Isang (Maikling) Gabay sa Blockchain Consensus Protocols

Marami kaming naririnig na usapan kung paano babaguhin ng mga pampublikong blockchain ang mundo, ngunit upang gumana sa isang pandaigdigang saklaw, ang isang nakabahaging pampublikong ledger ay nangangailangan ng isang functional, mahusay at secure na consensus algorithm.

Isang consensus algorithm, tulad ng bitcoin patunay ng trabaho ( ang pinakamadalas nating marinig), ay gumagawa ng dalawang bagay: tinitiyak nito na ang susunod na bloke sa isang blockchain ay ang ONE at tanging bersyon ng katotohanan, at pinipigilan nito ang malalakas na kalaban mula sa pagkadiskaril sa sistema at matagumpay na paghiwalayin ang kadena.

Bilang patunay ng trabaho, ang mga minero ay nakikipagkumpitensya upang idagdag ang susunod na bloke (isang hanay ng mga transaksyon) sa chain sa pamamagitan ng karera upang malutas ang isang napakahirap na cryptographic puzzle. Ang unang makalutas ng palaisipan, ay nanalo sa lotto. Bilang gantimpala para sa kanyang mga pagsusumikap, ang minero ay tumatanggap ng 12.5 na bagong gawang bitcoin – at isang maliit na bayarin sa transaksyon.

Gayunpaman, kahit na isang obra maestra sa sarili nitong karapatan, ang patunay ng trabaho ng bitcoin ay T masyadong perpekto.

Kasama sa mga karaniwang kritisismo na nangangailangan ito ng napakalaking halaga ng enerhiya ng computational, na hindi maganda ang sukat nito (ang pagkumpirma ng transaksyon ay tumatagal ng mga 10-60 minuto) at ang karamihan sa pagmimina ay sentralisado sa mga lugar sa mundo kung saan mura ang kuryente.

Ginising tayo ng tagalikha ng Bitcoin na si Satoshi Nakamoto sa potensyal ng blockchain, ngunit T ito nangangahulugan na hindi na tayo T KEEP na maghanap ng mas mabilis, hindi gaanong sentralisado at mas matipid sa enerhiya na consensus algorithm upang dalhin tayo sa hinaharap.

Bagama't hindi isang komprehensibong listahan, ang mga sumusunod ay ilan sa mga alternatibong diskarte na sinisipa doon.

Katibayan ng taya

Ang pinakakaraniwang alternatibo sa patunay ng trabaho ay patunay ng taya.

Sa ganitong uri ng consensus algorithm, sa halip na mamuhunan sa mga mamahaling kagamitan sa computer sa isang karera sa pagmimina ng mga bloke, isang 'validator' ang namumuhunan sa mga barya ng system.

Pansinin ang terminong validator. Iyon ay dahil walang coin creation (mining) ang umiiral sa proof of stake. Sa halip, ang lahat ng mga barya ay umiiral mula sa ONE araw , at ang mga validator (tinatawag ding mga stakeholder, dahil may hawak silang stake sa system) ay binabayaran nang mahigpit sa mga bayarin sa transaksyon.

Bilang patunay ng stake, ang iyong pagkakataon na mapili upang lumikha ng susunod na bloke ay depende sa fraction ng mga barya sa system na pagmamay-ari mo (o ilaan para sa staking). Ang validator na may 300 coins ay tatlong beses na mas malamang na mapili kaysa sa isang taong may 100 coins.

Kapag ang isang validator ay lumikha ng isang bloke, ang bloke na iyon ay kailangan pa ring italaga sa blockchain. Ang iba't ibang proof-of-stake system ay nag-iiba sa kung paano nila ito pinangangasiwaan. Sa Tendermint, halimbawa, ang bawat node sa system ay kailangang mag-sign off sa isang block hanggang sa maabot ang mayoryang boto, habang sa ibang mga system, isang random na grupo ng mga pumirma ang pipiliin.

Ngayon, nagkakaproblema tayo. Ano ang makakapigil sa isang validator na lumikha ng dalawang bloke at mag-claim ng dalawang hanay ng mga bayarin sa transaksyon? At ano ang makakapigil sa isang lumagda sa pagpirma sa parehong mga bloke? Ito ay tinatawag na 'walang nakataya' problema. Ang isang kalahok na walang mawawala ay walang dahilan upang hindi kumilos nang masama.

Sa lumalagong larangan ng 'crypto-economics', ang mga inhinyero ng blockchain ay nagsasaliksik ng mga paraan upang matugunan ito at ang iba pang mga problema. Ang ONE sagot ay ang humiling sa isang validator na i-lock ang kanilang pera sa isang uri ng virtual vault.

Kung susubukan ng validator na i-double sign o i-fork ang system, ang mga barya ay laslas.

Ang Peercoin ang unang coin na nagpatupad ng proof of stake, na sinundan ng blackcoin at NXT. Kasalukuyang umaasa ang Ethereum sa patunay ng trabaho, ngunit nagpaplano ng paglipat sa patunay ng stake sa unang bahagi ng 2018.

Katibayan ng aktibidad

Upang maiwasan ang hyperinflation (kung ano ang mangyayari kapag masyadong maraming pera ang bumaha sa system) ang Bitcoin ay gagawa lamang ng 21m bitcoins. Ibig sabihin, sa isang punto, ang Bitcoin block reward subsidy ay magtatapos at ang mga minero ng Bitcoin ay makakatanggap lamang ng mga bayarin sa transaksyon.

Ang ilan ay nag-isip na maaaring magdulot ito ng mga isyu sa seguridad na nagreresulta mula sa isang 'trahedya ng mga karaniwang tao', kung saan kumikilos ang mga tao sa pansariling interes at sinisira ang sistema. Kaya, patunay ng aktibidad ay nilikha bilang isang alternatibong istruktura ng insentibo para sa Bitcoin. Ang patunay ng aktibidad ay isang hybrid na diskarte na pinagsasama ang parehong patunay ng trabaho at patunay ng stake.

Bilang patunay ng aktibidad, nagsisimula ang pagmimina sa isang tradisyunal na proof-of-work na paraan, kung saan ang mga minero ay nakikipagkarera upang malutas ang isang cryptographic puzzle. Depende sa pagpapatupad, ang mga bloke na mined ay hindi naglalaman ng anumang mga transaksyon (mas katulad sila ng mga template), kaya ang nanalong bloke ay maglalaman lamang ng isang header at ang address ng gantimpala ng minero.

Sa puntong ito, lilipat ang system sa proof of stake. Batay sa impormasyon sa header, isang random na grupo ng mga validator ang pinili para lagdaan ang bagong block. Ang mas maraming mga barya sa system na pagmamay-ari ng isang validator, mas malamang na siya ay mapili. Ang template ay nagiging isang ganap na bloke sa sandaling lagdaan ito ng lahat ng mga validator.

Kung ang ilan sa mga napiling validator ay hindi magagamit upang kumpletuhin ang block, pagkatapos ay ang susunod na nanalong bloke ay pipiliin, isang bagong grupo ng mga validator ang pipiliin, at iba pa, hanggang ang isang bloke ay makatanggap ng tamang dami ng mga lagda. Ang mga bayarin ay hinati sa pagitan ng minero at ng mga validator na nag-sign off sa block.

Ang mga kritisismo sa patunay ng aktibidad ay kapareho ng para sa parehong patunay ng trabaho (napakaraming enerhiya ang kinakailangan upang magmina ng mga bloke) at patunay ng stake (walang makakapigil sa isang validator mula sa dobleng pagpirma).

Ang Decred ay ang tanging barya sa ngayon na gumagamit ng variation ng patunay ng aktibidad.

Katibayan ng pagkasunog

Sa patunay ng paso, sa halip na magbuhos ng pera sa mga mamahaling kagamitan sa computer, 'sinusunog' mo ang mga barya sa pamamagitan ng pagpapadala sa kanila sa isang address kung saan hindi na mababawi ang mga ito. Sa pamamagitan ng paglalagay ng iyong mga barya sa hindi kailanman mapunta, makakakuha ka ng panghabambuhay na pribilehiyo na magmina sa system batay sa isang random na proseso ng pagpili.

Depende sa kung paano ipinatupad ang patunay ng paso, maaaring sunugin ng mga minero ang katutubong pera o ang currency ng isang alternatibong chain, tulad ng Bitcoin. Kung mas maraming barya ang nasusunog mo, mas malaki ang posibilidad na mapili ka sa susunod na bloke.

Sa paglipas ng panahon, nabubulok ang iyong stake sa system, kaya sa kalaunan ay gugustuhin mong mag-burn ng mas maraming coin para tumaas ang iyong posibilidad na mapili sa lottery. (Ginagaya nito ang proseso ng pagmimina ng bitcoin, kung saan kailangan mong patuloy na mamuhunan sa mas modernong kagamitan sa pag-compute upang mapanatili ang kapangyarihan ng hashing.)

Habang ang patunay ng paso ay isang kawili-wiling alternatibo sa patunay ng trabaho, ang protocol ay nag-aaksaya pa rin ng mga mapagkukunan nang hindi kailangan. Ang isa pang kritisismo ay ang kapangyarihan ng pagmimina ay napupunta lamang sa mga taong handang magsunog ng mas maraming pera.

Ang tanging coin na gumagamit ng proof of burn ay slimcoin, isang Cryptocurrency batay sa peercoin. Gumagamit ito ng kumbinasyon ng proof of work, proof of stake at proof of burn, ngunit ito lang semi-aktibo sa oras na ito.

Katibayan ng kapasidad

Gaya ng nakita natin, karamihan sa mga alternatibong protocol na ito ay gumagamit ng ilang uri ng pay-to-play scheme. Ang patunay ng kapasidad ay hindi naiiba, ngunit dito ka 'magbabayad' gamit ang espasyo sa hard drive. Kung mas maraming espasyo sa hard drive ang mayroon ka, mas malaki ang iyong pagkakataong magmina sa susunod na block at makuha ang block reward.

Bago ang pagmimina sa isang proof-of-capacity system, ang algorithm ay bumubuo ng malalaking set ng data na kilala bilang 'mga plot', na iniimbak mo sa iyong hard drive. Kung mas marami kang plot, mas malaki ang pagkakataon mong mahanap ang susunod na block sa chain.

Sa pamamagitan ng pamumuhunan sa mga terabytes ng espasyo sa hard drive, binibili mo ang iyong sarili ng isang mas magandang pagkakataon upang lumikha ng mga duplicate na bloke at i-fork ang system. Ngunit sa patunay ng kapasidad, mayroon pa rin tayong problema na walang nakataya upang hadlangan ang masasamang aktor.

Kasama sa mga pagkakaiba-iba ng patunay ng kapasidad ang patunay ng imbakan at patunay ng espasyo. Ang Burstcoin ay ang tanging Cryptocurrency na gumamit ng isang paraan ng patunay ng kapasidad.

Patunay ng lumipas na oras

Ang Chipmaker Intel ay nakabuo ng sarili nitong alternatibong consensus protocol na tinatawag patunay ng lumipas na oras. Ang sistemang ito ay gumagana katulad ng patunay ng trabaho, ngunit kumokonsumo ng mas kaunting kuryente.

Dagdag pa, sa halip na lutasin ng mga kalahok ang isang cryptographic na puzzle, ang algorithm ay gumagamit ng pinagkakatiwalaang execution environment (TEE) – gaya ng SGX – para matiyak na ang mga block ay makukuha sa random na paraan ng lottery, ngunit walang kinakailangang trabaho.

Ang diskarte ng Intel ay batay sa isang garantisadong oras ng paghihintay na ibinigay sa pamamagitan ng TEE. Ayon sa Intel, ang algorithm ng poof-of-elapsed-time ay umaabot sa libu-libong node at tatakbo nang mahusay sa anumang Intel processor na sumusuporta sa SGX.

Ang ONE problema sa protocol na ito ay kailangan mong ilagay ang iyong tiwala sa Intel – at T ba ang pagtitiwala sa mga third party ang sinusubukan naming ilayo sa mga pampublikong blockchain?

Gumballs na imahe sa pamamagitan ng Shutterstock