Cryptex logotype

Альтернативные методы достижения консенсуса в мире блокчейна

22.06.2021 |

Для статьи про альтернативные методы достижения консенсуса

Достигнуть консенсуса при построении одноранговой, распределенной системы не всегда просто. Разработчики криптовалют чаще всего выбирают алгоритмы доказательства выполненной работы и доказательства владения, но на этом мир достижения согласия не ограничивается. Создатели цифровых активов и одноранговых сетей прибегают к все новым методам, учитывающим опыт и недостатки своих предшественников, а также позволяющим избегать некоторых проблем в будущем.

dBFT

Делегирование задачи византийских генералов позволяет обеспечить лучшее масштабирование, а также повышает производительность в сравнении с предыдущими решениями.

По своей сути, данный алгоритм можно сравнить с методом делегирования доказательства метода владения. Каждый участник сети при dBFT имеет абсолютно равный голос, при помощи которого выбирается текущий лидер — делегат. Как правило, таких избранников в сети несколько, и именно они определяют правила работы сети. В случаях, когда электорат не устраивает выбор своего представителя, то в следующую эпоху выборов они могут отдать свои голоса за другого кандидата.

Данный подход можно считать одной из форм абсолютной демократии. Говорить, таким образом, позволяет принцип предложения и принятия блоков. Каждый голос имеет право предложить своему делегату транзакцию, которую необходимо внести в общий реестр. Избранник заносит все предложения в блок, который в дальнейшем будет включен в общую цепочку.

Но самое интересное в делегировании византийских генералов — это процесс голосования за принятие новых блоков. Из делегатов случайным образом выбирается спикер. У него появляется право, исходя из реестра предложений участников сети, предложить на общее обсуждение новую запись в блокчейн. Ее оценивают все делегаты, а затем отдают свой голос в поддержку нового блока. Если более двух третей проголосовали за, то новая запись вносится в распределенный реестр, в противном случае, выбирается новый спикер.

Однако, не каждый может стать делегатом. Для этого необходимо отвечать нескольким требованиям, в частности по доступности интернета и имеющегося оборудования, а также располагать определенным количеством средств на счету.

Hyperledger

Hyperledger — это блокчейн экосистема, а точнее технология, позволяющая строить собственные распределенные, одноранговые сети. Ее поддерживают сразу несколько крупнейших IT корпораций в мире, а разработку ведет Linux Foundation. Это позволяет говорить о высокой перспективности данного направления, а также возможному приоритету при построении интернета нового поколения WEB 3.0.

На основе Hyperledger построено уже несколько экосистем, но выделить из них можно две: Fabric и Sawtooth.

Хотя в Hyperledger существует собственный метод достижения консенсуса, получивший название Practical Byzantine Fault Tolerance, он не очень надежен и не позволяет строить сети с малым количеством участников, а также требует достаточно много накладных расходов для обеспечения взаимодействия участников. Лишь Fabric решила использовать в своей работе нативное решение. Поэтому данная экосистема больше подходит для построения небольших решений, работающих в доверенных сетях и в корпоративном сегменте без доступа к распределенному реестру из вне. А вот Intel в своем решении пошел по другому пути.

Однако, стоит понимать, что Hyperledger основан, в первую очередь, на построении сети. Главную роль здесь играет распределенный обмен информации. В то время как другие сети строят свою работу вокруг криптовалюты, в Hyperledger финансовой стороне вопроса уделяется не так много времени.

Proof of Elapsed Time

Данный алгоритм предложила Intel для своей экосистемы распределенного реестра Sawtooth. По своей сути доказательство затраченного времени схоже с алгоритмом доказательства проделанной работы. Только, в отличие от последнего, нет необходимости затрачивать такое количество энергоресурсов и специального оборудования. Каждый процессор от компании Intel одного из последних поколений способен участвовать в генерации блоков. Для этого в него встроена возможность выполнения специальных инструкций, требующихся для генерации новых блоков.

Однако, в отличие от PoW, нет необходимости проводить постоянные математические вычисления. Каждый участник сети может стать валидатором случайным образом. Для этого необходимо, чтобы прошло некоторое количество времени с момента предыдущего выполнения роли валидатора. Время, необходимое для ожидания, так же как и валидатор, выбираются случайным образом.

Proof of Weight

Под алгоритмом доказательства веса скрывается сразу несколько схожих методов достижения консенсуса. В общем случае он похож на метод доказательства владением. Здесь, вместо количества монет в кошельке или времени их хранения, используется другой значимый параметр участника сети, так называемый вес.

В каждом конкретном случае может использоваться, например, репутация валидатора, или объем хранимой информации. Последнее используется при создании одноранговой системы распределенного хранения информации. Здесь процесс майнинга, по сути, является обычным хранением файлов определенное время. Фактически, добыча криптовалюты сводится к продаже свободного места на жестком диске компьютера. Однако, сейчас набирает популярность очень интересный алгоритм достижения консенсуса, предложенный разработчиком BitTorrent, приведший к дефициту на рынке устройств хранения.

Proof of Sapse & Time

При этом подходе участники сети предоставляют свободное место на жестком диске для размещения математических, рандомных данных. Для добычи нового блока, майнеры сканируют имеющиеся у них данные, чтобы найти подходящую под новую запись в распределенном реестре хеш сумму. Для поиска участнику сети необходимо затратить некоторое количество времени. Именно поэтому, алгоритм получил название доказательство пространства и времени. Однако, у этого алгоритма есть один существенный недостаток — перезапись информации происходит достаточно часто, что приводит к преждевременному выходу из строя хранилища информации.

Заключение

Хотя криптовалюты прочно вошли в нашу жизнь. Кто-то нашел в них инструмент инвестирования, кто-то удобный и надежный способ расчета, а кто-то получил тот уровень финансовой конфиденциальности, которую традиционные системы предоставить просто не в состоянии.

Хотя у свободных цифровых активов еще много нерешенных проблем, но главное, безопасность и решение проблемы достижения консенсуса уже найдено. Это позволяет развивать другие аспекты, разрабатывать целые одноранговые экосистемы, и приближать эпоху нового интернета — WEB 3.0.