Autor: Vyhlášený přispěvatel, Richard Red
Mechanismus konsenzu blockchainu se používá k zajištění dohody mezi účastníky o aktuálním stavu blockchainu. Mechanismus konsenzu určuje, které uzly mohou přidávat nové transakční bloky, a jedním z jeho hlavních cílů je zajistit, aby nedocházelo k přepisování blockchainu.
Proof of Work Consensus (POW)
Blockchainy s proof-of-work konsensem (jako Bitcoin) mohou vytvářet pouze těžaři, kteří nasazují hardware a zjišťují, jak efektivně vyřešit konkrétní matematický problém. Pokaždé, když těžař dokončí platný odhad, blockchainová síť může přijmout blok, který vytvořil. Zatímco těžaři si mohou vybrat kterýkoli řetězec, na kterém budou provádět výpočty, síť akceptuje jako legitimní pouze řetězec s největším počtem důkazů o práci (tj. nejvíce hashů nebo výpočtů). To znamená, že těžaři jsou motivováni k těžbě na nejdelším řetězci, a když objeví nový blok, který je platný, pokusí se najít řešení, jak na novém bloku stavět.
Obtížnost při přepisování blockchainu spočívá v jeho roli jako účetní knihy pro zaznamenávání finančních transakcí. Když se transakce, která posílá prostředky do peněženky, objeví v bloku a na tento blok byly postaveny další bloky (potvrzené), nebude možné blok (transakci) přepsat.
Pokud entita ovládá dostatečnou hashovací sílu, aby zaútočila na „skutečný řetězec“, může přepsat (nebo rekonstruovat) blockchain přebudováním „starých“ bloků, aby nahradily nejnovější bloky. Zde je stručný popis tohoto typu útoku, známého také jako 51% útok:
Útočník nejprve vloží finanční prostředky na burzu, transakce se zaznamená do bloku X a poté začne útočník sám budovat další paralelní řetězec (bez vysílání bloku do sítě). Když je dosaženo požadovaného počtu potvrzení pro vkladovou transakci, útočník převede tokeny na jiné měny a stáhne je z burzy. Když je transakce stažení dokončena, útočník uvolní nezávisle vytvořený paralelní řetězec, a pokud má tento blockchain více PoW (bloků) než původní řetězec, síť jej přijme jako legitimní řetězec, zatímco původní blockchain ( (obsahující útočníkův transakce dobití) se stane historickou verzí a zmizí. Útočník pak může žetony znovu použít.
Vzhledem k tomu, že těžaři jsou jediné entity, které mohou přidávat bloky přímo do blockchainu v kryptoměnách podobných PoW, dává jim to důležitou roli v řízení. Pokud je třeba upravit pravidla konsenzu v blockchainové síti, musí být podpořena většinou příkladů výpočtu hash. „Soft fork“ vyžaduje dostatek těžařů, aby znovu identifikovali nová konsensuální pravidla, aby uživatelé mohli provádět transakce a očekávat, že jejich transakce budou správně zpracovány a transakční data zabalena do bloků. „Hard fork“ rozdělí původní blockchainovou síť na dvě části a většina těžařů přijme, že „řetěz PoW je správný řetězec“ a těžaři budou mít právo rozhodnout, který řetězec je považován za legitimní.
Proof of Stake Consensus (POS)
Konsenzus proof-of-stake je další metodou, jak rozhodnout, kteří těžaři mohou přidat nové bloky a ověřit aktuální stav blockchainu. Řešení problému prostřednictvím důkazu o sázce, spíše než soutěže mezi těžaři, určuje dalšího výrobce bloků pomocí nějakého mechanismu založeného na počtu tokenů (nebo "sázek") v peněžence. Proces konsenzu je založen na principu, že ti, kdo mají největší zájmy, budou činit odpovědná a rozumná rozhodnutí za celou síť.
Konsenzus „proof-of-stake“ eliminuje potřebu energeticky náročných těžebních činností, ale nedostatek významných výdajů na energii vytváří další problém, někdy nazývaný „irelevantnost“, vezměme si jako příklad falešné POS („kování“ se často používá "těžba") budou těžit na obou řetězcích samostatně, protože náklady na vytvoření dalšího řetězce jsou velmi malé, takže mohou vydělávat zisky na obou řetězcích současně. To je problém pro blockchainové sítě, protože účelem mechanismu konsenzu je pouze rozpoznat, že existuje jeden legitimní řetězec, a rozpoznat pouze stav legitimního řetězce.
Proof-of-stake má některé další problémy s distribucí tokenů. PoW těžaři mají vysoké náklady (hardware, elektřina) a obvykle potřebují prodat velkou část tokenů, které těží, aby tyto náklady pokryli. Proto lze mnoho vytěžených coinů zakoupit na trhu a těžaři je nehromadí. Náklady na padělání proof-of-stake jsou velmi nízké a nemusí prodávat získané tokeny, aby udržely provoz sítě. Velcí stakeholdeři, kteří se účastní proof-of-stake, mají tendenci zvyšovat svůj podíl tokenů v oběhu, protože inkasují velké množství odměn a transakčních poplatků od uživatelů sítě. To bylo přirovnáváno k feudalismu, kdy síť vlastní a kontrolují velcí držitelé tokenů a uživatelé jsou povinni jim platit poplatky za jejich používání. V POS bývají některá omezení nastavena tak, aby se běžní uživatelé nemohli přímo účastnit konsenzu proof-of-stake.
Hybridní PoW/PoS
Cílem hybridního systému proof-of-work, proof-of-stake je spojit silné stránky obou a vzájemně vyvážit své slabé stránky. Decred je jednou z mála kryptoměn, která využívá směs mechanismů PoW a PoS konsenzu a integruje je do vícefaktorového a hybridního konsenzuálního mechanismu.
V určitém smyslu jsou „mince Masternode“ také hybridní mechanismy v tom, že mají rozpoznatelnou součást proof-of-work, která plní podobnou roli jako bitcoin, s další rolí speciálního uzlu. Tyto speciální uzly také obvykle drží určité množství tokenů jako zajištění, aby prokázaly, že jim lze důvěřovat a že jsou v nejlepším zájmu sítě, podobně jako u mechanismu proof-of-stake. Dash je původní token hlavního uzlu a nazývá tento model Proof of Service. Tento článek se zaměřuje na komponenty s hybridním proof-of-stake, takže se nebude zabývat rozsahem tokenů, které berou v úvahu tokeny masternode nebo proof-of-service.
Komponenta PoW společnosti Decred je podobná jiným projektům založeným na PoW a používá hašovací funkci Blake-256. Složka PoS Decred a způsob, jakým staví blockchain, je zcela unikátní a zaslouží si další vysvětlení.
Aby se držitelé mohli zúčastnit proof-of-stake společnosti Decred, musí uzamknout své DCR a zakoupit si „vstupenky“. Cena jednotlivých vstupenek je stanovena tržním mechanismem, přičemž cílem systému je získat určitý počet vstupenek (40 960) - při překročení cílového počtu se cena zvyšuje, při nedosažení počtu se cena snižuje. Když si uživatel zakoupí lístek, DCR, který používá, je uzamčen (tj. nemůže ho utratit) a zamykací období trvá, dokud není jeho lístek odhlasován pseudonáhodným voláním funkce, nebo dokud jeho platnost nevyprší přibližně za 142 dní. To vytváří náklady obětované příležitosti pro mechanismus PoS, způsob, jak zajistit, aby voliči PoS dostali spravedlivý záběr na hru a jednali v nejlepším zájmu sítě.
Účastníci PoS (také známí jako voliči nebo stakeholdeři) mohou hrát tři různé role: odmítnout hlasování, hlasovat o změnách pravidel konsensu a hlasovat o řízení na úrovni projektu pomocí systému hodnocení Politeia. První role, „odmítnout volit“, je nejpřímější způsob, jak se voliči PoS podílet na udržování konsensu.
Hlasujte v bloku
Když PoW těžaři najdou platný blok, vysílají ho po síti, a aby byl blok považován za platný, musí mít blok v sobě alespoň 3 z 5 náhodně vybraných hlasů. Voliči PoS jsou povinni mít otevřené peněženky a jsou povinni potvrdit svou účast (nebo je nechat zastupovat poskytovatele hlasovacích služeb), když jsou jejich hlasy vyvolány. Když je určitý POS tiket vyzván k hlasování a odpovědi, odměnu obdrží jeho majitel.
Když jsou vyvolány vstupenky, hlasují o pravidelných transakcích předchozího bloku a rozhodují se, zda je přijmout nebo odmítnout. Uzly v síti nebudou považovat nový blok za platný, dokud neobdrží alespoň 3 hlasy. Pokud většina tiketů odmítne hlasovat pro transakci v předchozím bloku, budou vráceny do mempoolu. Tyto pravidelné transakce zahrnují odměny pro těžaře PoW, ale ne pro voliče PoS.
Proto mají voliči PoS právo připravit těžaře o jejich odměny, aniž by to ovlivnilo jejich vlastní zisky. To omezuje sílu PoW těžařů a brání jim v zasahování do pravidel síťového konsenzu, o kterých musí hlasovat zúčastněné strany. Ve skutečnosti, když je zjištěno škodlivé nebo neefektivní chování, mohou voliči PoS „vetovat“ toto škodlivé chování těžařů pomocí hlasů. Tímto způsobem je škodlivým PoW těžařům zabráněno manipulovat s transakcemi a získávat nelegální odměny.
Tato ověřovací vrstva PoS může výrazně zlepšit zabezpečení sítě a chránit před většinou útoků. Běžnou metodou používanou ve většině útoků s dvojitou útratou je přepsání blockchainu nahrazením stávajícího řetězce soukromou a tajnou těžbou, poté jej po nějaké době zveřejnit a zneplatnit transakce ve „starém“ řetězci (tj. mohou provést dvojitou platbu ). Protože Decred bloky vyžadují vstup náhodně vybraných lístků, aby byly považovány za platné, a bloky nemohou být postaveny PoW těžaři, dokud tento vstup neobdrží, je nemožné, aby PoW těžaři těžili tajně, pokud také neovládají většinu lístků (viz článek níže). .
Návrh hybridního mechanismu PoW/PoS může výrazně zvýšit náklady na síťové útoky, protože útočníci musí obejít dva nezávislé systémy současně. Zvláště pokud je komponenta PoS nakonfigurována tak, aby pouze pomalu získávala vstupenky. Na blok lze zakoupit pouze omezený počet vstupenek a nákup velkého množství vstupenek způsobí prudké zdražení. Navíc, jakmile je třeba zakoupit vstupenky, prostředky použité k jejich nákupu jsou uzamčeny, čímž se uzamknou prostředky útočníka na útok a vystaví se riziku devalvace.
To, že náhodně vybrané zúčastněné strany hlasují o každém bloku, znamená, že blockchain musí být sdílen s uzly, kde všichni účastníci těží, čímž se zvyšuje bezpečnost sítě. Hybridní mechanismus Decredu je navržen tak, aby poskytoval zúčastněným stranám výkon nad rámec PoW těžařů.
Hlasování o změně konsensu
Decred se od začátku rozhodl učinit z účastníků PoS dominantní rozhodovací sílu ve správě blockchainu. Úprava nebo psaní pravidel konsenzu vyžaduje proces schvalovacího upgradu, jehož prostřednictvím lze pravidla konsenzu sítě upravit pouze po hlasování. A změny lze provést pouze v případě, že s tím souhlasí alespoň 75 % hlasů. Proces začíná, pokud určité procento těžařů (95 %) a voličů (75 %) používá upgrade softwaru a provádí potenciální změny pravidel. Pokud pozměňovací návrh po 4týdenním období hlasování získá více než 75% podporu, je přijat, v opačném případě je zamítnut a při nedostatečném počtu hlasů se hlasuje znovu. Pokud bude návrh přijat, budou úpravy mechanismu konsenzu aktivovány po jednom měsíci.
Projektový management: Politeia
Blokové odměny Decredu se dělí na odměny pro těžaře PoW (60 %), odměny pro voliče PoS (30 %) a Treasury (10 %), které se používají k financování přispěvatelů open source softwaru, kteří projekt vyvíjejí. Držitelé vstupenek mají právo hlasovat o tom, jak by měla být tato část prostředků použita, jaké funkce by měly být přidány, a rozhodovat se prostřednictvím platformy Politeia.
Souhrnné myšlenky
Protože voliči PoS dostávají 30 % blokových odměn, nemohou si udržet svůj relativní podíl na oběhu DCR pouhým držením stávajících podílů. Většina nových DCR je získávána těžbou od PoW těžařů, čímž se zmírňuje jejich problém „irelevance“ v systému PoS a také hraje svou roli při ochraně sítě. Těžaři musí prodat většinu odměn, které dostávají, aby si udrželi své provozní náklady, takže tento přístup zajišťuje přiměřenou nabídku DCR na trhu.
Decred blockchain představuje jedinečný architektonický model a je jedním z nejznámějších příkladů hybridních systémů PoW/PoS. Stejně jako v případě významných změn v mechanismu konsenzu PoS ve skupině jsou budoucí projekty nasazené prostřednictvím hybridního mechanismu PoW/PoS také jedinečné a nebudou se nutně řídit stávajícím rámcem Decred.
