Autor: Richard Red, colaborator Decred.
Consens hibrid PoW/PoS
Mecanismul de consens blockchain servește pentru a se asigura că participanții sunt de acord cu starea actuală a rețelei blockchain. Mecanismul de consens determină cine poate adăuga noi blocuri de tranzacții, iar unul dintre scopurile sale principale este acela de a se asigura că lanțul nu este rescris.
Dovada de consens a muncii
Blockchain-urile cu consens Proof of Work (cum ar fi Bitcoin) pot funcționa numai datorită minerii care folosesc hardware care ghicește eficient răspunsurile la problemele matematice. De fiecare dată când un miner face o presupunere corectă, poate construi un bloc pe care rețeaua îl va accepta. În timp ce minerii pot alege să exploateze orice lanț, rețeaua va accepta doar lanțul cu cea mai mare dovadă de lucru acumulată (adică cea mai mare hash sau ghicire) ca lanț legitim. Asta înseamnă că minerii sunt interesați să exploateze cel mai lung lanț, iar când vor vedea un nou bloc, vor încerca să găsească o soluție care să le permită să-l construiască, să-l adauge în rețea și să primească o recompensă.
Dificultatea de a rescrie o rețea blockchain este că îi permite să funcționeze ca un registru pentru înregistrarea tranzacțiilor financiare. Atunci când o tranzacție apare într-un bloc care trimite monede la un portofel și au fost construite mai multe blocuri deasupra acelui bloc (confirmare), este puțin probabil ca blocul (și tranzacția) să fie suprascris.
Dacă o entitate controlează suficientă putere de hashing pentru a învinge lanțul principal, poate suprascrie (sau reorganiza) lanțul de blocuri folosind blocul „vechi” în loc de ultimul. Iată o relatare simplificată a acestui tip de atac, cunoscut și sub denumirea de atac de 51%: un atacator efectuează o operațiune pe blocul X, trimițându-l la o bursă și apoi începe să mineze un lanț paralel în mod privat (blocurile nu sunt difuzate în rețea). ). După ce se primește numărul necesar de confirmări, atacatorul schimbă monede și le retrage din schimbător. Când se fac retrageri, ei eliberează lanțul paralel, iar dacă are mai multe PoW (blocuri) decât originalul, rețeaua îl va accepta ca lanț legitim și versiune a istoricului tranzacțiilor și lanțul original prezentat (inclusiv depozitul atacatorului). ) va disparea. Atacatorul poate apoi cheltui din nou acele monede.
Deoarece minerii sunt singurii care pot adăuga direct blocuri în lanțul de criptomonede bazate pe PoW, acest lucru le oferă un rol mai mare în rularea rețelei. Pentru a accepta orice modificări convenite de regulile rețelei, modificările vor trebui să accepte majoritatea funcțiilor hash. „Soft forks” necesită destui mineri să recunoască noul set de reguli, astfel încât utilizatorii să poată face tranzacții cu așteptarea că tranzacțiile lor vor fi procesate corect și incluse în blocuri. „Hard forks” ar împărți rețeaua în două și, conform regulii general acceptate, „lanțul cu cel mai mult PoW este lanțul potrivit de urmat”, minerii ar decide care dintre ei ar fi considerat legitim.
Dovada mizei
Proof of Stake este o metodă alternativă de soluție legată de cine va putea adăuga noi blocuri și va putea verifica starea actuală a rețelei blockchain. În loc ca minerii să lupte pentru a rezolva o problemă în dovada mizei, următorul creator de bloc este determinat de un proces bazat pe numărul de monede stocate în portofele (sau „miză”). Acest proces are încredere în oricine are cea mai mare miză pentru a lua decizii responsabile pentru rețea.
Proof of Stake elimină necesitatea exploatării miniere consumatoare de energie, dar lipsa costurilor semnificative ale energiei creează o altă problemă, numită uneori „nimic în miză”. În cazul unei furci de lanț, falsificatorii PoS („forjarea” este de obicei folosită în loc de „exploatarea”) sunt recompensate pentru minerit pe ambele lanțuri, deoarece costă foarte puțin să mine pe lanțul suplimentar și pot colecta recompense pentru ambele lanțuri. lanţuri. Aceasta este o problemă pentru rețea, deoarece inițial se presupune că constă dintr-un singur lanț, iar acordul asupra stării acelui lanț unic este scopul principal al acestui mecanism de consens.
Proof of Stake are problema suplimentară a distribuirii token-ului. Minerii PoW au costuri mari (hardware, electricitate) și de obicei trebuie să vândă o parte semnificativă din monedele extrase pentru a acoperi aceste costuri. Ca urmare, multe monede extrase sunt disponibile pentru cumpărare pe piață, mai degrabă decât să fie tezaurizate de mineri. Falsificatorii Proof of Stake au costuri de operare foarte mici, așa că nu simt aceeași presiune de a vinde acele monede pe care le primesc pentru întreținerea rețelei. Falsificatorii care dețin mai multe monede tind să-și mărească cota de monede în circulație pe măsură ce colectează recompense și taxe blocate de la utilizatorii rețelei. Acest lucru a fost asemănat cu feudalismul, în care rețeaua este de fapt deținută și operată de proprietarii de monede, iar utilizatorii le plătesc chirie pentru utilizarea acesteia. Dar există și unele restricții și reguli care limitează participarea directă la Proof of Stake.
PoW/PoS hibrid
Scopul sistemelor hibride Proof of Work și Proof of Stake este de a identifica punctele forte ale abordărilor respective și de a le folosi pentru a echilibra punctele slabe ale celuilalt. Decred este una dintre puținele criptomonede care preia PoW și PoS în formele lor brute și le combină împreună pentru a crea un mecanism de consens multifactorial sau hibrid.
„Monedele Masternode” sunt, de asemenea, într-un fel, hibrizi prin faptul că au o componentă Proof of Work care servește același rol ca în Bitcoin și un rol suplimentar pentru nodurile speciale. În mod obișnuit, există o cerință obligatorie ca aceste noduri speciale să dețină o anumită cantitate de monedă pentru a demonstra că se poate avea încredere în aceștia în interesul rețelei, ceea ce este similar cu Proof of Stake. Dash este nodul principal original și numește acest model Proof of Service. Acest articol este axat pe hibrizi cu o componentă Proof of Stake și nu acoperă numeroasele monede care emulează masternodes sau Proof of Service.
Componenta PoW a Decred funcționează similar cu alte proiecte bazate pe PoW care folosesc funcția hash Blake-256. Componenta PoW a Decred și modul în care este țesută în lanț sunt unice și merită explicații suplimentare.
Pentru a participa la Proof of Stake Decred, deținătorii trebuie să-și blocheze temporar DCR pentru a cumpăra bilete. Prețul pentru un bilet individual este stabilit de un mecanism de piață, prin care sistemul se străduiește pentru un anumit număr de bilete live (40.960), dacă numărul țintă este mai mare decât prețul prețul crește, dacă este mai mic, acesta scade. Când cineva cumpără un bilet, DCR-ul pe care îl folosește este blocat (adică nu îl poate cheltui) până când biletul său este chemat pseudo-aleatoriu la vot sau până la expirarea termenului său, aproximativ 142 de zile. Acest lucru oferă un cost de oportunitate pentru PoS, conceput pentru a se asigura că alegătorii PoS au un aspect în joc și acționează exclusiv în interesul rețelei.
Participanții PoS (numiți și alegători sau părți interesate) joacă trei roluri diferite: votează pentru bloc, votează pentru modificări ale regulilor de consens și votează pentru management la nivel de proiect folosind Sistemul de propuneri Politeia. Prima dintre acestea, „votarea blocată”, este modul în care alegătorii PoS participă cel mai direct la menținerea consensului.
Votarea blocurilor
Când un miner PoW găsește un bloc valid, îl transmite în rețea, dar pentru ca acel bloc să fie considerat valid, trebuie să includă voturi din cel puțin 3 - 5 bilete alese aleatoriu. Alegătorii PoS își păstrează portofelele deschise și gata să voteze atunci când le sunt apelate biletele (sau angajează furnizorii de servicii de vot să voteze în numele lor). Când un bilet PoS este chemat pentru vot și vot, proprietarul său primește o recompensă.
Când biletele sunt ridicate, ei votează pentru a accepta sau a respinge tranzacțiile normale ale blocului anterior. Nodurile din rețea nu vor recunoaște un nou bloc ca fiind valid până când nu conține cel puțin 3 voturi. Dacă majoritatea solicitărilor de vot resping tranzacțiile din blocul anterior, acestea sunt returnate în pool-ul de memorie. Aceste tranzacții recurente includ recompense pentru mineri PoW, dar nu pentru alegătorii PoS.
Astfel, alegătorii PoS au puterea de a-i priva pe mineri de recompense fără a-și afecta propriile recompense. Acest lucru limitează capacitatea minerilor PoW de a se opune modificărilor aduse regulilor de consens ale rețelei, care sunt votate de părțile interesate. De fapt, alegătorii PoS pot respinge orice acțiune de mineri care nu le place prin adoptarea unei politici de vot „nu” atunci când este detectat un comportament rău intenționat sau ineficient, ei îi împiedică pe minerii PoW să scrie tranzacții și să primească recompense;
Acest nivel de verificare PoS crește semnificativ securitatea rețelei și rezistența acesteia la majoritatea atacurilor. O metodă obișnuită de a desfășura un atac majoritar cu cheltuieli duble este rescrierea blockchain-ului prin extragerea în secret a unui lanț alternativ, apoi eliberarea acestuia după o anumită perioadă de timp și profitând de invalidarea tranzacțiilor pe lanțul „vechi” (adică, dublarea cheltuirea resurselor). Deoarece blocurile Decred necesită intrare de la biletele selectate aleatoriu pentru a fi considerate valide și nu pot fi create de către minerii PoW până când nu au primit permisiunea, minerii nu pot mine în secret decât dacă controlează și o proporție semnificativă a biletelor live (vezi . aceste articole).
Designul hibrid PoW/PoS crește semnificativ costul atacului rețelei, deoarece există două sisteme separate pe care atacatorul trebuie să le ocolească. Componenta PoS, în special, este configurată în așa fel încât biletele să poată fi primite, dar mai degrabă încet. În fiecare bloc/interval, puteți cumpăra un număr limitat de bilete, iar cumpărarea numărului maxim al acestora duce la o creștere bruscă a prețului. În plus, odată ce aceste bilete sunt achiziționate, fondurile folosite pentru achiziționarea lor vor fi limitate în timp, expunând atacatorul la devalorizarea monedelor blocate rezultate în urma atacului.
Solicitarea ca fiecare bloc să fie votat de părțile interesate alese aleatoriu înseamnă că blockchain-ul trebuie să fie disponibil pentru toți participanții pe măsură ce este extras, sporind securitatea rețelei. Sistemul hibrid al Decred a fost conceput pentru a oferi părților interesate putere asupra minerilor PoW.
Vot pentru schimbarea consensului
Decred a decis încă de la început să facă din părțile interesate PoS forța de decizie dominantă în guvernarea blockchain. Regulile de consens includ o procedură de actualizare de ratificare, prin care orice modificare a regulilor de consens ale rețelei poate fi aplicată numai după ce aceasta a trecut prin procesul de vot. Modificările pot fi făcute numai dacă primesc aprobarea de la cel puțin 75% din tichetele de vot. Acest proces începe atunci când un anumit procent de mineri (95%) și alegători (75%) rulează software actualizat cu modificări ascunse ale regulilor. Dacă o propunere primește 75% sprijin după perioada de vot de 4 săptămâni, este acceptată, în caz contrar este respinsă, iar dacă nu are votul majoritar, începe o revotare. Dacă propunerea este acceptată, modificarea regulii va intra în vigoare în termen de o lună.
Management de proiect: Politeia
Recompensele bloc în Decred sunt distribuite între mineri PoW (60%), alegătorii PoS (30%) și Trezorerie (10%) pentru a finanța dezvoltarea de software open source care se aliniază cu obiectivele proiectului. Deținătorii de bilete au dreptul de a vota cum ar trebui cheltuit acest fond, ce funcții ar trebui adăugate și să stabilească politica utilizând platforma Politeia.
Concluzie
Deoarece alegătorii PoS primesc 30% din recompensa bloc, ei nu își pot menține cota relativă din DCR circulant prin simpla miză. Majoritatea DCR nou creat sunt trimise minerii PoW în schimbul rolului pe care îl joacă în securizarea rețelei și atenuarea problemei „nimic în miză” în sistemele PoS. Minerii trebuie de obicei să vândă o parte semnificativă din recompensele pe care le primesc pentru a-și acoperi costurile de operare, asigurându-se că există o aprovizionare suficientă de DCR pe piață.
Blockchain-ul Decred prezintă o arhitectură unică și este unul dintre cele mai notabile exemple de sistem hibrid PoW/PoS. Așa cum proiectele de consens PoS sunt un grup larg cu diferențe semnificative în interior, proiectele viitoare care utilizează abordări hibride PoW/PoS vor fi, de asemenea, unice și nu vor urma neapărat cadrul Decred.
