Алгоритми консенсусу в блокчейні: три найпопулярніші технології

Технологія блокчейн з'явилася у 2009 році. Однією з її переваг, завдяки якій була завойована підтримка спільноти, стала безпека транзакцій та стабільність самої системи.

Надійність та довіра до мережі встановлюється завдяки алгоритму консенсусу – процедурі, що дозволяє досягти згоди про поточний стан даних.

Тому OBOZREVATEL вивчив важливість консенсусу для блокчейну, а також розібрався у різновидах цієї технології.

Навіщо блокчейну потрібний механізм консенсусу?

Механізм, або алгоритм консенсусу є головним інструментом для безпеки даних в блокчейн-мережі. Саме з його допомогою в блоки даних, з яких складається блокчейн, записуються транзакції, які виконуються.

Консенсус у блокчейні – це домовленість більшості учасників мережі щодо змін у блокчейні шляхом додавання нового блоку транзакцій, у якому записуються змінені баланси користувачів. Сама транзакція підтверджується автоматично після додавання інформації про неї до нового верифікованого блоку.

А сам алгоритм консенсусу – це свого роду механізм, де закладено правила роботи мережі та умови, за яких може бути досягнуто загальної угоди.

Таким чином, досягається стійкість до відмов мережі – здатність блокчейна працювати за умов, коли деякі комп'ютерні вузли зникають з мережі або намагаються нашкодити всій системі. Крім того, за допомогою консенсусу блокуються шахрайські дії в мережі та запобігає подвійному списанню криптовалюти.

Існуючі механізми відрізняються за показниками енергоспоживання, безпеки та масштабованості, але поєднуються одним призначенням: забезпечити достовірність та чесність записів. Виділяють три найпопулярніші розробки.

Proof of Work (PoW)

PoW - це "оригінальний" протокол консенсусу, який вклав у першу криптовалюту біткоїн його творець Сатоші Накамото. Він вважається надійним і безпечним, хоча і критикується через низьку енергоефективність і масштабованість.

PoW полягає у вирішенні учасниками мережі (майнерами) складних обчислювальних головоломок, для чого їм потрібні потужні комп'ютери. Той комп'ютер, який першим розгадає математичне завдання, давши відповідь у вигляді 64-значного шістнадцяткового числа (хеша), і підтвердить транзакцію. За це майнер отримує заздалегідь обумовлену кількість криптовалюти – винагороду за видобуток блоку.

Proof of Work застосовується в блокчейні біткоїну та його форків (відгалужень) BitcoinCash (BCH) та Litecoin (LTC), а також Dogecoin (DOGE) та багатьох інших альткоїнів.

Proof of Stake (PoS)

Однак PoW-технологія мала істотний недолік - зі зростанням її популярності зростало і енергоспоживання майнінгових установок. Згодом цей алгоритм перестав бути загальнодоступним і криптоспільнота задумалася про більш енергоефективні рішення. Одним із них став Proof of Stake.

В основі PoS лежить процес стейкінгу (від англ. stake – "частина, частка"). Він полягає в тому, що валідатор транзакції псевдовипадковим чином (використовуючи набір факторів, що визначаються протоколом) визначається серед тих учасників мережі, які "заморозять" частину своїх монет у стейкінг-пулі. При цьому розмір балансу прямо пропорційний шансам додати блок у ланцюжок блоків.

І хоча PoS цінується за його екологічність, це рішення критикується за недостатню децентралізацію, оскільки кількість монет у володінні осіб та/або організацій визначає рівень їхнього впливу. Тим не менш, Proof of Stake використовується в багатьох мережах, включаючи Cardano (ADA), Solana (SOL) та Tezos (XTC). До того ж у 2022 році спільнота Ethereum вирішила відмовитися від PoW та перейшла на PoS-механізм.

Proof of Authority (PoA)

Протокол консенсусу Proof of Authority є модифікацією PoS та був створений у 2017 році. Як працює PoA, можна розглянути на прикладі блокчейну WB Network, створеного однією з найбільших європейських криптобірж з українським корінням WhiteBIT.

Ця технологія передбачає наділення валідаторів правами на основі їхньої репутації – таким чином наявність у них криптовалюти відходить на другий план. Для цього необхідно їх аутентифікувати, що відрізняє цей алгоритм від багатьох інших.

Таким чином, тільки обрані вузли (ноди), що перевіряють, отримують право підтримувати блокчейн-мережа. А послідовність, у якій валідатори генерують нові блоки, визначається реєстром блокчейну.

Крім того, що такий тип консенсусу не вимагає високопродуктивного обладнання, ні заблокованої частки криптовалюти, PoA має й інші переваги:

• нові блоки генеруються із передбачуваними інтервалами часу;
• зростає швидкість транзакцій;
• мережа більш стійка до зламів.

Який алгоритм консенсусу кращий?

Незважаючи на те, що технологія блокчейну існує вже 14 років, універсального механізму консенсусу досі знайти не вдалося. Кожен із них має як свої переваги, так і недоліки.

Найпоширенішими залишаються PoW і PoS, але періодично з'являються нові алгоритми, що розвиваються, які знаходять своїх прихильників.

Раніше OBOZREVATEL писав, як працює технологія блокчейн, яка є основою криптовалюти. Які бувають блокчейни, а також про переваги та недоліки цієї технології читайте у матеріалі на нашому сайті.

Тільки перевірена інформація в нас у Telegram-каналі Obozrevatel та у Viber. Не ведіться на фейки!