Dieser Artikel wurde vom Decred-Mitarbeiter Richard Red verfasst.
Der Konsensmechanismus einer Blockchain stellt sicher, dass sich die Teilnehmer über den aktuellen Zustand der Blockchain einigen. Der Konsensmechanismus bestimmt, wer neue Transaktionsblöcke hinzufügen kann, und einer seiner Hauptzwecke besteht darin, sicherzustellen, dass die Kette nicht neu geschrieben wird.
Der Proof-of-Work-Konsens (PoW)
Blockchains, die auf einem reinen Proof-of-Work-Konsens basieren (wie Bitcoin), können nur von Minern fertiggestellt werden, die Hardware verwenden, die die Antwort auf ein mathematisches Problem effizient errät. Jedes Mal, wenn ein Miner einen gültigen Vorschlag macht, kann er einen Block hinzufügen, der vom Netzwerk akzeptiert wird. Obwohl Miner jede beliebige Kette schürfen können, akzeptiert das Netzwerk nur die Kette als legitimen Kanal, die den meisten Arbeitsnachweis (d. h. die meisten Hashes oder Vermutungen) gesammelt hat. Dies bedeutet, dass Miner einen Anreiz haben, die längste Kette abzubauen, und wenn sie sehen, dass ein neuer gültiger Block erscheint, werden sie versuchen, eine Lösung zu finden, die es ihnen ermöglicht, die Kette aus diesem neuen Block aufzubauen.
Die Schwierigkeit, die Blockchain neu zu schreiben, ermöglicht es ihr, als Hauptbuch für Finanztransaktionen zu fungieren. Wenn eine Transaktion in einem Block erscheint und Münzen an eine Wallet sendet und über diesem Block mehrere Blöcke abgebaut wurden (Bestätigungen), ist es unwahrscheinlich, dass der Block (und damit die Transaktion) neu geschrieben wird.
Wenn eine Entität über genügend Hashing-Leistung verfügt, um die „ehrliche Kette“ zu überschreiten, kann sie die Blockchain neu schreiben (oder neu organisieren), indem sie einen „alten“ Block anstelle des letzten Blocks abbaut. Hier finden Sie eine vereinfachte Zusammenfassung dieser Art von Angriff, auch 51 %-Angriff genannt:
Der Angreifer gibt per Block aus Sobald die erforderliche Anzahl an Bestätigungen überschritten ist, tauscht der Angreifer die Münzen gegen etwas anderes ein und entfernt sie aus der Börse. Wenn die Abschaltung wirksam ist, geben sie die parallele Kette frei und wenn sie mehr Blöcke (PoW) als die ursprüngliche Kette enthält, akzeptiert das Netzwerk sie als legitime Kette und die Version des Verlaufs, die durch die ursprüngliche Kette dargestellt wird (einschließlich des Repositorys des Angreifers). ) wird verschwinden. Dem Angreifer steht es dann frei, diese Münzen erneut auszugeben.
Da Miner die einzigen Einheiten sind, die Blöcke direkt zur Kette von PoW-Kryptowährungen hinzufügen können, kommt ihnen eine wichtige Rolle bei der Governance zu. Damit jede Änderung der Konsensregeln des Netzwerks übernommen wird, muss sie von der Mehrheit der Hashing-Leistungen unterstützt werden. Soft Forks erfordern genügend Miner, die ein neues Regelwerk erkennen, damit Benutzer Transaktionen durchführen können und erwarten können, dass ihre Transaktionen korrekt verarbeitet und in Blöcke aufgenommen werden. „Hard Forks“ teilen das Netzwerk in zwei Teile und gemäß der allgemein anerkannten Regel „ist die Kette mit den meisten Proof of Work (PoW) die gute Kette, der man folgen sollte“, dann sind es die Miner, die entscheiden, welche . wird als legitim akzeptiert.
Nachweis des Einsatzes (PoS)
Der Konsensnachweis ist eine alternative Methode, um zu entscheiden, wer neue Blöcke hinzufügen darf, und um den aktuellen Status der Blockchain zu überprüfen. Anstatt dass Miner um die Lösung eines Problems konkurrieren, wird der Produzent des nächsten Blocks mit einem Einsatznachweis durch einen Prozess bestimmt, der auf der Anzahl der in Wallets gehaltenen (oder „abgesteckten“) Coins (oder Coins) basiert. Bei diesem Prozess wird davon ausgegangen, dass diejenigen mit dem größten Anteil verantwortungsvolle Entscheidungen für das gesamte Netzwerk treffen.
Der Proof-of-Stake-Konsens (oder Stake-Konsens) macht einen energieintensiven Bergbau überflüssig, aber der Mangel an nennenswerten Energieausgaben schafft ein weiteres Problem, das manchmal als „kein Einsatz“ bezeichnet wird. Im Falle einer Kette, die „gegabelt“ wurde (forked chain auf Englisch), haben PoS-Fälscher („Forging“ wird im Allgemeinen anstelle des Begriffs „Mining“ verwendet) einen Anreiz, beide Ketten auszunutzen, da deren Abbau sehr wenig kostet zusätzliche Kette und sie können Belohnungen auf beiden Ketten erhalten. Dies ist ein Problem für das Netzwerk, da es nur eine Kette geben soll und die Einigung über den Zustand dieser einzelnen Kette der Sinn des Konsensmechanismus ist.
Ein zusätzliches Problem stellt der Proof of Stake dar, wenn es um die Token-Verteilung geht. PoW-Miner haben erhebliche Kosten (Hardware, Strom) und müssen in der Regel einen erheblichen Teil der geschürften Münzen verkaufen, um diese Kosten zu decken. Infolgedessen stehen viele geschürfte Münzen auf dem Markt zum Kauf zur Verfügung und werden nicht von den Bergleuten gelagert. Proof-of-Stake-Fälscher haben sehr niedrige Betriebskosten und stehen daher nicht unter dem gleichen Druck, die erhaltenen Münzen zu verkaufen, um das Netzwerk aufrechtzuerhalten. Große Inhaber, die Proof of Stake betreiben, neigen daher dazu, ihren Anteil an der Gesamtmenge der im Umlauf befindlichen Münzen zu erhöhen, da sie Blockbelohnungen und Transaktionsgebühren von Netzwerkbenutzern erhalten. Dies wird sogar mit Feudalismus verglichen, da das Netzwerk faktisch Eigentum der Münzinhaber ist und von ihnen betrieben wird und die Nutzer ihnen für die Nutzung Mieten zahlen. Generell gibt es eine Grenze, unterhalb derer eine direkte Teilnahme am Proof of Stake nicht möglich ist.
PoW/PoS-Hybrid
Das Ziel hybrider Proof of Work (PoW)- und Proof of Stake (PoS)-Systeme besteht daher darin, die Vorteile der jeweiligen Ansätze zu kombinieren und sie zum Ausgleich der jeweiligen Schwächen zu nutzen. Decred gehört zu den wenigen Kryptowährungen, die sowohl PoW als auch PoS in erkennbarer Form nutzen und sie zu einem Multi-Faktor- oder Hybrid-Konsensmechanismus zusammenführen.
Masternode-Münzen sind in gewisser Weise auch Hybride, da sie über eine erkennbare Proof-of-Work-Komponente verfügen, die im Fall von Bitcoin eine ähnliche Rolle spielt und bei speziellen Knoten eine zusätzliche Rolle spielt. Normalerweise ist es für diese speziellen Knoten erforderlich, einen bestimmten Betrag der betreffenden Währung als Sicherheit zu halten, um nachzuweisen, dass ihnen vertraut werden kann, dass sie im besten Interesse des Netzwerks handeln, was der Logik des Nachweises ähnelt Beteiligung. Dash ist die Münze hinter dem Masternode-Konzept und qualifiziert dieses Modell als Proof of Service. Dieser Artikel konzentriert sich auf Hybride mit einer Proof-of-Stake-Komponente und berücksichtigt nicht die Vielzahl von Münzen, die Masternodes oder Proof-of-Service nachahmen.
Die PoW-Komponente von Decred funktioniert ähnlich wie andere Proof of Work-basierte Projekte und verwendet die Blake-256-Hash-Funktion. Die PoS-Komponente von Decred und wie sie in der Kette implementiert wird, ist ziemlich einzigartig und eine Erklärung wert.
Um am Proof of Stake von Decred teilzunehmen, müssen Inhaber ihren DCR für einen bestimmten Zeitraum sperren, um „Tickets“ zu kaufen. Der Preis eines einzelnen Tickets wird durch einen marktähnlichen Mechanismus festgelegt, wobei das System auf eine festgelegte Anzahl von Live-Tickets (40.960) abzielt – sind es mehr als die Zielanzahl, erhöht sich der Preis, ist er niedriger, sinkt er. Wenn eine Person ein Ticket kauft, ist der verwendete DCR gesperrt (d. h. sie kann ihn nicht ausgeben), bis ihr Ticket pseudozufällig zur Abstimmung gezogen wird oder bis ihr Ticket nach etwa 142 Tagen abläuft. Dies führt zu Opportunitätskosten für PoS, um sicherzustellen, dass diejenigen, die über PoS abstimmen, wirklich engagiert sind und im besten Interesse des Netzwerks handeln.
PoS-Teilnehmer (auch Wähler, Wähler oder Aktionäre genannt) haben drei verschiedene Rollen zu spielen: Abstimmung über den Block, Abstimmung über Änderungen der Konsensregeln und Abstimmung über das Management auf der gesamten Projektebene des Politeia-Vorschlagssystems. Die erste Art der Abstimmung, die „Blockabstimmung“, ist die Art und Weise, wie sich Proof of Stake (PoS)-Wähler am konkretesten für die Aufrechterhaltung des Konsenses engagieren.
Die Blockabstimmung
Wenn ein PoW-Miner (Proof of Work based) einen gültigen Block findet, sendet er ihn an das Netzwerk. Damit dieser Block jedoch als gültig gilt, muss er die Stimmen von mindestens 3 der 5 zufällig ausgewählten Tickets enthalten. PoS-Wähler (Proof of Stake) halten während dieser Zeit ihr Portemonnaie offen und sind bereit, mit Stimmen zu antworten, wenn ihre Tickets aufgerufen werden (oder sie beauftragen Wahldienstleister, dies in ihrem Namen zu tun). Wenn ein PoS-Ticket zur Abstimmung aufgerufen wird und antwortet, erhält sein Besitzer eine Belohnung.
Wenn Tickets aufgerufen werden, stimmen sie darüber ab, reguläre Transaktionen aus dem vorherigen Block zu akzeptieren oder abzulehnen. Knoten im Netzwerk erkennen einen neuen Block erst dann als gültig an, wenn er mindestens drei Stimmen enthält. Wenn die Mehrheit der zur Abstimmung aufgerufenen Tickets die Transaktionen aus dem vorherigen Block ablehnt, werden sie an den Mempool zurückgegeben. Diese regulären Transaktionen beinhalten die Belohnung des PoW-Miners, nicht jedoch die Belohnung des PoS-Wählers.
Daher haben PoS-Wähler die Möglichkeit, Miner-Belohnungen abzuheben, ohne dass dies Auswirkungen auf ihre eigenen Belohnungen hat. Dies begrenzt die Macht der PoW-Miner, ein Veto gegen Änderungen an den Konsensregeln des Netzwerks einzulegen, über die alle Beteiligten abstimmen. In Wirklichkeit können PoS-Wähler jede Art von Miner-Verhalten, das ihnen nicht gefällt, ablehnen, indem sie eine Politik übernehmen, bei der sie mit „Nein“ stimmen, wenn böswilliges oder ineffektives Verhalten erkannt wird – was schlechte PoW-Miner daran hindert, Transaktionen zu schreiben und Belohnungen zu erhalten.
Diese PoS-Verifizierungsschicht stärkt die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit des Netzwerks gegenüber Mehrheitsangriffen erheblich. Die übliche Methode zur Durchführung eines Mehrheits-Double-Spend-Angriffs besteht darin, die Blockchain neu zu schreiben, indem man heimlich eine alternative Kette schürft, sie dann nach einer bestimmten Zeitspanne sendet und den Vorteil ausnutzt, Transaktionen von der „alten“ Kette zurückzusetzen (d. h. ihre Ausgaben zu tätigen). Eingänge). Da Decred-Blöcke Eingaben von zufällig ausgewählten Tickets erfordern, um als gültig zu gelten, und PoW-Miner sie nicht nutzen können, bis sie diese Eingaben erhalten, ist es PoW-Minern nicht möglich, heimlich zu schürfen, es sei denn, Sie kontrollieren auch einen erheblichen Teil der Tickets direkt . (siehe diese Artikel).
Das hybride PoW/PoS-Design erhöht die Kosten für Netzwerkangriffe erheblich, da es zwei separate Systeme gibt, die vom Angreifer umgangen werden müssen. Insbesondere die PoS-Komponente ist so konfiguriert, dass Tickets nur sehr langsam erworben werden können. Somit kann in jedem Block/Intervall eine begrenzte Anzahl an Tickets erworben werden, der Kauf der maximalen Anzahl führt zu einer starken Preiserhöhung. Darüber hinaus werden nach dem Kauf dieser Tickets die für den Kauf verwendeten Gelder zeitlich gesperrt, sodass der Angreifer einer etwaigen Abwertung seiner gesperrten Münzen infolge des Angriffs ausgesetzt ist.
Die Anforderung, dass über jeden Block von zufällig ausgewählten Interessengruppen abgestimmt werden muss, bedeutet, dass die Blockchain beim Mining von allen Teilnehmern gemeinsam genutzt werden muss, was die Sicherheit des Netzwerks erhöht. Das Hybridsystem von Decred wurde entwickelt, um den beteiligten Parteien auch Macht über PoW-Miner zu geben.
Die Konsensänderungsabstimmung
Decred hat sich von Anfang an dafür entschieden, PoS-Stakeholder zur dominierenden Entscheidungskraft in der Blockchain-Governance zu machen. In den Konsensregeln ist ein Upgrade-Ratifizierungsverfahren enthalten. Jegliche Änderungen an den Netzwerkkonsensregeln können erst nach Abschluss des Abstimmungsprozesses umgesetzt werden. Änderungen können nur vorgenommen werden, wenn mindestens 75 % der Stimmberechtigten zustimmen. Dieser Prozess beginnt, sobald ein bestimmter Anteil der Miner (95 %) und Wähler (75 %) Software nutzt, die mit latenten Regeländerungen aktualisiert wurde. Wenn der Vorschlag mit 75 % angenommen wird, wird er nach einer 4-wöchigen Abstimmungsfrist angenommen, andernfalls wird er abgelehnt und wenn er nicht über eine qualifizierte Mehrheit verfügt, beginnt eine neue Abstimmung. Wenn ein Vorschlag angenommen wird, wird die Regeländerung einen Monat später aktiviert.
Projektleitung: Politeia
Dekrete Blockbelohnungen werden an PoW-Miner (60 %), PDS-Wähler (30 %) und ein Finanzministerium (10 %) verteilt, um die Entwicklung von Open-Source-Software zu finanzieren, die zur Erreichung der Projektziele beiträgt. Ticketinhaber haben die Souveränität, darüber abzustimmen, wie dieser Fonds verwendet werden soll, welche Funktionen hinzugefügt werden sollen und welche Richtlinien über die Politeia-Plattform befolgt werden sollen.
Schlussfolgern
Da Proof of Stake (PoS)-Wähler 30 % der Blockbelohnung erhalten, können sie ihren relativen Anteil an DCR im Umlauf nicht einfach durch Abstecken aufrechterhalten. Der Großteil der neu geprägten DCR geht an PoW-Miner im Austausch für die Rolle, die sie bei der Sicherung spielen Das Netzwerk und die Abschwächung des „No-Stake“-Problems reiner PoS-Systeme. Bergleute müssen im Allgemeinen einen erheblichen Teil der erhaltenen Belohnungen verkaufen, um ihre Betriebskosten zu decken und so eine angemessene Versorgung des Marktes mit DCR sicherzustellen.
Die Decred-Blockchain weist daher eine einzigartige Architektur auf und stellt eines der bemerkenswertesten Beispiele eines hybriden PoW/PoS-Systems (Proof of Work/Proof of Stake) dar. So wie Projekte mit PoS-Konsens eine Kategorie mit erheblichen Variationen sind, werden auch zukünftige Projekte, die hybride PoW/PoS-Ansätze implementieren, einzigartig sein und nicht unbedingt der Struktur folgen, mit der Decred experimentiert.
