Механизмы консенсуса
Термин «механизм консенсуса» часто используется в разговорной речи для обозначения протоколов «доказательство доли владения» (PoS), «доказательство выполнения работы» (PoW) или «доказательство полномочий» (PoA). Однако это лишь компоненты механизмов консенсуса, которые защищают от . Механизмы консенсуса — это полный стек идей, протоколов и стимулов, которые позволяют распределенному набору узлов согласовывать состояние блокчейна.
Предварительные требования
Для лучшего понимания этой страницы мы рекомендуем сначала прочитать наше введение в Эфириум.
Что такое консенсус?
Под консенсусом мы понимаем достижение общего согласия. Представьте себе группу людей, идущих в кино. Если нет разногласий по поводу предложенного выбора фильма, то консенсус достигнут. Если есть разногласия, у группы должны быть средства, чтобы решить, какой фильм посмотреть. В крайних случаях группа в конечном итоге разделится.
Что касается блокчейна Эфириума, этот процесс формализован, и достижение консенсуса означает, что как минимум 66% узлов в сети согласны с глобальным состоянием сети.
Что такое механизм консенсуса?
Термин «механизм консенсуса» относится ко всему стеку протоколов, стимулов и идей, которые позволяют сети узлов согласовывать состояние блокчейна.
Эфириум использует механизм консенсуса на основе доказательства доли владения (PoS), криптоэкономическая безопасность которого обеспечивается набором вознаграждений и штрафов, применяемых к капиталу, заблокированному стейкерами. Эта структура стимулов поощряет отдельных стейкеров управлять честными валидаторами, наказывает тех, кто этого не делает, и создает чрезвычайно высокую стоимость атаки на сеть.
Кроме того, существует протокол, который определяет, как выбираются честные валидаторы для того, чтобы предлагать или проверять блоки, обрабатывать транзакции и отдавать голос за свое видение вершины цепи. В редких ситуациях, когда несколько блоков находятся в одной и той же позиции рядом с вершиной цепи, существует механизм выбора форка, который выбирает блоки, составляющие самую «тяжелую» цепь, измеряемую количеством валидаторов, проголосовавших за блоки, взвешенным по балансу их застейканного эфира.
Некоторые концепции, важные для консенсуса, не определены явно в коде, например, дополнительная безопасность, обеспечиваемая потенциальной внеполосной социальной координацией в качестве последней линии защиты от атак на сеть.
Все эти компоненты вместе образуют механизм консенсуса.
Типы механизмов консенсуса
На основе доказательства выполнения работы
Как и Биткоин, Эфириум когда-то использовал протокол консенсуса на основе доказательства выполнения работы (PoW).
Создание блоков
Майнеры соревнуются в создании новых блоков, заполненных обработанными транзакциями. Победитель делится новым блоком с остальной сетью и зарабатывает немного свежевыпущенных ETH. В гонке побеждает компьютер, который быстрее всех решает математическую головоломку. Это создает криптографическую связь между текущим блоком и предыдущим. Решение этой головоломки и есть работа в «доказательстве выполнения работы». Затем каноническая цепь определяется правилом выбора форка, которое выбирает набор блоков, для майнинга которых было выполнено больше всего работы.
Безопасность
Безопасность сети обеспечивается тем фактом, что для обмана цепи вам потребуется 51% вычислительной мощности сети. Это потребовало бы таких огромных инвестиций в оборудование и энергию, что вы, скорее всего, потратили бы больше, чем получили.
Подробнее о доказательстве выполнения работы (PoW)
На основе доказательства доли владения
Сейчас Эфириум использует протокол консенсуса на основе доказательства доли владения (PoS).
Создание блоков
Валидаторы создают блоки. В каждом слоте случайным образом выбирается один валидатор, который становится предлагающим блок. Его клиент консенсуса запрашивает пакет транзакций в качестве «полезной нагрузки исполнения» у сопряженного клиента исполнения. Он оборачивает это в данные консенсуса для формирования блока, который затем отправляет другим узлам в сети Эфириум. Это производство блоков вознаграждается в ETH. В редких случаях, когда для одного слота существует несколько возможных блоков или узлы узнают о блоках в разное время, алгоритм выбора форка выбирает блок, который формирует цепь с наибольшим весом аттестаций (где вес — это количество аттестующих валидаторов, масштабированное по их балансу ETH).
Безопасность
Система доказательства доли владения криптоэкономически безопасна, поскольку злоумышленник, пытающийся взять под контроль цепь, должен уничтожить огромное количество ETH. Система вознаграждений стимулирует отдельных стейкеров вести себя честно, а штрафы лишают их стимула действовать злонамеренно.
Подробнее о доказательстве доли владения (PoS)
Визуальное руководство
Узнайте больше о различных типах механизмов консенсуса, используемых в Эфириуме:
Защита от атак Сивиллы и выбор цепи
Доказательство выполнения работы и доказательство доли владения сами по себе не являются протоколами консенсуса, но для простоты их часто так называют. На самом деле это механизмы защиты от атак Сивиллы и селекторы авторов блоков; это способ решить, кто является автором последнего блока. Другим важным компонентом является алгоритм выбора цепи (также известный как алгоритм выбора форка), который позволяет узлам выбирать один единственный правильный блок на вершине цепи в сценариях, когда несколько блоков находятся в одной и той же позиции.
Защита от атак Сивиллы измеряет, насколько хорошо протокол справляется с атакой Сивиллы. Устойчивость к этому типу атак имеет важное значение для децентрализованного блокчейна и позволяет майнерам и валидаторам получать равное вознаграждение в зависимости от вложенных ресурсов. Доказательство выполнения работы и доказательство доли владения защищают от этого, заставляя пользователей тратить много энергии или вносить большой залог. Эти меры защиты являются экономическим сдерживающим фактором для атак Сивиллы.
Правило выбора цепи используется для определения того, какая цепь является «правильной». Биткоин использует правило «самой длинной цепи», что означает, что тот блокчейн, который является самым длинным, будет тем, который остальные узлы признают действительным и с которым будут работать. Для цепей с доказательством выполнения работы самая длинная цепь определяется общей совокупной сложностью доказательства выполнения работы в цепи. Эфириум раньше тоже использовал правило самой длинной цепи; однако теперь, когда Эфириум работает на доказательстве доли владения, он принял обновленный алгоритм выбора форка, который измеряет «вес» цепи. Вес — это накопленная сумма голосов валидаторов, взвешенная по балансам застейканного эфира валидаторов.
Эфириум использует механизм консенсуса, известный как Gasper, который объединяет доказательство доли владения Каспер FFG (opens in a new tab) с правилом выбора форка GHOST (opens in a new tab).
Дополнительная литература
- Что такое алгоритм консенсуса блокчейна? (opens in a new tab)
- Что такое консенсус Накамото? Полное руководство для начинающих (opens in a new tab)
- Как работает Casper? (opens in a new tab)
- О безопасности и производительности блокчейнов с доказательством выполнения работы (opens in a new tab)
- Византийский отказ (opens in a new tab)
Знаете ресурс сообщества, который вам помог? Отредактируйте эту страницу и добавьте его!