Сравнение различных алгоритмов консенсуса в блокчейн технологиях
Технология блокчейн обеспечивает достоверную фиксацию истории транзакций благодаря их порядковому расположению и проверке. В криптовалютных системах, обычно, нет централизованного посредника, так что пользователям приходится достигать согласия (консенсуса) по вопросам правильности добавляемых в реестр записей, используя установленные заранее правила. Для реализации этого процесса еще не создан идеальный способ, поэтому используются разные механизмы достижения консенсуса.
Алгоритмы согласования: как достичь общего мнения?
Согласование в блокчейне представляет собой процедуру, при которой достигается единодушие — множество узлов (нод) системы должны утвердить как верное единственное решение. Если согласование достигнуто — результаты операции регистрируются в блокчейне.
Существуют различные методы достижения согласия, которые призваны гарантировать максимальную надежность сетей. При проведении транзакций эти методы начинают действовать, обмениваясь информацией по сети для проверки и подтверждения возможности осуществления конкретного действия. Такие же процессы используют, если создаются новые узлы записей в блокчейнах или происходит синхронизация сетевого оборудования.
«Ознакомьтесь с видами алгоритмов консенсуса»
Другим алгоритмом консенсуса является DPoS, который используется в сетях EOS, BitShares и пр. Он представляет из себя более быстрый и экономичный подход, основанный на доверии. Вместо того, чтобы майнить блоки, участники выбирают делегатов, которые будут подтверждать транзакции от их имени. У делегатов есть свои рейтинги и награды за работу, и они могут быть заменены в случае низкой производительности. DPoS позволяет снизить затраты на энергопотребление и повысить скорость согласования операций, но при этом он имеет некоторые риски, связанные с централизацией и возможностью манипуляций со стороны делегатов.
Алгоритм консенсуса DPoS очень похож на PoS, однако участники со значительным количеством монет имеют возможность голосовать и выбирать представителей (других участников сети, которым они доверяют), которые будут проверять транзакции. Ведущий представитель (набравший больше всего голосов) может проверять финансовые операции других участников. Пользователи также могут делегировать свои права при голосовании другому участнику. Наиболее известные блокчейны, использующие DPoS — EOS, Steemit и Tezos.
Алгоритм PoS в разных криптовалютных сетях (например, ETH) считается отличной альтернативой PoW-системе. Блокчейны Binance, Cardano, IOTA, Nano, Tomo Chain, Zilliqa, TRON и другие основываются на данном алгоритме.
PoS является наиболее энергоэффективным и децентрализованным решением. В отличие от PoW, где важна вычислительная мощность участников, в PoS вероятности имеют первостепенное значение. Алгоритм PoS основан на вероятностном выборе валидаторов, где вероятность получения блока зависит от количества монет, внесенных валидаторами как залог защиты собственной сети. Совет блокчейна может изымать эти залоги при нарушениях от конкретного валидатора.
PoI — это подтип PoS, который был разработан для блокчейна NEM. Он определяет список пользователей сети, которые могут добавлять новые блоки в блокчейн. Взамен участники получают комиссионный сбор за любую транзакцию в блоке. Учетная запись с наивысшим параметром «важности» получает привилегии для осуществления блочных сборов.
Алгоритм Byzantine Fault Tolerance (BFT) основан на математической задаче, где армия с византийскими генералами должна согласовать действия во время атак и отступлений. Разработчики сопоставили эту задачу с работой распределенной базы данных блокчейнов. Алгоритм BFT требует массовую координацию для достижения консенсуса путем голосования, даже при отсутствии ответа от некоторых узлов или если они предоставляют неверные данные. Коллективное принятие решений защищает систему от сбоев и обеспечивает целостность цепочки в блокчейне.
Основным преимуществом алгоритма Byzantine Fault Tolerance является его дешевизна и возможность масштабирования решения. Этот подход используется в работе блокчейнов Hyperledger и Zilliqa. Подвидом BFT считается алгоритм Multisignature Fault Tolerance, который отличается ограниченным количеством участников в сети (до 10), в то время как подход Byzantine позволяет использовать любое количество пользователей.
Алгоритм FBA первоначально применялся для работы криптовалютной платформы Ripple, но затем его усовершенствовали и начали использовать разработчики Stellar. Этот подход основан на механизме доверия: каждый пользователь доверяет конкретным участникам, что формирует некий «круг доверия», внутри которого достигается согласие. Таких «кругов доверия» может быть любое количество, что обеспечивает достижение консенсуса всей сети.
Алгоритм PoB позволяет «сжигать» криптовалюту майнерами, что позволяет им записывать данные в новые блоки в количестве, пропорциональном сгоревшим токенам. Обычно PoB используется для достижения консенсуса в криптовалюте Slimcoin.
Существуют и другие алгоритмы, но они пока не получили широкого распространения. При расширении криптовалютного рынка развиваются и блокчейн-технологии, что требует появления новых, более совершенных алгоритмов консенсуса. Поэтому в ближайшем будущем можно ожидать внедрение новых подходов, которые будут основаны на разных механизмах достижения консенсуса и обеспечат повышение эффективности работы криптосетей.
