Розуміння механізмів консенсусу блокчейну

Пояснення від Tech in Asia, що охоплює три основні механізми консенсусу, які використовуються в блокчейн-системах: доказ виконання роботи (PoW), доказ частки (PoS) та доказ авторитету (PoA), і те, як вони дозволяють децентралізованим мережам узгоджувати стан транзакцій.

Ця стенограма є доступною копією оригінальної стенограми відео (opens in a new tab), опублікованої Tech in Asia. Її було трохи відредаговано для зручності читання.

Що таке механізми консенсусу? (0:00)

Блокчейн — найпопулярніше слово 2018 року. Але чи знаєте ви, як децентралізована однорангова система без авторитетної фігури приймає рішення? Відповідь криється в механізмах консенсусу. Існують різні механізми консенсусу, але всі вони слугують одній меті: гарантувати, що записи є правдивими та чесними. Різниця полягає у способі досягнення консенсусу. Тут ми розглянемо три типи механізмів консенсусу.

Доказ виконання роботи (PoW) (0:23)

У системі доказу виконання роботи (PoW) дані транзакцій зберігаються в блоках, які перевіряються шляхом вирішення складної математичної задачі, прив'язаної до них. Зазвичай це робиться за допомогою потужних комп'ютерів і відоме як «майнінг». Винагорода у вигляді криптовалюти видається першому майнеру, який вирішить цю задачу.

Уявіть собі групу мисливців за скарбами, які намагаються відкрити скриню зі складним замком. Підбір правильної комбінації — виснажливий процес, але перша людина, яка це зробить, отримує винагороду. Простіше кажучи, доказ виконання роботи — це гонка за те, щоб підібрати правильну комбінацію до скрині зі скарбами. Такі криптовалюти, як Біткоїн та Етеріум, використовують механізм доказу виконання роботи.

Доказ частки (PoS) (1:04)

Далі йде доказ частки (PoS). Тут творець нового блоку, також відомий як валідатор, обирається випадковим чином на основі того, який стейк він вносить у мережу. Чим вищий розмір стейку, тим вищий шанс бути обраним як валідатор.

Застосуймо це до сценарію зі скринею скарбів. Уявіть групу мисливців за скарбами, які змагаються за скриню. Скриня дістається переможцю на основі системи лотереї. Щоб взяти участь, кожен мисливець повинен купити лотерейні білети. Чим більше білетів купує кожен мисливець, тим вищі шанси на перемогу. Блокчейн-протоколи, такі як Ouroboros від Cardano та EOS, використовують консенсус доказу частки.

Доказ авторитету (PoA) (1:42)

Нарешті, доказ авторитету (PoA) — модифікована форма доказу частки. Тут валідаторами можуть стати лише схвалені сторони, обрані на основі їхньої репутації.

Повернімося до сценарію зі скринею скарбів. Група мисливців за скарбами створює союз і об'єднує свої скарби. На основі рівня їхньої надійності група призначає кількох обраних для забезпечення дійсності вмісту скрині. Hyperledger Fabric від IBM та тестова мережа Kovan від Етеріуму є прикладами блокчейн-систем, які використовують доказ авторитету.

Гібридні моделі консенсусу (2:14)

Хоча традиційні блокчейн-компанії існують на єдиному механізмі консенсусу, деякі інноваційні компанії впроваджують кілька протоколів консенсусу. Візьмемо, наприклад, Opet Foundation, яка створює унікальний блокчейн для зберігання даних, зібраних у своєму додатку-чатботі для навчання, застосовуючи протоколи як доказу авторитету, так і доказу виконання роботи.

Такі дані, як академічні, позакласні та особистісні профілі студентів, зберігаються в блокчейні та потенційно перевіряються через фреймворк доказу авторитету на базі Hyperledger Fabric. Валідаторами в цьому випадку є авторитетні навчальні заклади або навіть національні реєстратори та відповідні міністерства освіти. Це допомагає гарантувати, що всі дані студентів є достовірними.

Але хто буде працювати безкоштовно? Тут у гру вступає консенсус доказу виконання роботи, щоб надати винагороду валідаторам, які виконали роботу.

Приватність та дані студентів (3:02)

Завдяки Hyperledger Fabric кожен запис студента захищений приватним хеш-ключем, який належить студенту. Доступ до даних можна отримати лише тоді, коли студент надає унікальний ключ. Це означає, що приватність студента зберігається та контролюється самим студентом.

Наприклад, коли студенти подають заявку до університету через платформу Opet, вони надають університету унікальний ключ від своїх записів. Завдяки цьому університет може отримати доступ до їхніх останніх академічних записів. Студенти також зможуть бачити, чи були їхні записи розблоковані або принаймні розглянуті для заявки. Це підвищує ефективність і прозорість порівняно з традиційними методами.

Висновок (3:37)

Поєднуючи моделі доказу виконання роботи та доказу авторитету, блокчейн-рішення Opet Foundation забезпечує приватність даних студентів, водночас стимулюючи як навчальні заклади, так і студентів, коли вони роблять внесок у платформу. Оскільки блокчейни набувають популярності, створення ще більшої кількості унікальних гібридних систем — це лише питання часу.