Autor: colaborator Decred, Richard Red
Mecanismul de consens al blockchain-ului este utilizat pentru a asigura acordul între participanți cu privire la starea actuală a blockchain-ului. Mecanismul de consens determină care noduri pot adăuga noi blocuri de tranzacții, iar unul dintre obiectivele sale principale este acela de a se asigura că blockchain-ul nu este rescris.
Dovada consensului de lucru (POW)
Blockchain-urile cu consens de dovadă a muncii (cum ar fi Bitcoin) pot fi create numai de mineri, care implementează hardware și își dau seama cum să rezolve eficient o anumită problemă matematică. De fiecare dată când un miner completează o presupunere validă, rețeaua blockchain poate accepta blocul pe care l-a construit. În timp ce minerii pot alege oricare dintre lanțuri pentru a efectua calcule, rețeaua acceptă ca fiind legitim doar lanțul cu cele mai multe dovezi de lucru (adică cele mai multe hashe-uri sau calcule). Aceasta înseamnă că minerii sunt stimulați să mine pe cel mai lung lanț, iar când descoperă un nou bloc care este valabil, vor încerca să găsească o soluție cu privire la modul de a construi pe noul bloc.
Dificultatea de a rescrie blockchain-ul constă în rolul său de registru pentru înregistrarea tranzacțiilor financiare. Când o tranzacție care trimite fonduri către un portofel apare într-un bloc și alte blocuri (confirmate) au fost construite deasupra acelui bloc, nu va fi posibil ca blocul (tranzacția) să fie rescris.
Dacă o entitate controlează suficientă putere de hashing pentru a ataca „lanțul real”, poate rescrie (sau reconstrui) blockchain-ul reconstruind blocuri „vechi” pentru a înlocui cele mai recente blocuri. Iată o scurtă descriere a acestui tip de atac, cunoscut și sub numele de atac de 51%:
Atacatorul depune mai întâi fonduri la bursă, tranzacția este înregistrată în blocul X, iar apoi atacatorul începe să construiască singur un alt lanț paralel (fără a difuza blocul în rețea). Când este atins numărul necesar de confirmări pentru tranzacția de depunere, atacatorul va converti jetoanele în alte valute și le va retrage din schimb. Când tranzacția de retragere este finalizată, atacatorul eliberează un lanț paralel construit independent și, dacă acest blockchain are mai multe PoW (blocuri) decât lanțul inițial, rețeaua îl va accepta ca pe un lanț legitim, în timp ce blockchain-ul original ( (conținând codul atacatorului) tranzacție de reîncărcare) va deveni o versiune istorică și va dispărea. Atacatorul este apoi liber să folosească din nou jetoanele.
Deoarece minerii sunt singurele entități care pot adăuga blocuri direct la blockchain în criptomonede asemănătoare PoW, acest lucru le conferă un rol important în guvernare. Dacă regulile de consens trebuie modificate în rețeaua blockchain, acestea trebuie să fie susținute de majoritatea exemplelor de calcul hash. O „furcătură moale” necesită destui mineri să reidentifice noile reguli de consens, astfel încât utilizatorii să poată tranzacționa și să se aștepte ca tranzacțiile lor să fie procesate corect și datele despre tranzacții împachetate în blocuri. Un „hard fork” va împărți rețeaua blockchain inițială în două părți, iar majoritatea minerilor acceptă că „lanțul cu PoW de lucru este lanțul corect”, iar minerii vor avea dreptul de a decide care lanț este considerat legitim.
Dovada consensului mizei (POS)
Consensul de dovadă a mizei este o altă metodă de a decide care mineri pot adăuga noi blocuri și pot verifica starea actuală a blockchain-ului. Rezolvarea problemei prin dovada mizei, mai degrabă decât competiția între mineri, determină următorul producător de blocuri printr-un mecanism bazat pe numărul de jetoane (sau „miză”) din portofel. Procesul de consens se bazează pe principiul că cei cu cele mai multe interese vor lua decizii responsabile și rezonabile pentru întreaga rețea.
Consensul de dovadă a mizei elimină necesitatea activităților miniere consumatoare de energie, dar lipsa cheltuielilor semnificative de energie creează o altă problemă, numită uneori „irelevanță” Luați ca exemplu furcile, POS fals („forjarea” este adesea folosită). „mining”) va fi extras pe ambele lanțuri separat, deoarece costul creării unui alt lanț este foarte mic, astfel încât aceștia pot obține profituri pe ambele lanțuri în același timp. Aceasta este o problemă pentru rețelele blockchain, deoarece scopul mecanismului de consens este să recunoască doar că există un lanț legitim și să recunoască doar statutul lanțului legitim.
Proof-of-stake are alte probleme cu distribuirea token-ului. Minerii PoW au costuri ridicate (hardware, electricitate) și, de obicei, trebuie să vândă o mare parte din jetoanele pe care le extrag pentru a acoperi aceste costuri. Prin urmare, multe monede extrase pot fi achiziționate de pe piață și nu sunt tezaurizate de mineri. Costul falsificării dovezilor de miză este foarte scăzut și nu trebuie să vândă jetoanele pe care le obțin pentru a menține operațiunile de rețea. Marii părți interesate care participă la proof-of-stake tind să-și mărească cota de jetoane în circulație, deoarece colectează cantități mari de recompense și taxe de tranzacție de la utilizatorii rețelei. Acest lucru a fost asemănat cu feudalismul, unde rețeaua este deținută și controlată de mari deținători de jetoane, iar utilizatorii sunt obligați să le plătească taxe pentru utilizarea lor. În POS, unele restricții sunt de obicei stabilite, astfel încât utilizatorii obișnuiți să nu poată participa direct la consensul de dovadă a mizei.
PoW/PoS hibrid
Scopul unui sistem hibrid de dovadă a muncii, dovadă a mizei este de a combina punctele forte ale ambelor și de a echilibra punctele slabe ale celuilalt. Decred este una dintre puținele criptomonede care utilizează un amestec de mecanisme de consens PoW și PoS și le integrează pentru a produce un mecanism de consens hibrid și multifactorial.
Într-un anumit sens, „Monedele Masternode” sunt, de asemenea, mecanisme hibride prin faptul că au o componentă de dovadă de lucru recunoscută care îndeplinește un rol similar cu Bitcoin, cu rolul suplimentar de nod special. Aceste noduri speciale dețin, de obicei, o anumită cantitate de jetoane ca garanție pentru a demonstra că acestea pot fi de încredere și că sunt în cel mai bun interes al rețelei, similar cu un mecanism de verificare a mizei. Dash este jetonul original masternode și numește acest model Proof of Service. Acest articol se concentrează pe componentele cu dovadă de miză hibridă, așa că nu va discuta gama de jetoane ținând cont de jetoanele masternode sau de dovada de serviciu.
Componenta PoW a Decred este similară cu alte proiecte bazate pe PoW și utilizează funcția hash Blake-256. Componenta PoS a Decred și modul în care construiește un blockchain este destul de unică și merită explicații suplimentare.
Pentru a participa la dovada mizei Decred, deținătorii trebuie să-și blocheze DCR-ul și să cumpere „bilete”. Prețul biletelor individuale este stabilit printr-un mecanism asemănător pieței, sistemul urmărind obținerea unui anumit număr de bilete (40.960) - dacă numărul țintă este depășit, prețul crește, dacă numărul nu este atins prețul scade. Când un utilizator cumpără un bilet, DCR-ul pe care îl folosește este blocat (adică nu îl poate cheltui), iar perioada de blocare durează până când biletul său este votat printr-un apel de funcție pseudo-aleatoriu sau până când expiră în aproximativ 142 de zile. Acest lucru creează un cost de oportunitate pentru mecanismul PoS, o modalitate de a se asigura că alegătorii PoS au o șansă corectă la joc și acționează în cel mai bun interes al rețelei.
Participanții la PoS (cunoscuți și ca alegători sau părți interesate) pot juca trei roluri diferite: refuza să voteze, votează asupra modificărilor regulilor de consens și votează guvernanța la nivel de proiect folosind sistemul de rating Politeia. Primul rol, „refuzul de a vota”, este modalitatea cea mai directă prin care alegătorii PoS pot participa la menținerea consensului.
Votează în bloc
Când minerii PoW găsesc un bloc valid, îl difuzează în rețea, iar pentru ca blocul să fie considerat valid, blocul trebuie să aibă în el cel puțin 3 din cele 5 voturi alese aleatoriu. Alegătorii PoS au obligația să-și păstreze portofelele deschise și li se cere să răspundă (sau să îi reprezinte un furnizor de servicii de vot) atunci când voturile lor sunt solicitate. Când un anumit bilet POS este chemat pentru vot și răspuns, proprietarul acestuia va primi recompensa.
Când sunt apelate bilete, ei votează tranzacțiile obișnuite ale blocului anterior, alegând să le accepte sau să le respingă. Nodurile din rețea nu vor considera un bloc nou ca fiind valabil până când nu primește cel puțin 3 voturi. Dacă majoritatea biletelor refuză să voteze pentru tranzacția din blocul anterior, acestea vor fi returnate în mempool. Aceste tranzacții obișnuite includ recompense pentru minerii PoW, dar nu și pentru alegătorii PoS.
Prin urmare, alegătorii PoS au dreptul de a-i priva pe mineri de recompensele lor fără a-și afecta propriile profit. Acest lucru limitează puterea minerilor PoW și îi împiedică să modifice regulile consensului rețelei, care trebuie votate de părțile interesate. De fapt, atunci când este detectat un comportament rău intenționat sau ineficient, alegătorii PoS pot „veto” aceste comportamente de mineri rău intenționați prin utilizarea voturilor. În acest fel, minerii malițioși PoW sunt împiedicați să modifice tranzacțiile și să obțină recompense ilegale.
Acest nivel de verificare PoS poate îmbunătăți în mod semnificativ securitatea rețelei și poate proteja împotriva majorității atacurilor. Metoda obișnuită folosită în majoritatea atacurilor cu cheltuire dublă este de a suprascrie blockchain-ul prin înlocuirea lanțului existent cu minerit privat și ascuns, apoi publicați-l ceva timp mai târziu și invalidați tranzacțiile din lanțul „vechi” (adică pot face o plată dublă). ). Deoarece blocurile Decred necesită o introducere a biletelor selectate aleatoriu pentru a fi considerate valide, iar blocurile nu pot fi construite de minerii PoW până când nu este primită această intrare, este imposibil ca minerii PoW să mine în secret, cu excepția cazului în care controlează și majoritatea biletelor (vezi articolul de mai jos) .
Proiectarea unui mecanism hibrid PoW/PoS poate crește semnificativ costul atacurilor de rețea, deoarece atacatorii trebuie să ocolească două sisteme independente în același timp. Mai ales dacă componenta PoS este configurată să achiziționeze bilete doar lent. Doar un număr limitat de bilete poate fi achiziționat pe bloc, iar achiziționarea unui număr mare de bilete va determina o creștere bruscă a prețului. În plus, odată ce biletele trebuie achiziționate, fondurile folosite pentru achiziționarea lor sunt blocate, blocând fondurile atacatorului pentru atac și expunându-le riscului de devalorizare.
Dacă părțile interesate alese aleatoriu votează pentru fiecare bloc înseamnă că blockchain-ul trebuie partajat cu nodurile în care toți participanții mine, sporind astfel securitatea rețelei. Mecanismul hibrid al Decred este conceput pentru a oferi părților interesate putere dincolo de minerii PoW.
Votul pentru modificarea consensului
Decred a decis de la început să facă din părțile interesate PoS forța de decizie dominantă în guvernarea blockchain. Modificarea sau scrierea regulilor de consens necesită un proces de actualizare de aprobare, prin care regulile de consens de rețea pot fi modificate numai după un vot. Iar modificările pot fi făcute doar dacă cel puțin 75% din voturi sunt de acord. Procesul începe dacă un anumit procent de mineri (95%) și alegători (75%) rulează software de actualizare și fac modificări potențiale la reguli. Dacă propunerea de modificare primește un sprijin mai mare de 75% după perioada de vot de 4 săptămâni, este acceptată, în caz contrar este respinsă, iar dacă numărul de voturi este insuficient, votul se reia. Dacă propunerea este acceptată, modificările la mecanismul de consens vor fi activate după o lună.
Management de proiect: Politeia
Recompensele de bloc ale Decred sunt împărțite în recompense pentru mineri PoW (60%), recompense pentru alegători PoS (30%) și Trezorerie (10%), care este folosită pentru a finanța contribuitorii de software open source care dezvoltă proiectul. Deținătorii de bilete au dreptul de a vota cum ar trebui utilizată această parte a fondurilor, ce caracteristici ar trebui adăugate și să ia decizii prin intermediul platformei Politeia.
Gânduri rezumate
Deoarece alegătorii PoS primesc 30% din recompensele bloc, ei nu își pot menține cota relativă din circulația DCR pur și simplu deținând mize existente. Cea mai mare parte a noului DCR este obținută prin minerit de la mineri PoW, atenuându-le astfel problema de „irelevanță” în sistemul PoS și, de asemenea, jucând rolul lor în protejarea rețelei. Minerii trebuie să vândă majoritatea recompenselor pe care le primesc pentru a-și menține costurile de operare, astfel încât această abordare asigură o aprovizionare rezonabilă de DCR pe piață.
Blockchain-ul Decred prezintă un model arhitectural unic și este unul dintre cele mai cunoscute exemple de sisteme hibride PoW/PoS. Ca și în cazul schimbărilor semnificative ale mecanismului de consens PoS din grup, proiectele viitoare implementate prin mecanismul hibrid PoW/PoS sunt, de asemenea, unice și nu vor urma neapărat cadrul Decred existent.
