Tento článek napsal přispěvatel Decredu Richard Red.
Mechanismus konsenzu blockchainu zajišťuje, že se účastníci dohodnou na aktuálním stavu blockchainu. Mechanismus konsenzu určuje, kdo je schopen přidávat nové transakční bloky, a jedním z jeho hlavních účelů je zajistit, aby nedocházelo k přepisování řetězce.
Konsenzus pro prokázání práce (PoW)
Blockchainy založené na čistém konsensu Proof of Work (jako bitcoiny) mohou dokončit pouze těžaři, kteří používají hardware, který efektivně uhodne odpověď na matematický problém. Pokaždé, když těžař podá platný návrh, může přidat blok, který bude sítí přijat. I když se těžaři mohou rozhodnout těžit jakýkoli řetězec, síť přijme jako legitimní kanál pouze řetězec, který nashromáždil nejvíce důkazů o práci (tj. nejvíce hashů nebo odhadů). To znamená, že těžaři jsou motivováni k těžbě nejdelšího řetězce, a když uvidí, že se objeví nový platný blok, pokusí se najít řešení, které jim umožní řetěz z tohoto nového bloku postavit.
Obtížnost přepisování blockchainu je to, co mu umožňuje fungovat jako účetní kniha pro finanční transakce. Když se transakce objeví v bloku a pošle coiny do peněženky a nad tímto blokem bylo vytěženo několik bloků (potvrzení), je nepravděpodobné, že blok (a tedy transakce) bude přepsán.
Pokud entita ovládá dostatečnou hashovací sílu, aby překročila „čestný řetězec“, může přepsat (nebo reorganizovat) blockchain těžbou „starého“ bloku místo posledního bloku. Zde najdete zjednodušené shrnutí tohoto typu útoku, nazývaného také 51% útok:
Útočník utrácí přes blok Jakmile je překročen požadovaný počet potvrzení, útočník vymění coiny za něco jiného a odstraní je z burzy. Když je odstranění účinné, uvolní paralelní řetězec a pokud obsahuje více bloků (PoW) než původní řetězec, síť jej přijme jako legitimní řetězec a verzi historie reprezentovanou řetězcem originál (včetně úložiště útočníka ) zmizí. Útočník pak může tyto mince znovu utratit.
Protože těžaři jsou jediné entity, které mohou přímo přidávat bloky do řetězce kryptoměn typu PoW, dává jim to důležitou roli ve správě. Aby byla přijata jakákoli změna v konsensuálních pravidlech sítě, musí být podpořena většinou hashovací síly. Soft forky vyžadují dostatek těžařů, kteří rozpoznají novou sadu pravidel, aby uživatelé mohli provádět transakce a očekávat, že jejich transakce budou správně zpracovány a zahrnuty do bloků. „Hard forks“ rozdělí síť na dvě části a podle obecně přijímaného pravidla „řetězec s největším počtem Proof of Work (PoW) je ten správný řetězec, který je třeba následovat“, jsou to pak těžaři, kdo rozhodne, kterou z nich .
Proof of Stake (PoS)
Proof of Consensus je alternativní metoda pro rozhodování o tom, kdo může přidávat nové bloky, a ověřování aktuálního stavu blockchainu. Místo toho, aby těžaři soutěžili o vyřešení problému, s důkazem o sázce, výrobce dalšího bloku je určen procesem založeným na počtu coinů (nebo coinů) držených v peněženkách (nebo „vsazených“). Tento proces předpokládá, že ti, kdo mají největší podíl, budou odpovědná rozhodnutí za celou síť.
Proof of stake (nebo stake) consensus eliminuje potřebu energeticky náročné těžby, ale nedostatek významných energetických výdajů vytváří další problém, někdy označovaný jako „no stake“. V případě řetězu, který byl „forkovaný“ (anglicky forked chain), jsou padělatelé PoS („kování“ obecně používáno místo termínu „těžba“) motivováni k využívání obou řetězců, protože jejich těžba stojí velmi málo. další řetězec a mohou získat odměny na obou řetězcích. To je pro síť problém, protože má existovat pouze jeden řetězec a shoda na stavu tohoto jediného řetězce je celým smyslem mechanismu konsenzu.
Doklad o sázce představuje další problém, pokud jde o distribuci tokenů. PoW těžaři mají značné náklady (hardware, elektřina) a obvykle musí prodat významnou část vytěžených coinů, aby tyto náklady pokryli. Výsledkem je, že mnoho vytěžených mincí je k dispozici ke koupi na trhu, místo aby je těžaři skladovali. Padělatelé Proof of Stake mají velmi nízké provozní náklady, a proto nemají stejný tlak na to, aby prodávali coiny, které dostávají, aby udržovali síť. Velcí držitelé, kteří se zabývají Proof of Stake, mají proto tendenci zvyšovat svůj podíl na celkovém množství mincí v oběhu, protože od uživatelů sítě dostávají blokové odměny a transakční poplatky. To bylo dokonce přirovnáváno k feudalismu, protože síť fakticky vlastní a provozují držitelé mincí a uživatelé jim platí nájemné, aby ji mohli používat. Obecně existuje limit, pod kterým není možné se přímo zúčastnit Proof of Stake.
Hybridní PoW/PoS
Cílem hybridních systémů Proof of Work (PoW) a Proof of Stake (PoS) je proto zkombinovat výhody každého příslušného přístupu a využít je k vyvážení slabých stránek každého z nich. Decred je jednou z mála kryptoměn, které používají PoW i PoS v rozpoznatelných formách a spojují je, aby vytvořily vícefaktorový nebo hybridní konsensus mechanismus.
Coiny Masternode jsou v některých ohledech také hybridy, protože mají rozpoznatelnou komponentu Proof of Work, která plní podobnou roli v případě bitcoinů a další roli pro speciální uzly. Obvykle je nutné, aby tyto speciální uzly držely určitou částku příslušné měny jako zajištění, aby se prokázalo, že jim lze důvěřovat, že jednají v nejlepším zájmu sítě, což je podobné logice důkazu účast. Dash je mincí za konceptem masternode a kvalifikuje tento model jako Proof of Service. Tento článek se zaměřuje na hybridy s komponentou Proof of Stake a nezohledňuje množství mincí napodobujících masternody nebo Proof of Service.
Komponenta PoW od Decredu funguje podobně jako jiné projekty založené na Proof of Work a využívá hašovací funkci Blake-256. Komponenta PoS Decred a to, jak je implementována v řetězci, je zcela unikátní a stojí za vysvětlení.
Aby se držitelé mohli účastnit Decred’s Proof of Stake, musí svůj DCR na určitou dobu uzamknout, aby si mohli zakoupit „vstupenky“. Cena jednotlivé vstupenky je stanovena tržním mechanismem, kdy systém cílí na stanovený počet živých vstupenek (40 960) - pokud je více než cílové číslo, cena se zvyšuje, pokud je nižší, klesá. Když si osoba koupí tiket, použitý DCR je uzamčen (tj. nemůže ho utratit), dokud není jeho tiket pseudonáhodně vylosován k hlasování nebo dokud jeho platnost nevyprší přibližně po 142 dnech. To představuje alternativní náklady pro PoS, které mají zajistit, že ti, kteří hlasují o PoS, budou skutečně zapojeni a budou jednat v nejlepším zájmu sítě.
Účastníci PoS (také nazývaní voliči, voliči nebo akcionáři) mají tři odlišné role: hlasování o bloku, hlasování o změnách pravidel konsensu a hlasování o řízení na celkové projektové úrovni systému Politeia návrhů. První typ hlasování, „blokové hlasování“, je způsob, jakým se voliči Proof of Stake (PoS) nejkonkrétněji zapojují do udržování konsenzu.
Blokové hlasování
Když těžař PoW (založený na Proof of Work) najde platný blok, odešle jej do sítě. Aby však byl tento blok považován za platný, musí obsahovat hlasy alespoň 3 z 5 náhodně vybraných tiketů. Voliči Proof of Stake (PoS) mají během této doby své peněženky otevřené a jsou připraveni reagovat hlasováním, když jsou vyvolány jejich lístky (nebo si najímají poskytovatele hlasovacích služeb, aby tak učinili jejich jménem). Když je lístek PoS vyzván k hlasování a odpoví, jeho vlastník obdrží odměnu.
Když jsou vyvolány vstupenky, hlasují pro přijetí nebo odmítnutí pravidelných transakcí z předchozího bloku. Síťové uzly nerozpoznají nový blok jako platný, dokud nebude obsahovat alespoň 3 hlasy. Pokud většina tiketů vyzvaných k hlasování odmítne transakce z předchozího bloku, vrátí se do mempoolu. Tyto pravidelné transakce zahrnují odměnu těžaře PoW, ale nikoli odměnu voliče PoS.
Voliči PoS tedy mají pravomoc odebrat odměny těžařů, aniž by to ovlivnilo jejich vlastní odměny. To omezuje pravomoc těžařů PoW vetovat změny konsensuálních pravidel sítě, o kterých hlasují všechny zúčastněné strany. Ve skutečnosti mohou voliči PoS odmítnout jakýkoli typ chování těžaře, který se jim nelíbí, přijetím zásady hlasování „ne“, když je zjištěno škodlivé nebo neefektivní chování – což brání špatným těžařům v PoW psát transakce a přijímat odměny.
Tato ověřovací vrstva PoS výrazně posiluje bezpečnost a odolnost sítě vůči většinovým útokům. Obvyklou metodou, jak provést většinový útok s dvojitou útratou, je přepsat blockchain tajnou těžbou alternativního řetězce, poté jej po určité době odvysílat a využít výhody vrácení transakcí ze „starého“ řetězce (tj. vstupy). Vzhledem k tomu, že Decred bloky vyžadují vstup z náhodně vybraných lístků, aby byly považovány za platné, a PoW těžaři je nemohou využít, dokud tento vstup neobdrží, není možné, aby PoW těžaři těžili tajně, ledaže byste podstatnou část lístků také přímo kontrolovali. . (viz tyto články).
Hybridní design PoW/PoS výrazně zvyšuje náklady na síťový útok, protože existují dva samostatné systémy, které musí útočník obejít. Zejména komponenta PoS je nakonfigurována tak, že vstupenky lze získávat jen velmi pomalu. V každém bloku/intervalu je tak možné zakoupit omezený počet vstupenek a nákup maximálního počtu má za následek velký nárůst ceny. Kromě toho, jakmile budou tyto vstupenky zakoupeny, budou prostředky použité k jejich nákupu časově uzamčeny, takže útočník bude vystaven jakékoli devalvaci jejich uzamčených mincí v důsledku útoku.
Požadavek, aby o každém bloku hlasovali náhodně vybrané zúčastněné strany, znamená, že blockchain musí být během těžby sdílen mezi všemi účastníky, což zvyšuje bezpečnost sítě. Hybridní systém Decredu byl navržen tak, aby zúčastněným stranám poskytl také moc nad PoW horníky.
Hlasování o změně konsensu
Decred se od začátku rozhodl učinit z účastníků PoS dominantní rozhodovací sílu ve správě blockchainu. Postup ratifikace aktualizace je součástí pravidel konsensu. Jakékoli změny pravidel síťového konsenzu lze nasadit až po dokončení procesu hlasování. Změny lze provést pouze v případě, že je schválí alespoň 75 % hlasujících lístků. Tento proces začíná, jakmile určitá část těžařů (95 %) a voličů (75 %) používá software, který byl upgradován s latentními změnami pravidel. Je-li návrh schválen 75 %, je po 4 týdnech hlasování přijat, v opačném případě je zamítnut a pokud nezíská kvalifikovanou většinu, zahájí se nové hlasování. Pokud je návrh přijat, změna pravidla se aktivuje o měsíc později.
Projektový management: Politeia
Dedikované blokové odměny jsou rozděleny mezi těžaře PoW (60 %), voliče PDS (30 %) a ministerstvo financí (10 %) za účelem financování vývoje softwaru s otevřeným zdrojovým kódem, který přispívá k dosažení cílů projektu. Držitelé vstupenek mají suverenitu hlasovat o tom, jak by měl být tento fond využíván, jaké funkce přidat a jakou politiku dodržovat prostřednictvím platformy Politeia.
Na závěr
Protože voliči Proof of Stake (PoS) dostávají 30 % blokové odměny, nemohou si udržet svůj relativní podíl DCR v oběhu pouhým sázením. Většina nově vyražených DCR jde k těžařům PoW výměnou za roli, kterou hrají při zajišťování síť a zmírnění problému „bez sázek“ čistých systémů PoS. Těžaři budou obecně muset prodat značnou část získaných odměn, aby pokryli své provozní náklady, čímž si zajistí řádnou nabídku DCR na trhu.
Decred blockchain proto představuje jedinečnou architekturu a představuje jeden z nejpozoruhodnějších příkladů hybridního systému PoW / PoS (Proof of Work / Proof of Stake). Stejně jako projekty s konsensem o PoS jsou kategorií s významnými variacemi, budoucí projekty, které implementují hybridní PoW/PoS přístupy, budou také jedinečné a nebudou nutně sledovat strukturu, se kterou Decred experimentuje.
