Blockchain konsensuksella tarkoitetaan lohkoketjuverkoston osallistujien välistä sopimusta lohkoketjun nykytilasta. Tämä konsensusmekanismi on kriittinen lohkoketjuteknologian turvalliselle toiminnalle ja on perusta verkkoon kohdistuvalle luottamukselle.
Lohkoketjuteknologiassa käytetään usean tyyppisiä konsensusalgoritmeja, joista jokaisella on ainutlaatuiset ominaisuudet ja kompromissit. Katsotaanpa yleisimmin käytettyjä konsensusalgoritmeja ja selitetään, mikä tekee niistä ainutlaatuisia.
Todistus työstä (PoW)
Proof of Work on alkuperäinen lohkoketjuteknologiassa käytetty konsensusalgoritmi, joka toteutettiin ensimmäisen kerran Bitcoin-lohkoketjussa. PoW:ssa osallistujat kilpailevat vaikean matemaattisen pulman ratkaisemisesta, ja ensimmäisenä ratkaiseva saa lisätä seuraavan lohkon lohkoketjuun. Tätä prosessia kutsutaan kaivostoiminnaksi, ja kaivostyöntekijä palkitaan tietyllä määrällä rahakkeita ponnisteluistaan.
edut:
• PoW on turvallinen ja se on osoittautunut luotettavaksi konsensusmekanismiksi vuosien ajan.
• Se kestää 51 % hyökkäyksiä, joissa yksi entiteetti hallitsee yli 50 % kaivosvoimasta ja voi manipuloida lohkoketjua.
Haitat:
• PoW on energiaintensiivinen ja vaatii paljon laskentatehoa, mikä johtaa suureen hiilijalanjälkeen ja korkeisiin kustannuksiin kaivostyöläisille.
• Verkko voi olla hidas ja ruuhkainen, mikä johtaa korkeisiin transaktiomaksuihin ja hitaisiin vahvistusaikoihin.
Vakuutustodistus (PoS)
Proof of Stake (PoS) on vallankumouksellinen konsensusmekanismi, jonka avulla blockchain-verkko voi päästä yhteisymmärrykseen tapahtumista ilman intensiivistä laskentatehoa. Ajattele sitä oikeudenmukaisempana ja kestävämpänä vaihtoehtona työtodistukselle (PoW). PoSissa validaattorit valitaan vahvistamaan tapahtumat verkossa omistamiensa panosten määrän perusteella. Mitä suurempi panos validaattorilla on, sitä suurempi on mahdollisuus, että hänet valitaan vahvistamaan tapahtumalohko. Tämä tarkoittaa, että toisin kuin PoW, jossa validointi perustuu laskentatehoon, PoS-validointi perustuu omistajuuteen.
edut
• PoS on paljon energiatehokkaampi kuin PoW, mikä vähentää osallistujien hiilijalanjälkeä ja kustannuksia.
• Tapahtumat käsitellään paljon nopeammin ja edullisemmin kuin PoW.
Haitat
• PoS on alttiina "Nothing at Stake" -hyökkäyksille, joissa validoijilla ei ole kannustinta toimia rehellisesti, koska he eivät menetä mitään osallistumalla hyökkäykseen.
• Se on myös herkkä keskittämiselle, jossa pieni ryhmä osallistujia hallitsee suurta osaa panostetuista tokeneista ja siten hallitsee merkittävästi verkkoa.
Delegoitu vaakatodistus (DPoS)
Delegated Proof of Stake (DPoS) on muunnelma Proof of Stake (PoS) -konsensusmekanismista, jota käytetään joissakin lohkoketjuverkoissa. DPoS-järjestelmässä tokenin haltijat äänestävät rajoitetun määrän delegaatteja, jotka ovat vastuussa tapahtumien validoinnista ja uusien lohkojen lisäämisestä lohkoketjuun.
edut
• DPoS on nopeampi ja tehokkaampi kuin PoW ja PoS, ja tapahtuman käsittelyajat mitataan sekunneissa.
• Se on demokraattisempi kuin PoS, koska sidosryhmät valitsevat todistajat, mikä tekee verkostosta hajautetumpaa.
Haitat
• Se on edelleen herkkä keskittämiselle, koska todistajat voivat muodostaa kartelleja ja tehdä salaista yhteistyötä verkoston hallitsemiseksi.
• DPoS voi myös olla alttiina sensuurille, koska todistajilla on valta estää tapahtumia, mikä voi johtaa verkon sensuuriin.
Bysanttilainen vikatoleranssi (BFT)
Byzantine Fault Tolerance (BFT) on termi, jota käytetään hajautetuissa järjestelmissä kuvaamaan järjestelmän kykyä toimia oikein, vaikka jotkin sen komponentit ovat viallisia tai vaarantuneet. Lohkoketjuteknologian yhteydessä BFT viittaa lohkoketjuverkoston kykyyn päästä yksimielisyyteen tapahtumista, vaikka jotkin sen solmuista toimivat haitallisesti tai epäonnistuvat.
On olemassa useita erilaisia algoritmeja, joita voidaan käyttää BFT:n saavuttamiseen lohkoketjuverkossa, mukaan lukien Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) ja Delegated Bysantine Fault Tolerance (DBFT). Nämä algoritmit käyttävät erilaisia tekniikoita, kuten äänestämistä ja replikointia, päästäkseen yksimielisyyteen tapahtumista jopa viallisten tai vaarantuneiden solmujen läsnä ollessa.
edut
• BFT on nopea ja tehokas, ja tapahtumat vahvistetaan reaaliajassa.
• Se on turvallinen ja joustava, koska se kestää jopa kolmanneksen verkon osallistujista epäonnistumisen ja säilyttää silti konsensuksen.
Haitat
• BFT soveltuu vain luvallisiin blockchain-verkkoihin, koska kaikkien osallistujien tulee olla tunnettuja ja luotettuja.
• Se on alttiina sensuurille, koska osallistujat, joilla on merkittävä äänivalta, voivat estää tapahtumia ja manipuloida verkkoa.
Muita suosittuja blockchain-konsensusmekanismeja ovat:
Todistus toiminnasta (PoA)
Proof of Activity (PoA) on hybridi konsensusmekanismi, joka yhdistää sekä Proof of Work (PoW) että Proof of Stake (PoS) elementit lohkoketjuverkon turvaamiseksi. PoA:ssa lohkot luodaan louhinnan (PoW) ja stakerien (PoS) validoinnin yhdistelmällä. Prosessin PoW-osassa kaivostyöläiset ratkaisevat monimutkaisia matemaattisia ongelmia liiketoimien vahvistamiseksi ja niiden lisäämiseksi lohkoketjuun. PoS-osaan kuuluu panostajia, joilla on tietty määrä verkon tunnuksia ja jotka vahvistavat kaivostyöläisten tuottamat lohkot.
Todistus merkityksestä (PoI)
Proof of Importance (PoI) on konsensusmekanismi, jota käytetään joissakin lohkoketjuverkoissa määrittämään, millä solmuilla on oikeus vahvistaa tapahtumat ja lisätä ne lohkoketjuun. Toisin kuin Proof of Work (PoW) ja Proof of Stake (PoS), PoI ottaa huomioon laskentatehon tai token-omistusten lisäksi myös muita tekijöitä, jotka osoittavat solmun tärkeyden verkolle. PoI:ssa kullekin solmulle annetaan tärkeyspistemäärä, joka ottaa huomioon erilaisia tekijöitä, kuten solmun hallussa olevien merkkien määrän, solmun tekemien tapahtumien tiheyden ja arvon sekä verkon yleisen toiminnan. Solmut, joilla on korkeammat arvopisteet, valitaan todennäköisemmin vahvistamaan tapahtumia ja lisäämään lohkoja lohkoketjuun.
Kapasiteettitodistus (PoC)
Proof of Capacity (PoC) on konsensusmekanismi, jota käytetään joissakin lohkoketjuverkoissa tapahtumien validointiin ja niiden lisäämiseen lohkoketjuun. Toisin kuin Proof of Work (PoW) ja Proof of Stake (PoS), jotka perustuvat vastaavasti laskentatehoon ja tunnukseen, PoC käyttää solmun kiintolevytilaa määrittääkseen sen kyvyn vahvistaa tapahtumia. PoC:n tärkein etu on, että se vähentää energiankulutusta PoW:hen verrattuna, koska se luottaa ennemminkin tallennustilaan kuin laskentatehoon. Tämä kuitenkin tekee PoC:sta myös haavoittuvamman keskittämiselle, koska solmuilla, joilla on suurempi kiintolevykapasiteetti, voi olla etua pienempiin solmuihin verrattuna.
Todiste palamisesta (PoB)
Proof of Burn (PoB) on konsensusmekanismi, jota käytetään joissakin lohkoketjuverkoissa tapahtumien validointiin ja niiden lisäämiseen lohkoketjuun. PoB:ssa solmut "polttavat" tai tuhoavat tietyn määrän tokeneita ja poistavat ne tehokkaasti kierrosta osoittaakseen sitoutumisensa verkkoon ja lisätäkseen mahdollisuuksiaan tulla valituiksi tapahtumien vahvistamiseen. PoB:n ideana on, että solmut, jotka ovat valmiita uhraamaan tunnuksensa verkon turvaamiseksi, ovat todennäköisemmin rehellisiä ja luotettavia. Kun solmu polttaa tokeneita, se saa suhteellisen määrän "kaivosvoimaa", joka määrittää sen mahdollisuudet tulla valituksi vahvistamaan tapahtumia ja lisäämään lohkoja lohkoketjuun.
Bottomline
Konsensuksen käsite on olennainen osa minkä tahansa lohkoketjujärjestelmän. Eri konsensusmekanismeilla, kuten Proof of Work, Proof of Stake, Delegated Proof of Stake ja muut, on ratkaiseva rooli lohkoketjuverkon turvallisuuden, hajauttamisen ja tehokkuuden varmistamisessa. Jokaisella konsensusmekanismilla on omat ainutlaatuiset piirteensä ja kompromissinsa, minkä vuoksi on tärkeää, että käyttäjät arvioivat huolellisesti vaihtoehtonsa ennen kuin valitsevat omiin tarpeisiinsa sopivan. Lohkoketjuteknologian jatkuvan kehityksen myötä on todennäköistä, että tulevaisuudessa ilmaantuu uusia ja parempia konsensusmekanismeja, jotka laajentavat entisestään hajautettujen järjestelmien mahdollisuuksia.
Lähde: https://www.cryptopolitan.com/explained-types-of-blockchain-consensus/