Blockchain-teknologiens decentrale distribuerede netværk skaber et system uden korruption og tilbyder højere sikkerhed, gennemsigtighed og uforanderlighed: det ved du allerede! Men har du nogensinde spurgt dig selv, hvordan et system uden en central myndighed styres, eller hvordan beslutninger om transaktioner bliver verificeret?
Et af blockchain-teknologiens vigtigste løfter er et tillidsløst peer-to-peer-system, hvor et fællesskab hjælper med at verificere, om transaktioner er ægte. Men har du nogensinde spekuleret på præcis, hvordan det sker? Nå, forskellige blockchains bruger forskellige metoder, der kaldes blockchain-konsensusalgoritmer.
Også kendt som konsensusprotokoller, er disse algoritmer sæt af regler, som netværkene fungerer igennem. Hvis det lyder interessant, kan du læse vores omfattende guide for at finde ud af, hvad blockchain-konsensusalgoritmer er, deres mål, hvordan de fungerer og forskellen mellem de to mest populære, der er i brug i dag.
Indholdsfortegnelse
Sådan fungerer blockchains
Blockchain er et system til registrering af information, som ikke kan ændres eller hackes ind. Også kaldet Distributed Ledger Technology (DLT), blockchain bruger decentralisering kryptografisk hashing til at skabe en sikker og gennemsigtig historie af digitale aktiver.
Mens blockchain kører på et mere komplekst system, forklarer analogien på en eller anden måde, hvordan det fungerer – den nemmeste illustration af, hvordan blockchain fungerer, er Google Doc. Du kan dele og distribuere dokumenter, der er oprettet via Google Docs, inden for et team i stedet for at kopiere og overføre dem.
Google Docs bruger en decentral distributionskæde, der gør det muligt for alle teammedlemmer at få adgang til dokumentet samtidigt. Alle ændringer foretaget på dokumentet registreres i realtid og er gennemsigtige, da intet medlem er låst ude.
Hver blok i kæden af blokke bærer flere transaktioner. Hver gang en bruger tilføjer en ny transaktion på blockchain, bliver transaktionsposten tilføjet til alle deltagerreskontro.
På samme måde, når en bruger ændrer en blok i kæden, bliver det tydeligt for alle deltagende computere, at der er foretaget en ændring. Enhver hacker, der har til hensigt at ødelægge systemet, vil skulle ændre alle blokke i kæden på tværs af hver distribueret version af kæden.
Hvad er en Blockchain-konsensusmekanisme?
En konsensusmekanisme er en formel, hvorved enhver gruppe mennesker uden en overordnet central myndighed træffer beslutninger og sikrer overholdelse af aftaler. En blockchain-konsensusalgoritme refererer til den proces, hvorigennem brugere eller peers inden for et blockchain-netværk opnår en fælles aftale eller konsensus om blockchains realtidstilstand.
Konsensusprotokollen gør det muligt for blockchain-netværket at opnå pålidelighed og skabe tillid mellem forskellige noter, udover at garantere sikkerheden i den distribuerede hovedbog. En konsensusalgoritme bliver en integreret del af enhver blockchain-app eller DApps-projekt inden for blockchain.
Blockchain-konsensusmekanismer er generelt ansvarlige for følgende tre ting:
- De sikrer, at den næste blok i kæden er den eneste rigtige version af sandheden.
- De forhindrer ondsindede angribere i at opnå 51 % hash-kraft og tilrane sig systemet og med succes forgrene kæden.
- De garanterer pålideligheden af et netværk, herunder flere noder, hvilket er blandt de vigtigste aspekter, da det bekræfter netværkets integritet. Det mest kritiske element i konsensusmekanismer er at sikre, at brugerne ikke bruger den samme kryptovaluta to gange (dobbelt forbrug).
Andre finansielle tjenesteudbydere som kredit- og betalingskortselskaber opererer ikke med konsensusmekanismer, da virksomhederne i modsætning til blockchain-virksomheder kontrollerer deres netværk. Systemet sender oplysningerne til en central database, når du bruger deres kreditkort. Kreditkortbrugere mener, at virksomheder kan beskytte både deres data og processen med deres respektive ordrer under transaktioner.
Da kun kreditkortselskabet kontrollerer hele sit netværk, forbeholder de sig retten til at fortryde eller censurere enhver transaktion. Udover retten til censur og deres manglende evne til at løse tvister, er de fleste centraliserede databaser meget modtagelige for risikoen for hacking og korruption.
Gå ind i blockchain og kryptovalutaernes æra; det blev muligt at udføre peer-to-peer-transaktioner, der er troværdige, uforanderlige og sporbare inden for et decentraliseret netværk. Da der ikke er nogen central eller overordnet autoritet inden for sådanne netværk til at håndhæve overholdelse af de etablerede regler, sikrer de forskellige former for blockchain-konsensusalgoritmer, at alle deltagere i netværket er enige med og spiller efter reglerne.
Mål for Blockchain-konsensusmekanismer
Følgende er blandt de primære mål for blockchain-konsensusmekanismer.
#1. Samlet aftale
At opnå en samlet aftale er et af hovedformålene med konsensusmekanismen. Protokollerne indlejret i blockchains distribuerede netværk sikrer, at alle de data, der indtastes under processen, er sande og nøjagtige, og at hovedbogens status forbliver opdateret. Som et resultat kan brugere handle uden nødvendigvis at opbygge tillid til deres jævnaldrende.
#2. Skab et fælles økonomisk incitament
Da blockchain er et tillidsløst system, der regulerer sig selv, skal alle deltageres interesser afstemmes. I en sådan situation belønner en blockchain-konsensusalgoritme dem, der står på grænsen og straffer de dårlige aktører, mens de regulerer økonomiske incitamenter.
#3. Retfærdighed og retfærdighed
Konsensusprotokoller sikrer, at alle interesserede brugere kan deltage i netværket ved at bruge det samme grundlæggende. Som et resultat retfærdiggør det decentraliseringen og open source-aspekterne af blockchain-systemet.
#4. Fjern fejl
Konsensusmekanismemetoden sikrer også, at blockchainen er konsistent, pålidelig og fri for fejl, hvilket betyder, at systemet til enhver tid kan arbejde uafhængigt, herunder ved fejl og trusler.
Typer af Blockchain-konsensusalgoritmer: Bevis for arbejde vs. bevis for indsats
Der er adskillige konsensusalgoritmer inden for blockchain-økosystemet, og mange flere er stadig under udvikling. Derfor skal enhver bruger eller iværksætter være bekendt med funktionerne i de forskellige konsensusmekanismer og vide, hvordan man identificerer dårlige. Efter at have lært det grundlæggende i blockchain-konsensusalgoritmer, er det tid til at opdage styrkerne og svaghederne ved de to mest populære konsensusmetoder.
Proof of Work (PoW) og Proof of Stake (PoS) er de mest udbredte blockchain-konsensusmetoder. Begge regulerer processen, hvorigennem peer-to-peer-transaktioner verificeres og tilføjes til en blockchains offentlige distribuerede hovedbog uden en central myndighed. At kende forskellene mellem PoW vs. PoS kan hjælpe dig med nemt at evaluere kryptoerne i din portefølje.
Hvad er bevis for arbejde (PoW)?
Proof of Work-konsensusmetoden debuterede i begyndelsen af 1990’erne for at håndtere e-mail-spam. Tanken bag det var, at en computer skulle udføre en lille mængde arbejde, før den kunne sende en e-mail. Selvom arbejdet skulle være trivielt for enhver, der sender en legitim e-mail eller to, krævede det enorme mængder af ressourcer og computerkraft for alle, der havde til hensigt at sende masse-e-mails. Bitcoins skaber Satoshi Nakamoto var den første person til at anvende digital pengeteknologi i Bitcoins hvidbog.
en. Blockchain bestilling
Du ved allerede, at en blockchain er lavet af en række blokke, der repræsenterer grupper af transaktioner, der er justeret kronologisk. Den første blok i proof of work-based blockchain er hårdkodet ind i softwaren og kaldes blok 0 eller Genesis-blokken. Mens den første blok ikke refererer til tidligere blokke, skal alle andre blokke, der kommer ind i blockchainen, referere til tidligere blokke. Hver bærer en kopi af den opdaterede hovedbog.
b. Energiforbrug
Provision of Work-algoritmen bruger et konkurrencedygtigt kapløb til at afgøre, hvem blandt deltagerne (cryptocurrency-minearbejdere) kan justere hovedbogen. Minearbejdere skal bruge beregningsenergi for at kvalificere sig til at foreslå gyldige blokke i overensstemmelse med netværkets regler.
Computere, der kører Bitcoin-softwaren, kendt som noder, validerer transaktioner, forhindrer dobbeltforbrug og bestemmer, om en foreslået blokering skal slutte sig til kæden. Bitcoin-minearbejdere konkurrerer mod hinanden for at få chancen for at skabe en ny blok ved at løse komplekse matematiske summer gennem en proces kaldet hashing. De matematiske problemer er svære at løse, men netværket kan nemt verificere den rigtige løsning.
c. Deltagelse
PoW-konsensusmetoden kombinerer beregningskraft med kryptografi for at skabe konsensus og validere transaktioner registreret i blockchain. Minearbejdere, der deltager i hashing-processen, skal generere det korrekte svar på det matematiske problem for at kvalificere sig til at tilføje en ny blok til kæden.
De deltagende minearbejdere vil gætte en række pseudorandom-tal, som, når de kombineres med informationen i blokken og føres gennem en hash-funktionscomputer, skal levere en løsning, der matcher de forudsætninger, som algoritmen har sat på forhånd.
Når et svar er afledt, udsender systemet den vindende hash til netværket, så andre minearbejdere kan bekræfte dens gyldighed. Hvis de andre minearbejdere bekræfter hashen, vil blokken blive tilføjet til blockchain, og den succesfulde minearbejder modtager kompensation via blokbelønningen.
d. Belønningsfordeling
Den person, der miner en blok, der accepteres som gyldig inden for netværket, modtager en blokbelønning, normalt en ny kryptovaluta. For kryptovalutaer som Bitcoin reducerer blockchain systematisk blokbelønningsbeløbet, efter at et givet antal blokke er blevet oprettet for at holde den samlede mængde af midler begrænset og deflationær.
Hvad er Proof of Stake (PoS)?
Proof of Stake (PoS) konsensusmetoden er en ændring af PoW, der debuterede i 2012. I stedet for udelukkende at stole på computere, der konkurrerer mod hinanden om at skabe den korrekte hash, er formålet med en PoS konsensusprotokol at tillade deltagelse gennem ejerskabet af den bestemte kryptovaluta. Målet var primært at håndtere PoW’s høje energiforbrug for at bestemme blockchain-bestilling.
PoS-algoritmen bruger et forudbestemt sæt af faktorer til pseudo-tilfældigt at vælge en node blandt mønteejere til at foreslå den næste blok til blockchain. Det er den valgte nodes rolle at verificere gyldigheden af transaktioner inden for en blok ud over at signere og foreslå blokken til blockchain til validering.
en. Blockchain bestilling
Ligesom PoW-mekanismen består PoS-konsensusmetoden af en række blokke, der er justeret kronologisk. Den første blok i en PoS-baseret blockchain er også hårdkodet ind i genesis-bloksoftwaren. Alle efterfølgende blokke, der tilføjes til blockchain, skal referere til den forrige blok og bære en hel kopi af den opdaterede hovedbog. I modsætning til PoS-metoden konkurrerer deltagende noder dog ikke om at blive udvalgt til at tilføje blokke. Som et resultat bliver nye blokke normalt smedet eller præget i stedet for udvundet.
b. Energiforbrug
PoS-baserede blockchains er berømte for at bruge et energieffektivt system til at bestemme, hvem der kan foreslå nye blokke og er ikke afhængige af højt energiforbrug og computerkraft. Tilhængere af PoS-konsensusmekanismen regner det som en miljøvenlig mekanisme, hvor en individuel node får tildelt opgaven med at skabe nye blokke i stedet for at konkurrere mod hinanden.
Fordi PoW-mining og PoS-mining begge kræver energiforbrug, er minedrift og minedriftsknudepunkter motiverede til at bruge den billigste form for elektricitet som muligt, som oftest kommer fra vedvarende ressourcer såsom vandkraft, vind eller sol frem for drivhusemissionskilder som kul.
Mens PoS-minearbejdere kun kræver en aktiv internetkilde, som kræver en lille mængde energi, skal PoW-minearbejdere på den anden side anskaffe sig specialiseret hardware (GPU’er), mineudstyr og andre dyre enheder for at have en chance for at producere en blok.
c. Deltagelse
For at deltage i PoS-konsensusmetoden og have en chance for at blive udvalgt til at tilføje blokke til kæden, skal en bruger satse eller låse en bestemt mængde af blockchains tokens i en bestemt smart kontrakt. Din chance for at blive udvalgt til at deltage er bestemt af mængden af kryptovaluta du satser.
Brugere, der handler ondsindet eller overtræder de fastsatte regler, kan ende med at miste deres indsats som straf. PoS-algoritmen anvender adskillige andre bestemmende faktorer for at undgå kun at favorisere de rigeste noder, hvoraf nogle inkluderer ren randomisering eller antallet af gange, en node har satset mønter.
d. Belønningsfordeling
Ligesom PoW-konsensusmekanismen bliver brugere, der med succes foreslår en gyldig blok, belønnet med en blokbelønning, med henvisning til blockchains kryptovaluta. Ikke desto mindre, da mønteejerskab bestemmer valget, tilbyder nogle kryptovalutabørser indsatstjenester ved at placere indsatser på brugernes vegne i bytte for regelmæssige udbetalinger.
PoW vs. PoS: Hvor hører fremtiden hjemme?
Vores dom af beviset på arbejde vs. beviset på spil blockchain konsensusalgoritmer er, at begge arbejder forskelligt for at opnå det samme formål. Men da beviset for indsats stadig er relativt nyt på markedet, kan det være uretfærdigt at dømme, hvem af dem der er den direkte vinder.
PoW har været den traditionelle konsensusmekanisme i de fleste originale blockchains som Bitcoin og Ethereum. Ethereum er dog i gang med at vedtage en ny PoS-protokol i et forsøg på at fremvise potentialet i den nye konsensusmetode.
PoW-konsensusmekanismen har udstået tidens prøve og har bevist sig selv som en måde at sikre en blockchain på. Det påvirkede dog netværkets skalerbarhed negativt, hvilket påvirker transaktioner negativt. I disse dage får enkeltpersoner sjældent en chance for at mine, da store centraliserede mineorganisationer med enorm computerkraft har overtaget det, hvilket gør de tilknyttede omkostninger uholdbare.
PoS-algoritmen er på den anden side mere energieffektiv, og netværkene under den nyder godt af højere skalerbarhed og mere effektive transaktioner. Mekanismen giver dog mindre sikkerhed for de kryptovalutaer, som deltagerne satser.
Konklusion
PoS kom ind for at løse fejl, der er iboende i PoW-mekanismen, og selvfølgelig trives på energieffektivitetssiden. Begge blockchain-konsensusalgoritmer kan dog være til stede i en overskuelig fremtid, i betragtning af at Bitcoin sidder fast med PoW, mens Ethereum graviterer mod PoS.
Du kan også være interesseret i at læse om blockchain noder.