Алгоритм консенсуса
Proof-of-Work (PoW)
Proof-of-Stake (PoS)

​​Что такое модель консенсуса Proof-of-Work (PoW)

Это доминирующий алгоритм среди крупнейших криптовалют. Его используют Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin, Bitcoin Cash и Monero^[1].

Как он работает:

Оборудование майнера решает криптографическую задачу, которую перед ним ставит блокчейн. В частности, так появляются новые блоки в цепи: железо должно "разгадать" задачу, чтобы иметь возможность создать следующий блок.

Разгадывание — это простейший перебор миллионов комбинаций кода, требующий однако огромных вычислительных мощностей и создающих доказательство `работы`. Доказательством `работы` же служит уникальное значение (хэш).

Как только майнер его находит, он отправляет хэш другим компьютерам сети на проверку. Другие участники могут верифицировать хэш на соответствие поставленной задаче, но не использовать его для создания блока. Ключ разгадки хэша принадлежит майнеру, что его создал Игорь Лейпи, ГК Softline: Объем поставок российских операционных систем в ближайшие годы увеличится как минимум вдвое

Особенность хэша в его асимметрии — он достаточно сложен для нахождения майнеру, но прост для проверки остальным участникам сети на соответствие. При этом каждый хэш несет в себе информацию предыдущих блоков сети. Тем самым образуется подтверждение, что все действия были произведены в рамках одного блокчейна.

Давайте визуализируем:

Допустим, вы знаете номер выигрышного билета в лотерее: 351. Было бы неплохо подойти к кассе и попросить билет с этими номерами. Но вы не можете, поскольку билеты выдаются случайным образом. Все, что вы можете сделать — заплатить за билет и надеяться, что получите счастливое число: 351. Если нет - не повезло. Купите другой билет и попробуйте снова.

Хорошая новость заключается в том, что вы можете пробовать столько раз, сколько хотите. Плохая новость заключается в том, что вам придется платить за каждый новый билет.

В лотерее каждый игрок надеется, что он получит выигрышный номер раньше других. Аналогично, каждый майнер надеется, что он сможет создать `выигрышный` хэш раньше других майнеров.

Если майнер нашёл правильный "ответ" первым — он получает вознаграждение в виде криптовалюты блокчейна.

Какие у PoW минусы:

• Первый недостаток - вред экологии. Майнинг поглощает чудовищное количество электроэнергии. Компьютеры быстро изнашиваются, на замену им приходят новые, а старые выбрасываются — так возникают целые свалки деталей.

• Второй недостаток - защита. Proof of Work обеспечивает достаточный уровень безопасности только при наличии большой группы майнеров, конкурирующих за вознаграждение за блок. Если сеть небольшая, остается возможность того, что хакер может получить простое большинство вычислительной мощности и реорганизовать блоки по своему усмотрению. Это также называется атакой 51%.

Альтернативный алгоритм консенсуса PoS (Proof-of-Stake)

Он лишён этих двух минусов, и выглядит более справедливой моделью.

Работоспособность PoS-блокчейна поддерживают валидаторы — владельцы криптовалюты. Они проверяют транзакции пользователей, и если не менее 2/3 валидаторов согласны, что транзакция верна — она включается в новый блок блокчейна.

Валидаторы занимаются только полезной работой (проверкой), а не перебором чисел, поэтому у них нет гонки за производительность, как у майнеров.

Тем не менее, чтобы сеть работала хорошо и быстро, валидаторы должны запускать софт на весьма мощном железе, с постоянным подключением к сети 24/7 и широким интернет-каналом. На ноутбуке не получится.

Как всё работает:

Валидатор дает сети в залог свои монеты, чтобы участвовать в процессе валидации. Ему не нужно `майнить` блоки. Ему лишь нужно создавать блоки и проверять блоки других валидаторов.

С каждой операции валидатор получает вознаграждение. Если будет обнаружено, что он обманул сеть — его накажут и отберут часть залога.

У крупных держателей валюты есть преимущество:

При большом количестве транзакций валидаторов с большИм залогом сеть «назначает» на проверку большего количества блоков. А награда распределяется пропорционально количеству завалидированных блоков.

Но механизм устроен так, чтобы пользователи с кошельком поменьше тоже участвовали в валидации и распределении награды.

Главное преимущество PoS — это скорость.

Многие PoW-блокчейны (например, Биткоин) никогда не смогут обрабатывать транзакции так же быстро, как PoS-блокчейны. А скорость — это ключевой фактор для сети, которая хочет стать интернетом будущего.

Смотрите также Блокчейн

Примечания