Алгоритмы консенсуса блокчейна и их разновидности

Эта статья написана для новичков, которые только начинают знакомиться с миром crypto. Мы хотим немного помочь вам. Как вы, возможно, уже догадались, эта статья будет о blockchain consensus algorithms.

На рынке blockchain существует множество consensus algorithms, позволяющих нам выбрать наиболее подходящий узел для подписания следующего блока. Некоторые из них хорошо известны и часто используются, например PoW algorithm, а некоторые лишь пытаются занять свое место под солнцем.

What are the consensus algorithms?

Большинство cryptocurrencies имеют blockchain, который управляется механизмом достижения консенсуса. Цель этого consensus algorithm — записывать информацию в blockchain, а также обеспечивать безопасную и эффективную работу crypto network.

Данные транзакций в cryptocurrencies записываются в blockchain и затем не могут быть изменены. Механизм консенсуса проверяет достоверность этих транзакций. Особенность этого принципа заключается в том, что подтверждение информации по каждой транзакции должно быть обеспечено 51% участников network. Consensus algorithm должен быть устроен таким образом, чтобы обеспечивать стабильную работу network.

Вот наиболее популярные разновидности blockchain consensus algorithms.

Proof-of-Work (PoW)

Благодаря Bitcoin, PoW consensus algorithm является самым известным способом подтверждения транзакций. Основная идея заключается в том, что nodes blockchain network при подтверждении транзакций выполняют сложную вычислительную работу, результат которой будет легко и быстро проверен другими nodes network.

Первый node, который полностью выполнил все необходимые вычисления, получает reward от blockchain network. Все nodes соревнуются друг с другом (увеличивая мощность вычислительных ресурсов), чтобы стать тем node, который получит reward.

Недостатки PoW consensus algorithm:

• Бессмысленные затраты энергии
• Большое количество nodes выполняют вычисления, но в реальности только один (первый) успешно завершает работу и получает reward. Это основная причина создания новых consensus algorithms.

Proof-of-Stake (PoS)

PoS — один из самых популярных consensus algorithms в blockchain network. В этом algorithm создатель следующего блока в blockchain выбирает node, у которого больший balance — количество ресурсов, таких как coins в cryptocurrency. За саму creation блока node не получает reward. Reward выплачивается за transaction.

Возможные варианты выбора node:

• случайным образом из наиболее «rich» nodes;
• случайным образом из самых старых nodes.

Недостатки PoW consensus algorithm:

• Мотивация к концентрации средств, что может привести к централизации network.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

DPoS — одна из разновидностей Proof-Of-Stake consensus algorithm, в которой blocks подписываются выбранными представителями. Владельцы крупнейших balances выбирают своих представителей, каждый из которых имеет право подписывать blocks в blockchain network. Каждый представитель, набравший один или несколько процентов всех голосов, проходит в Council. Из сформированного «Board of Directors» выбирается (по кругу) следующий представитель, который подпишет следующий block. В случае, если по какой-либо причине представитель пропустил свою очередь подписания, он лишается делегированных votes и покидает «Board of Directors», после чего на его место выбирается следующий наиболее подходящий кандидат.

Владельцы balances, делегирующие votes, никоим образом не теряют над ними контроль, так как в любой момент могут withdraw их у представителя.

Leased Proof-of-Stake (LPoS)

LPoS — еще одна модификация Proof-of-Stake algorithm. Она поддерживается только платформой Waves. В рамках этого algorithm любой user имеет возможность передать свой balance в аренду mining nodes, а эти mining nodes — делиться частью прибыли с users. Этот consensus algorithm позволяет получать доход от mining activities без использования самого mining.

Proof-of-Importance (PoI)

PoI — это consensus algorithm, который использовала blockchain platform NEM. Значимость каждого user в NEM network определяется суммой средств, доступных ему на балансе, и количеством транзакций, совершенных с/на его wallet. В отличие от более привычного PoS, который учитывает только balance доступных средств user, PoI учитывает и сумму средств, и активность user в blockchain network. Такой подход побуждает users не только hodl funds, но и активно использовать их.

Proof-of-Authority (PoAuthority)

PoA consensus algorithm выделяется среди других algorithms тем, что в нем вообще не требуется mining, как в случаях PoW или PoS. В blockchain network, основанной на PoA, все transactions и blocks проверяются через approved accounts (validators). Проведение transactions и создание blocks происходит автоматически с использованием вычислительной мощности validator.

Отрицательный момент использования PoA consensus algorithm:

•  Как ясно из описания –  ключевыми фигурами являются validators, что приводит к централизации. Вероятно, в некоторых случаях, в private networks и при помощи полностью (насколько это возможно) trusted accounts, это имеет смысл.