Mis on krüptoraha konsensusalgoritmid?

Krüptoraha konsensusalgoritmid on detsentraliseeritud plokiahela võrgustike selgroog. Proof of Work (PoW) konsensusalgoritm on kasutusel Bitcoinis. Kuigi Proof of Work on olnud minevikus domineeriv konsensusalgoritm, on Proof of Stake (PoS) muutunud populaarseks tänu oma potentsiaalile olla energiatõhusam ja kuluefektiivsem. Turul on mitmeid erinevaid Proof of Stake (PoS) variante. Kokkuvõttes on krüptoraha konsensusalgoritmid detsentraliseeritud plokiahela võrgustike selgroog

Mis on krüptoraha konsensusalgoritmid?

Krüptoraha konsensusalgoritmid on detsentraliseeritud plokiahela võrgustike selgroog. Konsensusalgoritmid tagavad, et tehingute valideerimise ja uute plokkide lisamise plokiahelasse. Konsensusalgoritmid võimaldavad detsentraliseeritud sõlmede võrgustikul jõuda kokkuleppele plokiahela seisundis ja vältida pettusi või topeltkulutusi.

Konsensusalgoritme on erinevaid liike, kuid kõik töötavad sama eesmärgi nimel: luua turvaline ja detsentraliseeritud võrgustik, kus tehinguid saab teha ilma vahendajateta. Kõige populaarsemad konsensusalgoritmid krüptorahades on Proof of Work (PoW) ja Proof of Stake (PoS).

PoW, mida kasutavad Bitcoin ja mitmed teised krüptorahad, nõuab kaevuritelt keerukate matemaatiliste võrrandite lahendamist, et valideerida tehinguid ja lisada uusi plokke plokiahelasse. Teisest küljest, PoS, mida kasutavad Ethereum ja teised krüptorahad, hõlmab valideerijaid, kes panustavad oma münte tehingute valideerimiseks ja uute plokkide lisamiseks plokiahelasse.

Krüptoraha konsensusalgoritmid on olulised, kuna need tagavad plokiahela võrgustiku terviklikkuse ja turvalisuse. Ilma konsensusalgoritmita oleks võrgustik haavatav rünnakutele ja tehinguid ei valideeritaks, mis viiks võrgustiku usaldusväärsuse kokkuvarisemiseni. Konsensusalgoritmide kasutamine võimaldab plokiahela võrgustikel saavutada konsensust detsentraliseeritud sõlmede vahel ja pakkuda tehingutele turvalist ja usaldusväärset platvormi.

Mis on Proof of Work konsensusalgoritm?

Proof of Work (PoW) konsensusalgoritm on kasutusel Bitcoinis. On ka teisi krüptorahasid, mis kasutavad PoW’d, sealhulgas Bitcoin Cash, Litecoin ja Dogecoin. PoW hõlmab kaevurite keeruliste matemaatiliste probleemide lahendamist, et valideerida tehinguid ja lisada uusi plokke plokiahelasse.

Proof of Work oli varasemalt peamine valitud konsensusalgoritm (2010. alguses). Nüüd on olukord muutunud. Praktiliselt kõik suuremad krüptorahad, mis on käivitatud alates 2017. aastast, kasutavad Proof of Stake konsensust.

Kui kasutaja algatab Bitcoini tehingu, edastatakse see sõlmede võrgustikule. Need sõlmed kontrollivad tehingu kehtivust enne, kui see lisatakse mempool’i, kinnitamata tehingute kogumisse. Seejärel konkureerivad kaevurid keerulise matemaatilise probleemi, nn “hash puzzle” lahendamisel, et valideerida mempool’is olevad tehingud ja lisada uus plokk plokiahelasse.

Bitcoini kaevandamisseadmed, tuntud ka kui ASIC-id (Application-Specific Integrated Circuits ehk rakendusspetsiifilised integraallülitused), on spetsialiseeritud riistvara, mis on mõeldud Bitcoini kaevandamiseks vajalike keerukate arvutuste sooritamiseks. ASIC-id on efektiivsemad ja võimsamad kui traditsioonilised CPU-d või GPU-d ja kaevurid kasutavad neid Bitcoini võrgustikus plokkide preemiate konkureerimiseks. Mõnda PoW krüptoraha saab kaevandada ka CPU-de ja GPU-dega.

Allpool olev pilt näitab Hiinas toodetud Bitmaini ASIC kaevureid.

Hash puzzle on konkurentsi eesmärgil kavandatud nõudma olulist arvutusvõimsust lahendamiseks, mis motiveerib kaevureid kasutama kallist riistvara ja tarbima suures koguses elektrienergiat. Arvutusvõimsus, mis on vajalik mõistatuse lahendamiseks, toimib ka võrgu turvalisuse vormina, muutes ründajale plokiahela kontrolli allavõtmise keerukaks.

Konsensuse saavutamiseks toetub võrk pikima ahela reeglile, mis ütleb, et kehtiv plokiahel, millel on kõige rohkem kogunenud PoW’d, on tõeline. See tähendab, et kui pahatahtlik kaevur üritab plokiahelale lisada kehtetu ploki, lükkab võrk selle tagasi, kuna sellel ei ole sama palju kogunenud PoW’d kui põhiahelal. Seega järgib võrk alati kõrgeima PoW tasemega ahelat, tagades sel viisil plokiahela terviklikkuse ja turvalisuse,

Proof of Work (PoW) vs. Proof of Stake (PoS)

Kuigi Proof of Work on olnud minevikus domineeriv konsensusalgoritm, on Proof of Stake (PoS) muutunud populaarseks tänu oma potentsiaalile olla energiatõhusam ja kuluefektiivsem. PoS krüptorahade näited on Ethereum, BNB Chain, Cardano ja kümned teised nutilepingu platvormid.

Peamine erinevus PoW ja PoS vahel on meetod, millega nad saavutavad konsensuse. PoW sõltub kaevuritest, kes lahendavad keerulisi matemaatilisi mõistatusi ja konkureerivad uute plokkide loomisel, mis tarbib suures koguses energiat ja arvutusressursse. PoS süsteemidel on selle asemel valideerijad.

Valideerijaid innustatakse võrgu terviklikkust hoidma, panustades oma münte, mis hoitakse tagatisena, ja neid karistatakse, kui nad üritavad süsteemi petta. Võrgule kahju tekitades langeks ka nende panustatud tokenite hind.

Valideerijad on tavaliselt standardserverid, mis vajavad vaid murdosa energiast võrreldes Bitcoin kaevuritega.

Üldiselt määrab tõenäosuse, et valideerija valitakse uue ploki loomiseks panustatud müntide hulk. Igal Proof of Stake variandil on veidi erinevad reeglid. Järgmistes peatükkides käime läbi populaarseimad PoS konsensusalgoritmid.

Samuti on erinevusi PoW ja PoS turvalisuse ja detsentraliseerituse tasemes, mida nad pakuvad. Kuigi PoW peetakse üldiselt turvalisemaks ja detsentraliseeritumaks suure arvu võrgus olevate kaevurite tõttu, võib PoS olla sama turvaline ja detsentraliseeritud, kui see on õigesti kavandatud. See sõltub palju võrgust ja selle kavandamisest.

Kokkuvõttes on nii PoW-l kui ka PoS-l oma tugevused ja nõrkused. Tundub, et PoS on saanud de facto konsensusalgoritmiks, olles energiatõhusam ja kuluefektiivsem.

Proof of Stake variandid

Turul on mitmeid erinevaid Proof of Stake (PoS) variante. Igal PoS konsensusalgoritmil on veidi erinev reeglite kogum. Siin on neli põhjust, miks on vaja erinevaid PoS variante:

1. Erinevad eesmärgid ja nõuded
2. Innovatsioon ja eksperimenteerimine
3. Geograafilised ja regulatiivsed kaalutlused
4. Erinevad kogukonnad ja sidusrühmad

Erinevatel plokiahelatel on erinevad eesmärgid ja nõuded, mis võivad mõjutada PoS variandi valikut. Näiteks projekt, mis prioritiseerib kiirust ja skaleeritavust, võib valida erineva PoS variandi kui see, mis prioritiseerib turvalisust ja detsentraliseeritust.

Cardano Ouroboros on populaarne PoS variant. Projektina on Cardano võtnud erineva lähenemise võrreldes paljude teiste populaarsete PoS krüptorahadega.

Plokiahela tööstus on endiselt suhteliselt uus ja kiiresti arenev ning arendajad katsetavad pidevalt uute konsensusalgoritmidega ja täiustavad olemasolevaid. See on viinud uute PoS variantide loomiseni, mis on mõeldud erinevate probleemide lahendamiseks ja erinevate eesmärkide saavutamiseks.

Plokiahela projektid võivad tegutseda erinevates geograafilistes asukohtades ja peavad järgima erinevaid regulatiivseid raamistikke. PoS variandid saab kavandada konkreetsetele regulatsioonidele või täita konkreetseid geograafilisi nõudeid, näiteks energiatarbimist või võrgu latentsust (ooteaeg).

Erinevatel plokiahela kogukondadel võivad olla konsensusalgoritmi jaoks erinevad eelistused ja nõuded. Näiteks kogukond, mis väärtustab detsentraliseeritust, võib eelistada PoS varianti, mis jaotab võimu laialdasemalt oma osalejate vahel.

Kõige populaarsemad PoS variandid on Ethereumi Gasper, Proof of Staked Authority, Ouroboros, Tendermint ja Delegated Proof of Stake. Järgnevalt saate igaühele neist lühikese tutvustuse.

Ethereumi Gasper

Gasper on konsensusmehhanism, mis oli välja töötatud Ethereumi üleminekuks Proof of Work’ilt Proof of Stake konsensuseni. Gasper on kahe eraldi komponendi kombinatsioon: Casper the Friendly Finality Gadget (Casper-FFG) ja LMD-GHOST fork valiku reegel.

Casper-FFG on finality gadget, mis kasutab PoS-i konsensuse saavutamiseks. See tutvustas Ethereumi võrgus uut tüüpi sõlme, mida nimetatakse valideerijasõlmedeks, mis asendasid kaevurid PoW mudelis. Valideerijad on vastutavad uute plokkide pakkumise ja valideerimise eest. Nad peavad osalemiseks panustama Etherit (ETH) tagatisena. Vastutasuks teenivad nad oma osaluse eest preemiaid.

Minimaalne panuse summa on 32 ETH. Praktikas on võimalik panustada väiksemaid summasid, kasutades kolmandate osapoolte rakendusi või krüptobörse. Praegu on üle 560 000 valideerija, kes on panustanud 17,9 miljonit ETH. See on umbes 15% kogu ETH varust.

LMD-GHOST hargnemise valiku reegel on Greedy Heaviest Observed Sub-Tree (GHOST) hargnemise valiku reegli modifikatsioon. Hargnemise valiku reegel määrab, milline plokkide ahelat peetakse “kanoniliseks” (canonical)ahelaks hargnemise korral. See on kriitilise tähtsusega detsentraliseeritud süsteemis konsensuse säilitamiseks.

Koos Casper-FFG ja LMD-GHOSTiga moodustavad nad Gasperi konsensusmehhanismi. Valideerijasõlmed pakuvad ja valideerivad uusi plokke ning LMD-GHOST hargnemise valiku reegel tagab, et kõige rohkem toetust saanud valideerijasõlmede ahelat peetakse kanoniliseks ahelaks. Gasper tutvustab ka uut mõistet nimega “lõplikkus”, mis tähendab, et kui plokk on lisatud kanonilisele ahelale, peetakse seda “lõplikuks” ja seda ei saa tagasi pöörata.

Proof of Staked Authority (PoSA)

Proof of Staked Authority (PoSA) on konsensusalgoritm, mida kasutatakse BNB Smart Chain võrgustikus. See on turu teine suurim nutilepingu platvorm pärast Ethereumi. PoSA on Proof of Authority (PoA) ja Proof of Stake (PoS) konsensusalgoritmide variatsioon.

PoSAs valitakse valideerijad vastavalt sellele, mitu BNB tokenit nad võrgus hoiavad ja panustavad. Valideerijad vastutavad tehingute valideerimise ja uute plokkide plokiahelale lisamise eest ning saavad oma võrgus osalemise eest tasu. Mida rohkem BNB-d nad hoiavad ja panustavad, seda suurem on nende võimalus saada valideerijaks.

Erinevalt Ethereumi PoS-ist, mis kasutab valideerijate valimiseks juhuslikku liidri valimise protsessi, kasutab PoSA deterministlikku protsessi, mis põhineb valideerijate poolt panustatud BNB kogusel. See muudab valideerijate valiku vähem juhuslikuks ja prognoositavamaks.

Peale BNB Smart Chain’i ei kasuta PoSA-d praegu ükski teine krüptoraha, kuna see on Binance’i poolt välja töötatud patenteeritud konsensusalgoritm. Siiski kasutavad mitmed teised krüptorahad PoS-i või PoA variatsioone. Lisateavet BNB Smart Chain’i ja selle tehnoloogia kohta leiate meie BNB Chain’i algajate juhendist.

Ouroboros

Ouroboros on Proof of Stake (PoS) konsensusalgoritm, mida kasutab Cardano plokiahela võrgustik. See on kavandatud turvalise, skaleeritava ja detsentraliseeritud võrgustiku saavutamiseks, minimeerides samal ajal energiakasutust.

Ouroboroses valitakse valideerijad juhuslikult osalema konsensusprotsessis, tõenäosusega, mis põhineb panustatud krüptoraha kogusel. Valideerijad vastutavad uute plokkide loomise ja tehingute valideerimise eest.

Detsentraliseerituse tagamiseks kasutab Ouroboros “panustamisbasseinide” kontseptsiooni, kus mitu kasutajat saavad oma panustatud krüptoraha kokku panna, et suurendada nende võimalusi saada valitud valideerijaks. Panustamisbasseine saavad luua ja hallata kasutajad või kolmandate osapoolte teenusepakkujad.

Panustamisbasseinide preemiad on samuti kavandatud vähenema, kui bassein kasvab. See motiveerib panustajaid looma rohkem väikeseid panustamisbasseine, mis omakorda aitab kaasa võrgu detsentraliseerimisele. Allpool olev pilt näitab statistikat adapools.org veebilehelt. See ütleb, et üle 910K võrguosalise on delegeerinud oma panuse 3100 panustamisbasseini.

Epohhid Ouroboroses on ajaperioodid, mille jooksul valitakse uute plokkide loomiseks kindel hulk valideerijaid. Iga epohh koosneb mitmest ajavahemikust, millest igaühes vastutab üks valideerija ploki loomise eest. Valideerijad, kes loovad plokke edukalt ja valideerivad tehinguid, saavad premeeritud krüptorahas.

Ouroborost kasutatakse praegu Cardano plokiahela võrgustikus, mille eesmärk on pakkuda jätkusuutlikumat, skaleeritavamat ja turvalisemat platvormi detsentraliseeritud rakenduste ja finantstehingute jaoks. Lisateavet Cardano kohta leiate meie süvitsi minevast algajate juhendist.

Tendermint

Tendermint on Byzantine Fault Tolerant (BFT) konsensusalgoritm. See kasutab PoS-i, et saavutada konsensus plokiahela võrgustikus. Tendermint on kavandatud olema kiire, turvaline ja skaleeritav.

Tendermindi valideerijad valitakse panustatud krüptoraha koguse alusel võrgus. Valideerijad vastutavad uute plokkide loomise ja tehingute valideerimise eest. Valimisprotsess on deterministlik ja põhineb etteantud reeglitel. Lisateavet selle algoritmi kohta leiate veebisaidilt tendermint.com.

Tendermendi valideerijad saavad luua panustamisbasseine, kus kasutajad saavad oma panustatud krüptoraha panna kokku, et suurendada oma võimalusi saada valitud valideerijaks. Panustamisbasseine saavad luua ja hallata kasutajad või kolmandate osapoolte teenusepakkujad.

Tendermint kasutab voorude kontseptsiooni, mis on ajaperioodid, mille jooksul kindel hulk valideerijaid vastutab uute plokkide loomise eest. Iga voor koosneb mitmest sammust, millest igaühes vastutab üks valideerija ploki loomise eest. Valideerijad, kes edukalt loovad plokke ja valideerivad tehinguid, saavad premeeritud krüptorahas.

Mitmed plokiahela projektid kasutavad Tenderminti. Tuntuim neist on Cosmos, mis on omavahel ühilduvate plokiahela võrgustike võrgustik, mis kasutab konsensuse saavutamiseks ja tehingute turvalisuse tagamiseks erinevate võrgustike vahel Tenderminti.

Delegated Proof of Stake

Delegated Proof of Stake (DPoS) on Dan Larimeri välja töötatud konsensusalgoritm. Mitmed plokiahela projektid, sealhulgas EOS, Steem ja BitShares kasutavad seda. Kõik need on samuti Larimeri asutatud. DPoS-is hääletavad võrgu tokeniomanikud valimaks gruppi “tunnistajaid” või “delegaate”, kes vastutavad uute plokkide loomise ja tehingute valideerimise eest.

Need tunnistajad on motiveeritud võrgu terviklikkust hoidma ja tagama, et tehingud töödeldakse tõhusalt. Nad saavad võrgus osalemise eest tasu, mis võib hõlmata tehingutasusid ja uusi tokeneid.

Tunnistajad saavad luua panustamisbasseine DPoS-is, kus kasutajad saavad oma panustatud krüptoraha liita, et suurendada oma hääletusjõudu ja mõjutada tunnistajate valikut. Panustamisbasseine saavad luua ja hallata kasutajad või kolmandate osapoolte teenusepakkujad.

Plokkide loomine DPoS-is toimub valitud tunnistajate või delegaatide poolt, kes vastutavad tehingute valideerimise ja nende plokiahelale lisamise eest. Nad valitakse võrgu tokeniomanike poolt antud häälte arvu alusel.

Kokkuvõttes on DPoS kavandatud saavutama kiireid ja tõhusaid tehinguid, säilitades samal ajal kõrge detsentraliseerituse taseme.

Järeldus

Kokkuvõttes on krüptoraha konsensusalgoritmid detsentraliseeritud plokiahela võrgustike selgroog. Nad tagavad, et tehingud valideeritakse ja uued plokid lisatakse plokiahelasse, võimaldades turvalist ja detsentraliseeritud platvormi tehingute jaoks. Krüptorahade populaarseimad konsensusalgoritmid on Proof of Work (PoW) ja Proof of Stake (PoS).

PoW-d, mida kasutavad Bitcoin ja mitmed teised krüptorahad, nõuavad kaevuritelt keerukate matemaatiliste võrrandite lahendamist, et valideerida tehinguid ja lisada uusi plokke plokiahelasse. PoS-i, mida kasutavad Ethereum ja teised krüptorahad, hõlmab valideerijaid, kes panustavad oma münte tehingute valideerimiseks ja uute plokkide lisamiseks plokiahelasse.

PoS-i peetakse energiatõhusamaks ja kuluefektiivsemaks kui PoW-d. Siiski on Bitcoin’i PoW turvalisim valik ja võib-olla kõige detsentraliseeritum.

On mitmeid erinevaid PoS variante, millest igaühel on veidi erinevad reeglid ja eesmärgid. Populaarseimad PoS variandid on Ethereumi Gasper, BNB Chain’i Proof of Staked Authority, Cardano Ouroboros ja Cosmos’i Tendermint. Igal PoS konsensusalgoritmil on oma tugevused ja nõrkused, muutes plokiahela projektide jaoks õige algoritmi, mis vastab nende eesmärkidele ja nõuetele, valimise oluliseks.