół dowodu stawki losowo wybiera górnika, a on / ona otrzymuje nagrodę w postaci opłaty transakcyjnej. Dlatego istnieje duże prawdopodobieństwo, że każdy z walidatorów z udziałami może ubiegać się o odpowiedzialność za wydobycie. Ponadto decentralizacja jest znacznie większa, ponieważ każda akcja jest losowa.

Zalety dowodu

W tym przypadku jest oczywiste, że wskaźnik zużycia energii jest prawie nieistotny w porównaniu z algorytmem opartym na technologii blockchain. W przyszłości znaczenie będą miały protokoły, których zapotrzebowanie na energię jest niskie, ponieważ rosną koszty energii elektrycznej. Co więcej, fakt, że algorytm zużywa mniej energii, oznacza, że ​​nie wymaga zaawansowanego sprzętu do ułatwienia procesu wydobywania. Ostatecznie jest to dowód na to, że protokół jest opłacalny zarówno w krótkim, jak i długim okresie.

Kolejną zaletą dowodu stawki jest randomizacja procesu wyboru węzła odpowiedzialnego za proces wydobywczy. Byłoby poważnym niepowodzeniem, gdyby wybór zależał tylko od wysokości posiadanej stawki. W ten sposób tylko najbogatsze węzły platformy miałyby swobodę przeprowadzania transakcji i dalej by się wzbogaciły.

Wręcz przeciwnie, losowy proces zapewnia, że ​​każdy, kto ma udział, ma realną szansę na udział w procesie wydobywania. Jest to również dowód na to, że istnieje rzeczywista decentralizacja, w której, w przeciwieństwie do PoW, w żadnym momencie nie ma jednego węzła zarządzającego całą księgą.

Co więcej, proces, który prowadzi do sprawdzenia lub pracy, jest nie tylko energochłonny, ale także czasochłonny. Warto zauważyć, że zatwierdzanie transakcji w sieci blockchain na podstawie protokołu proof of work trwa od 40 do 60 minut. Wręcz przeciwnie, proces walidacji na platformie PoS jest szybki, ponieważ wydobywanie jest szybkie i wydajne. Z tego powodu sieć Ethereum spodziewa się znacznego zwiększenia liczby transakcji na sekundę po migracji do PoS.

Wady PoS

Nic dziwnego, że w przypadku nowej technologii, która jest wciąż rozwijana, PoS ma różne pułapki, które mogą spowodować problemy, jeśli zostaną napotkane. Po pierwsze fakt, że walidatorzy muszą tylko postawić swoją kryptowalutę, aby móc kopać, jest ogromnym problemem. W szczególności oznacza to, że każdy zły aktor, który może zdobyć bardzo dużą liczbę tokenów, może nagle pokonać wszystkie inne weryfikatory i przejąć kontrolę nad siecią.

Jednak prawa ekonomii chronią sieć przed takim atakiem. W szczególności każdy nagły wzrost tempa kupowania tokenów spowoduje gwałtowny wzrost ceny tokenów do tego stopnia, że ​​stanie się nie do utrzymania dla atakującego.

Po drugie, istnieje możliwość, że węzeł walidujący stanie się nieuczciwy i zweryfikuje złośliwe transakcje. Inne zagrożenie o tym samym charakterze może wystąpić, gdy występuje rozwidlenie sieci. Według znających się na rzeczy obserwatorów, węzły mogą obstawiać tokeny po obu stronach wideł, tak aby mogły dokonywać podwójnych transakcji.

Aby złagodzić skutki, niektórzy programiści tworzą hybrydę PoW i PoS, w której użytkownicy nie mogą wydać dwa razy. Tutaj ich tokeny natychmiast stają się bezwartościowe, gdy pojawi się rozwidlenie sieci. Na przykład Ethereum pracuje nad ulepszoną wersją PoS o nazwie „Casper”, która pomoże powstrzymać takie fałszywe walidatory.

Podsumowanie / Uwagi końcowe

Technologia Blockchain przechodzi fundamentalną transformację w związku z potrzebą ściślejszego bezpieczeństwa i większej decentralizacji. Co więcej, koszt wydobycia jest znacznie wysoki i wielu entuzjastów schodzi na pobocze. Dlatego potrzebny jest również algorytm konsensusu, który wspierałby tańsze i szybsze metody gwarantujące długoterminowe stosowanie technologii..

Głównym protokołem konsensusu, który jest dziś popularny, jest dowód pracy. Warto zauważyć, że algorytm zasila bitcoin i Ethereum (przed pełną migracją do Proof of Stakes). W szczególności algorytm jest nadal ulubionym ze względu na charakterystykę bizantyjskiej tolerancji błędów (BFT). Jednak energochłonny charakter stwarza zagrożenie egzystencjalne.

Alternatywny protokół konsensusu jest dowodem na stawkę, w której walidatory używają swojej kryptowaluty jako stawki, aby uczestniczyć w wydobywaniu. W szczególności algorytm jest energooszczędny i ekonomiczny, a proces walidacji jest szybki. Poniżej znajduje się szczegółowe porównanie obu algorytmów.

Porównanie proofa pracy i weryfikacji algorytmów stawki
Charakterystyka Blockchain Dowód pracy Blockchain Dowód stawki
Górnictwo Górnik jest wybierany poprzez umiejętność rozwiązania złożonego problemu obliczeniowego Każdy, kto ma stawkę, ma szansę zostać górnikiem i nie wymaga żadnych obliczeń
Uprawomocnienie Trwa to dłużej, ponieważ walidatory muszą odtworzyć obliczenia wykonane przez górnika Trwa krócej, ponieważ nie wymaga obliczeń
Skalowalność Ponieważ wszystkie węzły muszą brać udział w walidacji, algorytm jest trudny do skalowania Nie wszystkie węzły biorą udział w walidacji, dlatego jest ona szybka i wysoce skalowalna
Zużycie energii Dość energochłonny ze względu na obliczeniowy charakter walidacji. Jest bardzo energooszczędny, ponieważ nie wymaga żadnych obliczeń
Cryptojacking Niegrzeczni aktorzy mogą „cryptojackować” inne komputery, aby zapewnić większą moc obliczeniową do wydobycia Nikomu nie grozi Cryptojacking, ponieważ wydobycie nie wymaga ogromnych ilości mocy obliczeniowej
Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map