Autor: Richard Red, colaborator Decred.
Mecanismul de consens al unui blockchain servește pentru a se asigura că există un acord între participanți cu privire la starea actuală a blockchain-ului. Mecanismul de consens determină cine este capabil să adauge noi blocuri de tranzacții, iar unul dintre obiectivele sale principale este să se asigure că lanțul nu este rescris.
Dovada de consens de lucru
Blockchain-urile cu consens pur Proof of Work (cum ar fi Bitcoin) pot avea doar blocuri noi adăugate de mineri, care implementează hardware care ghicește eficient răspunsul la o problemă matematică. De fiecare dată când un miner face o presupunere validă, poate construi un bloc pe care rețeaua îl acceptă. În timp ce minerii pot alege să extragă orice lanț, rețeaua va accepta numai lanțul cu cea mai acumulată Dovadă de lucru (adică, cele mai multe hashe-uri sau presupuneri) ca lanț legitim. Aceasta înseamnă că minerii sunt stimulați să mine pe cel mai lung lanț, iar când văd un bloc nou valid, vor încerca să găsească soluția pentru următorul bloc care să le permită să construiască peste cel anterior.
Dificultatea de a rescrie blockchain-ul este ceea ce îi permite să funcționeze ca un registru pentru tranzacțiile financiare. Atunci când o tranzacție apare într-un bloc care trimite monede la un portofel și mai multe blocuri au fost construite deasupra acelui bloc (confirmări), devine puțin probabil ca blocul (și tranzacția) să fie rescris.
Dacă o entitate controlează suficientă putere de hashing pentru a depăși „lanțul cinstit”, poate rescrie (sau reorganiza) blockchain-ul prin extragerea unui bloc „vechi” în loc de cel mai recent bloc. Iată o prezentare simplificată a acestui tip de atac, cunoscut și sub numele de atac de 51%:
Atacatorul cheltuiește în blocul X trimițând către un schimb, apoi începe să mineze un lanț paralel în privat (blocurile nu sunt difuzate în rețea). Odată ce numărul necesar de confirmări a trecut, atacatorul schimbă monedele cu altceva și le retrage din schimb. Când retragerea este eliminată, ei eliberează lanțul paralel, iar dacă are mai multe PoW (blocuri) decât lanțul original, rețeaua îl va accepta ca lanț legitim și versiunea istoricului reprezentată de lanțul original (inclusiv depozitul atacatorului) va dispărea. Atacatorul este apoi liber să cheltuiască aceste monede din nou.
Întrucât minerii sunt singurele entități care pot adăuga direct blocuri în lanț în criptomonede pure PoW, acest lucru le conferă un rol puternic în guvernare. Pentru ca orice modificare a regulilor de consens ale rețelei să fie adoptată, aceasta trebuie să aibă sprijinul unei majorități de putere hash. „Soft forks” necesită destui mineri să recunoască un nou set de reguli, astfel încât utilizatorii să poată tranzacționa și să se aștepte ca tranzacțiile lor să fie procesate corect și incluse în blocuri. „Hard forks” ar împărți rețeaua în două componente, iar după regula general acceptată de „lanțul cu cele mai multe PoW este lanțul potrivit de urmat”, minerii ar decide care dintre ele este acceptat ca fiind legitim.
Dovada consensului de miză
Consensul Proof of Stake este o metodă alternativă de a decide cine poate adăuga noi blocuri și poate verifica starea actuală a blockchain-ului. În loc ca minerii să concureze pentru a rezolva o problemă, cu dovada mizei, următorul producător de bloc este determinat printr-un proces bazat pe numărul de monede deținute în portofele (sau „mizate”). Acest proces are încredere că cei cu cea mai mare miză vor lua decizii responsabile pentru întreaga rețea.
Consensul „Proof of Stake” elimină necesitatea exploatării miniere consumatoare de energie, dar lipsa cheltuielilor semnificative de energie creează o altă problemă, denumită uneori „nimic în joc”. În cazul unui lanț bifurcat, falsificatorii PoS („forjarea” este în general folosită în loc de „exploatare”) sunt stimulați să valideze blocurile pe ambele lanțuri, deoarece le costă foarte puțin să lucreze la un lanț suplimentar și pot colecta recompense pentru ambele. lanţuri. Aceasta este o problemă pentru rețea, deoarece ar trebui să existe doar un lanț și acordul asupra stării acelui lanț unic este întregul scop al mecanismului de consens.
Proof of Stake are o problemă suplimentară în ceea ce privește distribuirea jetoanelor. Minerii PoW au costuri semnificative (hardware, electricitate) și, de obicei, trebuie să vândă o parte semnificativă din monedele lor extrase pentru a acoperi aceste costuri. Ca urmare, multe monede extrase sunt disponibile pentru cumpărare de pe piață, mai degrabă decât să fie tezaurizate de mineri. Falsificatorii de Proof of Stake au costuri operaționale foarte mici, așa că nu au aceeași presiune pentru a vinde monedele pe care le primesc pentru întreținerea rețelei. Deținătorii mari care se angajează în Proof of Stake tind să-și mărească cota de monedă în circulație pe măsură ce colectează recompense bloc și taxe de tranzacție de la utilizatorii rețelei. Acest lucru a fost asemănat cu feudalismul, prin care rețeaua este efectiv deținută și operată de deținătorii de monede, iar utilizatorii le plătesc un fel de chirie pentru utilizarea acesteia. De obicei, există o limită sub care nu este posibil să participați direct la Proof of Stake.
PoW/PoS hibrid
Obiectivul sistemelor hibride Proof of Work și Proof of Stake este de a capta beneficiile abordărilor respective și de a le folosi pentru a echilibra punctele slabe ale celuilalt. Decred este printre puținele criptomonede care utilizează atât PoW, cât și PoS în forme recunoscute și le îmbină pentru a produce un mecanism de consens multifactorial sau hibrid.
„Monedele Masternode” sunt, în anumite sensuri, și hibrizi, prin aceea că au o componentă Proof of Work care îndeplinește un rol similar ca în Bitcoin și un rol suplimentar pentru nodurile speciale. În mod obișnuit, există o cerință ca aceste noduri speciale să dețină o anumită cantitate din monedă ca garanție, pentru a demonstra că se poate avea încredere în aceștia pentru a acționa în interesul rețelei, ceea ce este similar cu argumentul pentru Proof of Stake. Dash este moneda originală masternode și se referă la acest model ca Proof of Service. Acest articol se concentrează pe hibrizii cu o componentă Proof of Stake și nu va lua în considerare gama de monede care emulează masternodes sau Proof of Service.
Componenta PoW a lui Decred funcționează similar cu alte proiecte bazate pe PoW și utilizează funcția hash Blake-256. Componenta PoS a lui Decred și modul în care este țesută în lanț, este destul de unică și merită explicații suplimentare.
Pentru a participa la Proof of Stake al Decred, deținătorii trebuie să-și blocheze DCR-ul pentru a cumpăra „bilete”. Prețul pentru un bilet individual este stabilit printr-un mecanism asemănător pieței, prin care sistemul vizează un număr stabilit de bilete live (40.960) - dacă există mai mult decât numărul țintă, prețul crește, dacă este mai puțin, scade . Când cineva cumpără un bilet, DCR-ul pe care l-a folosit este blocat (adică, nu îl poate cheltui) până când biletul său este chemat pseudoaleatoriu la vot sau până când expiră după aproximativ 142 de zile. Acest lucru introduce un cost de oportunitate pentru PoS, menit să se asigure că alegătorii PoS au piele în joc și acționează în interesul rețelei.
Participanții la PoS (numiți și alegători sau părți interesate) au trei roluri distincte de jucat: votul blocat, votul asupra modificărilor regulilor de consens și votul asupra managementului la nivel de proiect utilizând Sistemul de propuneri Politeia. Prima dintre acestea, „votarea blocată”, este modul în care alegătorii PoS se angajează cel mai direct în menținerea consensului.
Votarea blocurilor
Când un miner PoW găsește un bloc valid, îl difuzează în rețea, dar pentru ca acel bloc să fie considerat valid, trebuie să includă voturi de cel puțin 3 din 5 bilete alese aleatoriu. Alegătorii PoS păstrează portofelele deschise și gata să răspundă cu voturi atunci când le sunt apelate biletele (sau angajează furnizorii de servicii de vot să facă acest lucru în numele lor). Când un bilet PoS este chemat la vot și răspunde, proprietarul său primește o recompensă.
Când biletele sunt apelate, ei votează pentru acceptarea sau respingerea tranzacțiilor obișnuite din blocul anterior. Nodurile din rețea nu vor recunoaște un nou bloc ca fiind valabil până când nu include cel puțin 3 voturi. Dacă majoritatea tichetelor chemate la vot resping tranzacțiile blocului anterior, atunci acestea sunt returnate în mempool. Aceste tranzacții obișnuite includ recompensa minerului PoW, dar nu și recompensa alegătorilor PoS.
Prin urmare, alegătorii PoS au puterea de a elimina recompensele minerilor fără a-și afecta propriile recompense. Acest lucru limitează puterea minerilor PoW de a se opune modificărilor la regulile de consens ale rețelei, care sunt votate de părțile interesate. De fapt, alegătorii PoS pot respinge orice fel de comportament de mineri care nu le place, adoptând o politică de vot „nu” atunci când este detectat un comportament rău intenționat sau ineficient - împiedicând minerii răi PoW să scrie tranzacții și să primească recompense.
Acest nivel de verificare PoS sporește semnificativ securitatea rețelei și rezistența la atacurile majoritare. Metoda obișnuită de a desfășura un atac majoritar cu cheltuieli duble este de a rescrie blockchain-ul prin minarea unui lanț alternativ în secret, apoi eliberarea acestuia după o anumită perioadă de timp și profitând de anularea tranzacțiilor din lanțul „vechi” (adică prin dublu). cheltuind intrările lor). Deoarece blocurile Decred necesită introducerea de la biletele selectate aleatoriu pentru a fi considerate valide și nu pot fi construite de către minerii PoW până când nu au primit această intrare, nu este posibil ca minerii PoW să mine în secret, cu excepția cazului în care controlează, de asemenea, o proporție semnificativă a biletelor live. (vezi aceste articole).
Designul hibrid PoW/PoS crește semnificativ costurile de atac al rețelei, deoarece există două sisteme distincte care trebuie ocolite de către un atacator. Componenta PoS, în special, este configurată astfel încât biletele să poată fi achiziționate doar destul de lent. Un număr limitat de bilete poate fi cumpărat în fiecare bloc/interval, iar cumpărarea numărului maxim face ca prețul să crească brusc. În plus, odată ce aceste bilete au fost achiziționate, fondurile folosite pentru a le cumpăra vor fi blocate în timp, lăsând atacatorul expus oricărei devalorizări a monedelor blocate care a avut loc ca urmare a unui atac.
Cerința ca fiecare bloc să fie votat de părțile interesate alese aleatoriu înseamnă că blockchain-ul trebuie partajat cu toți participanții pe măsură ce este extras, sporind securitatea rețelei. Sistemul hibrid al Decred a fost proiectat pentru a oferi părților interesate putere asupra minerilor PoW.
Votul pentru modificarea consensului
Decred a decis de la început să facă din părțile interesate PoS forța de decizie dominantă în guvernarea blockchain-ului. În regulile de consens este înscrisă o procedură de ratificare a upgrade-ului prin care orice modificare a regulilor de consens ale rețelei poate fi implementată numai după ce a trecut printr-un proces de vot. Modificările pot fi făcute numai dacă sunt aprobate de cel puțin 75% din tichetele de vot. Acest proces începe odată ce o anumită proporție de mineri (95%) și alegători (75%) rulează software actualizat cu modificări latente ale regulilor. Dacă propunerea are 75% susținere după o perioadă de vot de 4 săptămâni, este acceptată, în caz contrar, este respinsă, iar dacă nu are nicio supermajoritate, începe o revotare. Dacă o propunere este acceptată, modificarea regulii se activează o lună mai târziu.
Management de proiect: Politeia
Recompensele de bloc ale Decred sunt împărțite între mineri PoW (60%), alegătorii PoS (30%) și o trezorerie (10%) pentru a finanța dezvoltarea de software open source care promovează obiectivele proiectului. Deținătorii de bilete au suveranitatea de a vota cum ar trebui cheltuit acest fond ce caracteristici ar trebui adăugate și de a stabili politica prin intermediul platformei Politeia.
Gânduri de închidere
Deoarece alegătorii PoS primesc 30% din recompensa de bloc, ei nu își pot menține cota relativă din DCR circulant prin simpla miză. Majoritatea DCR nou creat se adresează minerilor PoW în schimbul rolului pe care îl joacă în securizarea rețelei și atenuarea problemei „nimic în joc” a sistemelor PoS pure. Minerii ar trebui, de obicei, să vândă o parte semnificativă din recompensele pe care le primesc pentru a-și acoperi costurile operaționale, asigurându-se că o aprovizionare echitabilă de DCR este disponibilă pe piață.
Blockchain-ul Decred prezintă o arhitectură unică și este unul dintre cele mai notabile exemple de sistem hibrid PoW/PoS. În același mod în care proiectele cu consens PoS sunt o grupare generală cu variații semnificative în interior, proiectele viitoare care implementează abordări hibride PoW/PoS vor fi, de asemenea, unice și nu vor urma neapărat cadrul Decred.
