Autor: Richard Red, uznávaný přispěvatel.
Hybridní PoW/PoS konsensus
Mechanismus konsenzu blockchainu slouží k tomu, aby se účastníci shodli na aktuálním stavu blockchainové sítě. Mechanismus konsenzu určuje, kdo může přidávat nové bloky transakcí, a jedním z jeho hlavních účelů je zajistit, aby nedocházelo k přepisování řetězce.
Consensus Proof of Work
Blockchainy s konsensem Proof of Work (jako je bitcoin) mohou fungovat pouze díky těžařům, kteří používají hardware, který efektivně odhaduje odpovědi na matematické problémy. Pokaždé, když těžař uhodne správně, může postavit blok, který síť přijme. Zatímco těžaři se mohou rozhodnout těžit jakýkoli řetězec, síť přijme jako legitimní řetězec pouze řetězec s nejvyšším nashromážděným důkazem o práci (tj. nejvíce hash nebo odhad). To znamená, že těžaři mají zájem těžit nejdelší řetězec, a když uvidí nový blok, pokusí se najít řešení, které jim umožní jej postavit, přidat do sítě a získat odměnu.
Obtížnost přepisování blockchainové sítě spočívá v tom, že jí umožňuje fungovat jako účetní kniha pro zaznamenávání finančních transakcí. Když se transakce objeví v bloku, který posílá coiny do peněženky, a na tento blok bylo postaveno více bloků (potvrzení), je nepravděpodobné, že bude blok (a transakce) přepsán.
Pokud entita ovládá dostatečnou hashovací sílu, aby porazila hlavní řetězec, může přepsat (nebo reorganizovat) řetězec bloků pomocí „starého“ bloku místo posledního. Zde je zjednodušený popis tohoto typu útoku, známého také jako 51% útok: útočník provede operaci na bloku X, odešle jej na burzu a poté začne soukromě těžit paralelní řetězec (bloky nejsou vysílány do sítě ). Po obdržení požadovaného počtu potvrzení si útočník vymění mince a stáhne je z výměníku. Když jsou provedeny výběry, uvolní paralelní řetězec, a pokud má více PoW (bloků) než původní, síť to přijme jako legitimní řetězec a verzi historie transakcí a původní řetězec prezentovaný (včetně vkladu útočníka ) zmizí. Útočník pak může tyto mince znovu utratit.
Vzhledem k tomu, že těžaři jsou jediní, kdo mohou přímo přidávat bloky do řetězce kryptoměn založených na PoW, dává jim to větší roli při provozování sítě. Aby bylo možné přijmout jakékoli změny dohodnuté v pravidlech sítě, změny budou muset podporovat většinu hashovacích funkcí. „Soft forky“ vyžadují dostatek těžařů, aby rozpoznali novou sadu pravidel, aby uživatelé mohli obchodovat s očekáváním, že jejich transakce budou řádně zpracovány a zahrnuty do bloků. „Hard forky“ by rozdělily síť na dvě části a podle obecně uznávaného pravidla „řetězec s nejvyšším PoW je tím správným řetězcem“, těžaři by rozhodovali, který z nich bude považován za legitimní.
Důkaz o sázce
Proof of Stake je alternativní metoda řešení související s tím, kdo bude moci přidávat nové bloky a kontrolovat aktuální stav blockchainové sítě. Místo toho, aby těžaři bojovali o vyřešení problému při dokazování sázky, je další tvůrce bloku určen nějakým procesem na základě počtu mincí uložených v peněženkách (neboli „sázce“). Tento proces důvěřuje tomu, kdo má největší zájem, aby činil odpovědná rozhodnutí za síť.
Proof of Stake eliminuje potřebu energeticky náročné těžby, ale nedostatek významných nákladů na energii vytváří další problém, někdy nazývaný „nic v sázce“. V případě řetězové vidlice jsou padělatelé PoS („kování“ se obvykle používá místo „těžby“) odměňováni za těžbu na obou řetězcích, protože těžba na přídavném řetězci stojí velmi málo a mohou sbírat odměny na obou řetězy. To je pro síť problém, protože se zpočátku předpokládá, že sestává pouze z jednoho řetězce, a dohodnout se na stavu tohoto jediného řetězce je hlavním účelem tohoto mechanismu konsenzu.
Proof of Stake má další problém s distribucí tokenů. PoW těžaři mají velké 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 hromadili. Padělatelé Proof of Stake mají velmi nízké provozní náklady, takže necítí stejný tlak na prodej těch coinů, které získají za údržbu sítě. Padělatelé, kteří drží více mincí, mají tendenci zvyšovat svůj podíl obíhajících mincí, protože od uživatelů sítě vybírají blokové odměny a poplatky. To bylo přirovnáváno k feudalismu, ve kterém síť ve skutečnosti vlastní a provozují majitelé mincí a uživatelé jim platí nájem za její používání. Existují však také určitá omezení a pravidla, která omezují přímou účast na Proof of Stake.
Hybridní PoW/PoS
Cílem hybridních systémů Proof of Work a Proof of Stake je identifikovat silné stránky příslušných přístupů a využít je ke vzájemnému vyvažování slabých stránek. Decred je jednou z mála kryptoměn, které přebírají PoW a PoS v jejich nezpracovaných formách a kombinují je dohromady, aby vytvořily vícefaktorový nebo hybridní mechanismus konsenzu.
„Masternode coiny“ jsou také v jistém smyslu hybridy v tom, že mají jednu komponentu Proof of Work, která plní stejnou roli jako v bitcoinech, a další roli pro speciální uzly. Obvykle existuje povinný požadavek, aby tyto speciální uzly držely určité množství měny, aby prokázaly, že jim lze důvěřovat, že jednají v nejlepším zájmu sítě, což je podobné jako u Proof of Stake. Dash je původní masternode a tento model nazývá Proof of Service. Tento článek je zaměřen na hybridy s komponentou Proof of Stake a nepokrývá mnoho coinů, které emulují masternody nebo Proof of Service.
Komponenta PoW od Decredu funguje podobně jako jiné projekty založené na PoW, které využívají hašovací funkci Blake-256. Složka PoW Decredu a způsob, jakým je vetkán do řetězce, je jedinečný a zaslouží si další vysvětlení.
Pro účast na Proof of Stake Decred musí držitelé dočasně uzamknout svůj DCR, aby si mohli zakoupit vstupenky. Cena za jednotlivou vstupenku je stanovena tržním mechanismem, prostřednictvím kterého se systém snaží o určitý počet živých vstupenek (40 960), pokud je cílové číslo větší než cena, cena se zvyšuje, pokud je méně, klesá. Když si někdo koupí tiket, DCR, který používá, je uzamčen (to znamená, že ho nemůže utratit), dokud jeho tiket není pseudonáhodně vyzván k hlasování nebo dokud nevyprší jeho čas, přibližně 142 dní. To poskytuje PoS náklady obětované příležitosti, které mají zajistit, aby voliči PoS měli vzhled ve hře a jednali výhradně v nejlepším zájmu sítě.
Účastníci PoS (také nazývaní voliči nebo stakeholdeři) hrají tři různé role: hlasují pro blok, hlasují pro změny pravidel konsenzu a hlasují pro řízení na úrovni projektu pomocí systému Politeia návrhů. První z nich, „blokové hlasování“, je způsob, jakým se voliči PoS nejpříměji podílejí na udržování konsensu.
Hlasování pro bloky
Když PoW miner najde platný blok, odešle ho do sítě, ale aby byl blok považován za platný, musí obsahovat hlasy z alespoň 3 - 5 náhodně vybraných tiketů. Voliči PoS mají své peněženky otevřené a připravené hlasovat, když jsou vyvolány jejich lístky (nebo zapojí poskytovatele hlasovacích služeb, aby hlasovali jejich jménem). Když je lístek PoS vyzván k hlasování a hlasování, jeho majitel obdrží odměnu.
Když jsou lístky zvednuty, hlasují pro přijetí nebo odmítnutí normálních transakcí předchozího bloku. Uzly v síti nerozpoznají nový blok jako platný, dokud nebude obsahovat alespoň 3 hlasy. Pokud většina hlasovacích požadavků odmítne transakce předchozího bloku, vrátí se do paměťového fondu. Tyto opakující se transakce zahrnují odměny pro těžaře PoW, ale ne pro voliče PoS.
Voliči PoS tak mají moc připravit těžaře o odměny, aniž by to ovlivnilo jejich vlastní odměny. To omezuje schopnost těžařů PoW vetovat změny konsensuálních pravidel sítě, o kterých hlasují zúčastněné strany. Ve skutečnosti mohou voliči PoS odmítnout jakoukoli akci těžaře, která se jim nelíbí, přijetím zásady hlasování „ne“, když je zjištěno škodlivé nebo neefektivní chování, brání těžaři PoW v psaní transakcí a přijímání odměn.
Tato úroveň ověření PoS výrazně zvyšuje bezpečnost sítě a její odolnost vůči většině útoků. Obvyklou metodou provádění majoritního útoku s dvojitou útratou je přepsání blockchainu tajným extrahováním alternativního řetězce, jeho následným uvolněním po určité době a využitím zneplatnění transakcí na „starém“ řetězci (tj. výdaje na zdroje). Protože Decred bloky vyžadují vstup z náhodně vybraných tiketů, aby byly považovány za platné a nemohou být vytvořeny PoW těžaři, dokud nedostanou povolení, těžaři nemohou těžit tajně, pokud také neovládají významnou část živých tiketů (viz . tyto články).
Hybridní design PoW/PoS výrazně zvyšuje náklady na útok na síť, protože existují dva samostatné systémy, které musí útočník obejít. Zejména komponenta PoS je nakonfigurována tak, že lístky lze přijímat, ale poměrně pomalu. V každém bloku/intervalu si můžete zakoupit omezený počet vstupenek a nákup maximálního počtu vede k prudkému zdražení. Navíc, jakmile jsou tyto vstupenky zakoupeny, finanční prostředky použité na jejich nákup budou časově omezené, takže útočník bude vystaven znehodnocení zamčených mincí v důsledku útoku.
Požadavek, aby o každém bloku hlasovali náhodně vybrané zúčastněné strany, znamená, že blockchain musí být přístupný všem účastníkům během jeho těžby, což zvyšuje bezpečnost sítě. Hybridní systém společnosti Decred byl navržen tak, aby také poskytoval zúčastněným stranám moc nad těžaři PoW.
Hlasování pro změnu konsensu
Decred se od samého začátku rozhodl učinit z účastníků PoS dominantní rozhodovací sílu ve správě blockchainu. Konsensuální pravidla zahrnují aktualizační ratifikační proceduru, kdy jakákoliv změna konsensuálních pravidel sítě může být aplikována až poté, co projde procesem hlasování. Změny lze provést pouze v případě, že obdrží souhlas alespoň 75 % hlasovacích lístků. Tento proces začíná, když určité procento těžařů (95 %) a voličů (75 %) spustí aktualizovaný software se skrytými změnami pravidel. Pokud návrh po 4 týdnech hlasování získá 75% podporu, je přijat, v opačném případě je zamítnut, a pokud nezíská většinu hlasů, zahájí se opakované hlasování. Pokud bude návrh přijat, změna pravidla vstoupí v platnost do měsíce.
Projektový management: Politeia
Blokové odměny v Decredu jsou rozděleny mezi těžaře PoW (60 %), voliče PoS (30 %) a ministerstvo financí (10 %) na financování vývoje softwaru s otevřeným zdrojovým kódem, který je v souladu s cíli projektu. Držitelé vstupenek mají právo hlasovat o tom, jak by měl být tento fond utracen, jaké funkce by měly být přidány, a nastavit zásady pomocí platformy Politeia.
Závěr
Protože voliči PoS dostávají 30 % z blokové odměny, nemohou si udržet svůj relativní podíl na obíhajícím DCR pouhým sázením. Většina nově vytvořených DCR je zasílána PoW těžařům výměnou za roli, kterou hrají při zabezpečení sítě a zmírnění problému „nic v sázce“ v systémech PoS. Těžaři obvykle musí prodat významnou část odměn, které obdrží, aby pokryli své provozní náklady a zajistili tak dostatečnou nabídku DCR na trhu.
Decred blockchain představuje jedinečnou architekturu a je jedním z nejpozoruhodnějších příkladů hybridního systému PoW/PoS. Stejně jako projekty konsenzu PoS jsou širokou skupinou s významnými rozdíly v rámci, budoucí projekty využívající hybridní přístupy PoW/PoS budou také jedinečné a nebudou se nutně řídit rámcem Decred.
