อัลกอริทึมฉันทามติในบล็อกเชน

เครือข่ายคริปโทเคอร์เรนซีแตกต่างกันในด้านการจัดระเบียบการทำงาน เนื่องจากมีการกระจายศูนย์ จึงจำเป็นต้องนำระบบทะเบียนแบบกระจายศูนย์มาใช้ สิ่งนี้จำเป็นเพื่อประสานธุรกรรมไปพร้อมกับหลีกเลี่ยงต้นทุนเพิ่มเติม

ในบทความนี้ เราจะมุ่งเน้นไปที่ อัลกอริทึมบล็อกเชนยอดนิยม เพื่อทำความเข้าใจหน้าที่ของมันและปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัย

อัลกอริทึมฉันทามติของบล็อกเชนคืออะไร?

กลไกฉันทามติคือกระบวนการที่เพียร์ทั้งหมดของเครือข่ายบรรลุข้อตกลงร่วมกันเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของทะเบียนแบบกระจายศูนย์ ดังนั้น อัลกอริทึมฉันทามติจึงรับประกันความน่าเชื่อถือในเครือข่ายบล็อกเชน และสร้างความสัมพันธ์ที่ไว้วางใจได้ระหว่างคู่สัญญาที่ไม่รู้จักกันในสภาพแวดล้อมการประมวลผลแบบกระจาย โปรโตคอลการเจรจาช่วยให้มั่นใจว่าบล็อกใหม่แต่ละบล็อกที่ถูกเพิ่มเข้าไปในเชนของบล็อกคือเวอร์ชันความจริงเพียงหนึ่งเดียวที่โหนดทั้งหมดในเชนนั้นยอมรับ โมเดลฉันทามติของบล็อกเชนประกอบด้วยเป้าหมายเฉพาะบางประการ เช่น การบรรลุข้อตกลง ความร่วมมือ ความเท่าเทียมกันของโหนด และการมีส่วนร่วมที่จำเป็นของโหนดแต่ละตัวในกระบวนการเจรจา ดังนั้น อัลกอริทึมฉันทามติจึงมุ่งหาข้อตกลงร่วมที่เป็นประโยชน์ต่อทั้งเครือข่าย นอกจากนี้ อัลกอริทึมนี้ยังทำหน้าที่ดังนี้:

• ความถี่ในการสร้างบล็อก;
• หลีกเลี่ยงความเสี่ยงที่จะมีการตัดเงินเพิ่มเติม;
• ตรวจสอบข้อมูลในบล็อก

พูดง่ายๆ คือ อัลกอริทึมฉันทามติช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในเครือข่ายแบบกระจายศูนย์ ยิ่งไปกว่านั้น หน้าที่ของกลไกนี้คือการสร้างเงื่อนไขที่เป็นประโยชน์ร่วมกันสำหรับผู้เข้าร่วมทุกคน

อัลกอริทึมฉันทามติ: มุมมองต่างๆ

เหรียญดิจิทัลถูกพัฒนาบนบล็อกเชนที่หลากหลาย อัลกอริทึมฉันทามติก็แตกต่างกันไปในแต่ละบล็อกเชนเช่นกัน

มากกว่า 90% ของตลาดคริปโทเคอร์เรนซีอิงอยู่กับอัลกอริทึมหลักที่ประสานกัน 3 แบบ:

Proof of Work (PoW)

Proof of Stake (PoS)

Delegated Proof of Stake (DPoS)

อย่างไรก็ตาม เราจะพิจารณาไม่เพียงแต่กลไกพื้นฐานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลไกอื่นๆ ที่แม้จะยังไม่ถูกนำไปใช้โดยหลายโปรเจกต์ แต่ก็น่าสนใจอย่างยิ่งในการศึกษา และอาจมีบทบาทสำคัญในอนาคตของเรา

1. Proof of Work (PoW)

อัลกอริทึมฉันทามตินี้ใช้เพื่อคัดเลือกนักขุดที่จะสร้างบล็อกถัดไปในเชน Bitcoin, Litecoin และยักษ์ใหญ่รายอื่นๆ อีกมากมายในอุตสาหกรรมบล็อกเชนใช้ PoW ในการทำงาน แนวคิดหลักของอัลกอริทึมนี้คือการแก้ปัญหาคณิตศาสตร์เชิงสุ่มที่ซับซ้อนซึ่งสร้างโดยบล็อกเชนและประกาศผลเฉลย คุณลักษณะของอัลกอริทึมนี้คือความซับซ้อนของการแก้ปัญหา แต่สามารถตรวจสอบซ้ำได้อย่างง่ายดาย ปริศนาทางคณิตศาสตร์นี้ต้องใช้พลังการประมวลผลจำนวนมาก ดังนั้นโหนดที่แก้ปริศนาได้ก่อนคนอื่นจึงมีสิทธิ์สร้างบล็อกถัดไป PoW มุ่งทำให้การโจมตีเครือข่ายมีต้นทุนสูงเกินไปและต้องใช้ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานสูง เนื่องจากนักขุดใช้พลังงานเพื่อให้บริการด้านการวัดและความปลอดภัยของเครือข่าย ข้อเสียของกลไกนี้คือการขยายตัวรองรับที่จำกัดและอัตราการประมวลผลธุรกรรมต่ำ

2. Proof of Stake (PoS)

บางทีนี่อาจเป็นทางเลือกที่พบได้บ่อยที่สุดแทน PoW: แม้แต่ Ethereum ก็เพิ่งย้ายจากฉันทามติแบบ PoW ไปเป็น PoS ในอัลกอริทึมฉันทามติประเภทนี้ แทนที่จะ ลงทุนในอุปกรณ์ราคาแพงเพื่อแก้ปริศนาที่ซับซ้อน เหล่าที่เรียกว่า validators จะลงทุนในเหรียญของเครือข่าย โดยล็อกเหรียญส่วนหนึ่งของตนไว้เป็นเดิมพัน (staking) หลังจากนั้น validators ทั้งหมดจะเริ่มตรวจสอบบล็อก โดยเดิมพันกับบล็อกที่พวกเขาเชื่อว่าสามารถถูกเพิ่มเข้าไปในเชนได้ จากบล็อกจริงที่ถูกเพิ่มเข้าไปในบล็อกเชน validators ทั้งหมดจะได้รับรางวัลตามสัดส่วนของ อัตราเดิมพันของพวกเขา และอัตราของพวกเขาก็จะเพิ่มขึ้นตามลำดับ ในท้ายที่สุด เพื่อสร้างบล็อกใหม่ จะมีการคัดเลือก validator โดยพิจารณาจากสัดส่วนทางเศรษฐกิจของเขาในเครือข่าย ดังนั้นอัลกอริทึม PoS จึงจูงใจ validators ผ่านกลไกแรงจูงใจให้บรรลุฉันทามติ ข้อดีของกลไกนี้คือความสามารถในการขยายตัวที่ดีขึ้นในระดับพื้นฐานและศักยภาพในการประหยัดพลังงานเมื่อเทียบกับ PoW ข้อเสียรวมถึงความเสี่ยงของการรวมศูนย์ ซึ่งนำไปสู่ความปลอดภัยที่ลดลง Ethereum, Peercoin, Lisk, PIVX และบล็อกเชนอื่นๆ ทำงานบน PoS

3. Delegated Proof Of Stake (DPoS)

กลไก DPoS เป็นการพัฒนาต่อยอดจาก PoS แต่เป็นอัลกอริทึมฉันทามติอีกประเภทหนึ่งที่อิงกับระบบการลงคะแนนเสียง แทนที่จะเลือกโหนดแต่ละตัวแบบสุ่มเพื่อทำการตรวจสอบ ชุมชนผู้ถือโทเคนจะใช้สัดส่วนของตน (เดิมพัน) เพื่อโหวตให้กับจำนวนโหนดที่เชื่อถือได้ซึ่งถูกเลือกไว้ มักเรียกว่า delegates พวกเขามีหน้าที่ตรวจสอบธุรกรรมและดูแลเครือข่าย และได้รับรางวัลใน การแลกเปลี่ยน เป็นส่วนแบ่งของ ค่าธรรมเนียมธุรกรรม DPoS สามารถเปรียบได้กับประชาธิปไตยแบบตัวแทน — ผู้เข้าร่วมลงคะแนนเลือกตัวแทนที่เชื่อถือได้เพื่อปกป้องเครือข่ายแทนพวกเขา ผู้ลงคะแนนสามารถเปลี่ยน delegates ได้หากพวกเขากระทำการสวนทางกับผลประโยชน์ของคนส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้อง อัลกอริทึม DPoS ถูกคิดค้นโดย Dan Larimer และใช้ในโปรเจกต์ที่มีต้นกำเนิดจากแนวคิดนี้ เช่น BitShares, Steem และ EOS แต่ก็เป็นที่ต้องการในเครือข่ายอื่นๆ เช่น Tezos และ Ark เช่นกัน ข้อดีของ DPoS คือความสามารถในการขยายตัวสูงและการกระจายของเงินเฟ้อที่กว้างขึ้น (การกระจายโทเคนที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่ให้เท่าเทียมกันมากขึ้นระหว่าง validators) ส่วนข้อเสียคือความปลอดภัยไม่เพียงพอและแนวโน้มการรวมศูนย์ในเครือข่ายที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

4. Proof of Elapsed Time (PoET)

PoET เป็นหนึ่งในอัลกอริทึมฉันทามติที่ยุติธรรมที่สุด ซึ่งเลือกบล็อกถัดไปโดยใช้วิธีที่โปร่งใสและสุจริตเท่านั้น มันถูกใช้อย่างแพร่หลายในบล็อกเชนส่วนตัวและองค์กรหลายแห่ง โดยเฉพาะ Hyperledger ในอัลกอริทึมนี้ validators แต่ละตัวในเครือข่ายจะได้รับโอกาสจริงในการสร้างบล็อกของตน โหนดทั้งหมดทำสิ่งนี้โดยการรอระยะเวลาแบบสุ่ม และเพิ่มหลักฐานการรอของตนเข้าไปในบล็อก บล็อกที่สร้างขึ้นจะถูกส่งต่อไปยังเครือข่ายเพื่อให้ผู้เข้าร่วมที่เหลือพิจารณา ผู้ชนะคือ validator ที่มีค่าตัวจับเวลาน้อยที่สุดในส่วนของหลักฐาน บล็อกของ node validator ที่ชนะจะถูกเพิ่มลงในบล็อกเชน มีการตรวจสอบเพิ่มเติมในอัลกอริทึมเพื่อป้องกันไม่ให้โหนดใดโหนดหนึ่งชนะการคัดเลือกเสมอโดยการสร้างค่าตัวจับเวลาที่ต่ำที่สุด เมื่อพูดถึงข้อดี: สามารถแยกแยะประสิทธิภาพสูงและการใช้ทรัพยากรต่ำได้ ส่วนข้อเสียคือระดับความปลอดภัยต่ำและการพึ่งพาบุคคลที่สามในการพัฒนาชุดคำสั่งสำหรับโปรเซสเซอร์

5. Proof of Authority (PoA)

PoA คืออัลกอริทึมฉันทามติที่อิงกับชื่อเสียง โดยใช้คุณค่าของตัวตนและชื่อเสียงของผู้ตรวจสอบบล็อก ในเดือนมีนาคม 2017 ทีมพัฒนา Ethereum ที่นำโดย Gavin Wood เสนอ PoA เป็นทางออกสำหรับการโจมตีแบบสแปมบนเครือข่ายทดสอบ Ropstein ของ Ethereum PoA มีลักษณะคล้าย PoS แต่แทนที่จะใช้เหรียญ validators จะใช้ชื่อเสียงของตน โหนด/validators ที่เชื่อถือได้ถูกเลือกโดยผู้นำเครือข่าย ทำให้ PoA มีประโยชน์เฉพาะกับบล็อกเชนส่วนตัวเท่านั้น ใช้งานใน VeChain Thor, Microsoft Azure และอื่นๆ ข้อดี: ความเร็วธุรกรรมสูง ความสามารถในการขยายตัวสูง และต้นทุนการบำรุงรักษาเครือข่ายต่ำ ข้อเสีย: การปฏิเสธการกระจายศูนย์ และพฤติกรรมที่เป็นอันตรายที่อาจเกิดขึ้นของผู้เข้าร่วมเครือข่าย ซึ่งแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกัน

6. Proof of Capacity (PoC)

ในฉันทามติแบบ Proof of Capacity validators จะลงทุนพื้นที่บนฮาร์ดดิสก์ของตนแทนการลงทุนในอุปกรณ์ราคาแพงหรือการเผาเหรียญ ยิ่งมีวิธีตรวจสอบพื้นที่บนฮาร์ดไดรฟ์มากเท่าไร พวกเขาก็ยิ่งมีโอกาสเข้าสู่ การขุดบล็อกถัดไปและได้รับรางวัลจากบล็อกมากขึ้นเท่านั้น การใช้พื้นที่จัดเก็บแทนการประมวลผลด้วย ASICS ทำให้บล็อกเชนบน PoC ประหยัดพลังงานได้มากกว่า โปรเจกต์บน PoC ได้แก่ Filecoin, Storj และ Burstcoin ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของแนวทางนี้คือประสิทธิภาพด้านพลังงาน ส่วนข้อเสียอยู่ที่ความปลอดภัยไม่เพียงพอเนื่องจากความเสี่ยงต่อการโจมตี

นอกจากนี้ยังมีอัลกอริทึมฉันทามติอื่นๆ เช่น:

• Proof of Activity;
• Proof of Space and Time;
• Proof of Weight;
• Proof of Storage;
• Proof of Importance;
• Proof of Participation;
• Proof of History;
• Leased Proof of Stake;
• Proof of Burn;
• Practical Byzantine Fault Tolerance.

แต่ในปัจจุบัน การใช้งานของมันสามารถนับว่าเป็นกรณีเฉพาะและนวัตกรรมมากกว่า ซึ่งอาจกลายเป็นหัวข้อสำหรับบทความแยกต่างหากได้

สรุป

แต่ละอัลกอริทึมที่นำเสนอมีจุดแข็งและจุดอ่อน รวมถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ เมื่อพิจารณาในมุมนี้ จึงสมเหตุสมผลที่จะสันนิษฐานว่าพวกมันไม่ได้แข่งขันกันโดยตรง สิ่งสำคัญคือการเลือกอย่างเหมาะสมตามความต้องการของเครือข่ายธุรกิจ 

การนำ PoW ไปใช้มีความปลอดภัยและกระจายศูนย์ PoW เป็นกลไกฉันทามติที่ยอดเยี่ยมสำหรับคริปโทเคอร์เรนซี อย่างไรก็ตาม มันไม่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโซเชียลเน็ตเวิร์กและเกมบนบล็อกเชน 

ในอุตสาหกรรมบล็อกเชนที่เพิ่งเริ่มต้น สิ่งสำคัญคือต้องเดินหน้าวิจัยเพื่อค้นพบสถาปัตยกรรมบล็อกเชนใหม่ๆ กลไกฉันทามติแบบใหม่จะเปิดทางเลือกใหม่ๆ สำหรับการใช้งานบล็อกเชนและเทคโนโลยีคริปโทเคอร์เรนซีโดยเฉพาะ