Привет, это команда «Шард». Блокчейн-сети удается сохранять безопасность и доверие среди участников, несмотря на децентрализованную структуру. В основе этого лежит механизм консенсуса. В статье разберемся, как именно он работает и какие разновидности существуют.
Консенсус — это соглашение участников децентрализованной сети о правилах, которые позволяют передавать ценность без участия централизованного органа. Эта задача не уникальна для блокчейнов: подобные решения существуют и в других распределенных системах, например, в NoSQL базах данных.
В блокчейне консенсус обеспечивает доверие между участниками без необходимости в посредниках. Поэтому для успешной работы блокчейн-систем важно понимать, как работают различные механизмы консенсуса, их особенности и подходящие области применения.
В централизованных системах решения принимает один орган, тогда как в децентрализованных сетях, таких как блокчейн, нет единого управляющего. Здесь все участники должны прийти к соглашению о правилах и порядке записи транзакций. Механизм консенсуса помогает координировать их действия, обеспечивая работу и надежность сети.
Алгоритм консенсуса имеет несколько ключевых свойств:
- Устанавливает требования к валидаторам (участникам сети), которые подтверждают транзакции, включая их участие ресурсами и мощностями.
- Валидаторы получают комиссии за обработанные ими транзакции.
- Система должна быть прозрачной, позволяя любому участнику перепроверять данные.
- Алгоритм обладает отказоустойчивостью, что позволяет сети функционировать даже если небольшая часть участников не следует правилам.
Отказоустойчивость связана с задачей Византийских генералов, которая подразумевает необходимость согласования решений в условиях, когда некоторые участники могут действовать в своих интересах.
Задача алгоритмов консенсуса описывает ситуацию, в которой два генерала должны согласовать время атаки, но между ними находится вражеское войско. Каждый генерал посылает гонца, чтобы донести сообщение, но гонец может быть захвачен, и тогда информация не дойдет. Даже если один генерал получает сообщение, он не может быть уверен, что ответ будет доставлен безопасно. В этом контексте задача оказывается нерешаемой.
Позже в задачу добавили важные элементы:
а) количество генералов увеличилось с двух до нескольких;
б) генералы могут лгать и быть предателями;
в) каждый генерал командует своим войском, но общие указания поступают от верховного главнокомандующего.
Для достижения консенсуса все генералы и их подчиненные должны прийти к единому решению. Алгоритм консенсуса основывается на мнении большинства, которое видят подчиненные.
Задача «Византийских генералов» связана с тем, как достичь согласия в децентрализованной системе, где есть возможность присутствия злоумышленников. В блокчейн сетях решение этой задачи обеспечивает надежность механизма консенсуса, который предотвращает такие атаки, как двойная трата — когда одни и те же средства отправляются разным участникам.
Протоколы консенсуса помогают узлам сети синхронизироваться и согласованно подтверждать транзакции, гарантируя, что они законны и могут быть добавлены в блокчейн. Без такого алгоритма, автоматически проверяющего и подтверждающего транзакции, надежное функционирование децентрализованных сетей было бы невозможно.
Типы механизмов консенсуса
Существует множество механизмов консенсуса, используемых в различных блокчейн-системах, каждый из которых отличается своими характеристиками в зависимости от требований к безопасности, скорости транзакций и сложности реализации. Каждый из этих механизмов имеет свои сильные и слабые стороны. Рассмотрим наиболее популярные из них:
- Proof of Work (Доказательство работы)
Это метод консенсуса, при котором право добавить новый блок в блокчейн определяется долей криптовалюты, находящейся у валидатора. Владельцы криптовалюты блокируют свои средства в кошельке для участия в стейкинге, и чем больше их доля, тем выше вероятность выбора их блока. За это они получают часть комиссий с транзакций. Этот метод используется в сетях Ethereum и Solana.
- Proof of Stake (Доказательство доли)
Это механизм консенсуса, при котором выбор следующего блока для добавления в блокчейн зависит от количества криптовалюты, которое валидатор готов «заморозить» в сети. Валидаторы, хранящие крупные суммы на своем счету, получают больший шанс быть выбраны для подтверждения блока и, соответственно, заработка на комиссиях за транзакции. Этот подход используется в таких сетях, как Ethereum и Solana.
Существует множество споров о преимуществах и недостатках Proof of Stake по сравнению с другими механизмами консенсуса. Специалисты продолжают обсуждать, какой из них более эффективен и безопасен для блокчейн-сетей.
Между PoW и PoS существуют разногласия, так как у обоих есть свои преимущества и недостатки, которые активно обсуждаются специалистами.
Существуют и другие механизмы консенсуса, такие как доказательство активности, репутации, сжигания, мощности, истекшего времени и доказательство исторических событий. Мы планируем подробнее рассмотреть их в одном из следующих материалов.
Каждый метод имеет свои плюсы и минусы. Несмотря на то что доказательства работы и доли являются наиболее популярными, некоторые блокчейн-сети используют несколько механизмов одновременно.
Механизмы консенсуса играют ключевую роль в работе блокчейнов, проверяя транзакции без участия централизованных структур. Они обеспечивают интересы большинства участников сети и создают отказоустойчивую среду, где честность гарантируется технологией, а данные остаются неизменными и защищенными.
***
Обо всех случаях, связанных с конкретными адресами криптовалюты и рассматриваемыми рисками, Вы можете сообщить на сайте в разделе «Сообщить о подозрительном адресе», чтобы уберечь других пользователей от рисков взаимодействия с такими адресами и их владельцами.