Konszenzus mechanizmus: PoW, PoS, PoI, PoB és társai

Konszenzus mechanizmus: olvasóink többsége valószínűleg már hallott erről a fogalomról és azok általános céljairól is, ezért szeretnénk frissíteni az emlékeiteket a témáról azzal, hogy különféle konszenzus mechanizmus alternatívákat fogunk taglalni.

Proof of Work

A legelterjedtebb konszenzus mechanizmus Proof of Work (PoW), ez az, amelyet a Bitcoin is használ. A Proof of Work és a Bitcoin rövid és egyszerűsített magyarázata a következő: Proof of Work esetén számítási teljesítményt használnak fel a blokklánc biztosításához és új blokkok létrehozásához. Az úgynevezett „bányászok” megpróbálják kiszámítani a következő blokk hash-ét. Minden blokk fejlécet és tranzakciókat tartalmaz. Amikor egy bányász csomópontja új tranzakciókat kap a hálózaton belül, beépíti azokat a tényleges blokkba, és folytatja a hashelést.

Az első bányász, aki megtalálja a megfelelő megoldást blokk jutalomban részesül, amit Bitcoiban kap meg (a tényleges jutalom 12,5 BTC / blokk). Körülbelül 10 percenként jön létre új blokk. Az idővel egyre növekvő nehézségi szint miatt a bányászoknak sok feldolgozási energiára van szükségük, és a bányászat manapság valóban rengeteg villamosenergiát fogyaszt. Természetesen a Bitcoin energiafogyasztása sok kritikát váltott ki az utóbbi időben, ám a PoW-nak már vannak olyan alternatívái, amelyek sokkal kevesebb energiát fogyasztanak. Néha még mindig fennáll a kérdés, hogy más konszenzus mechanizmus megfelel-e ugyanazoknak a biztonsági előírásoknak, mint a Proof of Work.

Proof of Stake

Egy másik nagyon jól ismert konszenzusmechanizmus a Proof of Work után a Proke of Stake (PoS). A PoS egy alternatív módszer, amellyel a blokklánc hálózat el szeretné érni az elosztott konszenzust. A PoS esetén a következő blokk készítőjét általában a két leggyakoribb blokkválasztási változó egyikének segítségével választják ki: „Véletlenszerű blokkválasztás” és „Idő szerinti kiválasztás”. Ahogy a neve már sugallja, a „Véletlen blokkválasztás” esetén a következő blokk készítőjét véletlenszerűen választják ki egy olyan képlet alapján, amely összeadja a legalacsonyabb hash értéket a készítő tétjével.

Az „Idő szerinti kiválasztás” alkalmazásával meg kell szorozni azt az időtartamot, amely alatt az adott érmét nem költötték el, a tét méretével annak meghatározása érdekében, hogy ki legyen a következő blokk készítő. A Peercoin volt az első kriptovaluta, amely „idő szerinti kiválasztást” hajtott végre. A következő blokk készítő számlaegyenleg alapján történő kiválasztása nem lenne igazán jó ötlet, mert ebben az esetben a legmagasabb egyenleggel rendelkező emberek folyamatosan blokkot készítenének, és ez egy meglehetősen központosított rendszerhez vezetne. A Proof of Work konszenzus mechanizmus esetében blokk jutalomról is beszélünk, de a PoS-ben nincs blokk jutalom, és a blokk készítői csak az általuk aláírt blokk tranzakciós díjait kapják meg. A jó hír az, hogy a PoS sokkal kevesebb energiát fogyaszt, mint a Proof of Work, ezért a hamisítóknak nincs olyan nagy energiaköltsége, mint a PoW bányászainak. Minél több ember vesz részt és fut egy csomóponton, annál decentralizáltabb lesz a rendszer.

Nothing at stake

Az egyik legfőbb biztonsági hiba, amely valóban megtalálható a PoS-ben, a „nothing at stake” probléma: a „nothing at stake” probléma azon a tényen alapszik, hogy nincs szükség erőforrásokra és alternatív költségekre sem ahhoz, hogy valaki szavazzon egy bizonyos Proof of Stake blokkláncon. Mivel egy adott láncon a bányászat nem jár alternatív költségekkel, a bányászoknak nincs semmi letétbe helyezve (nothing at stake). Tehát a racionális bányászoknak egyszerűen az általuk látott összes versengő ágon kell bányásziuk, hogy maximalizálják a kapott bányászati megtérülést.

Proof of Stake – Casper (Ethereum)

Mint valószínűleg a legtöbben már hallottátok, az Ethereum új „Casper” elnevezésű PoS konszenzus mechanizmus protokollt tervez beépíteni a blokkláncába. A cél az energiaintenzív PoW-bányászattól való eltávolodás. Természetesen ezt a váltást óvatosan kell végrehajtani annak érdekében, hogy az Ethereum ne kerüljön veszélybe. További biztonsági intézkedéseket kell figyelembe venni a PoS végrehajtása érdekében, például a fentiekben már említett „nothing at stake” probléma megoldását.

A Casperben az érvényesítők az ETH-nak egy részét fedezetként teszik le, és elkezdenek blokkokat érvényesíteni. Ezután részesedésük szerint arányosan jutalmazzák őket, de ha rosszindulatú módon cselekszenek, akkor büntetésként elveszítik az ETH-t. Ez az egyik fő különbség a és a többi PoS protokoll között: a rosszindulatú tetteket megbüntetik, és a potenciális támadóknak veszíteniük kell valamit, tehát nem tudnak úgy cselekedni, mint a „nothing at stake” esetében.

Delegated Proof of Stake

A PoS egy nagyon érdekes alternatív formája az úgynevezett „delegated proof of stake” (DPoS). A DPoS segítségével nem mindenki vehet részt közvetlenül az új blokkok létrehozásában, hacsak a közösség nem szavaz erre. Vess egy pillantást a Lisk példájára, hogy jobban megértsd a DPoS működését: A Lisk segítségével mindenki regisztrálhat egy bizonyos díjért cserébe. Ez viszont még nem jelenti azt, hogy részt vehet az új blokkok létrehozásának folyamatában. Ahhoz, hogy valaki aktív blokk készítő legyen, a közösségnek szavaznia kell (minden Lisk-felhasználó szavazhat és valamennyit számít minden szavazat számlaegyenlegétől függően).

Kizárólag a 101 legtöbb szavazatot kapott megbízott készíthet új blokkokat. Minden aktív blokk készítő megbízott eldöntheti, hogy a jutalom hány százalékát fogja megosztani a szavazóival. Ez természetesen ösztönzi az embereket a szavazásra. A DPoS előnye egy demokratikusabb és hatékonyabb rendszer a konszenzus elérése érdekében. Összehasonlítva a Bitcoinnal és annak 10 perces átlagos blokkolási idejével, a Lisk jelenlegi blokkolási ideje csak 10 másodperc körül van, tehát mindössze 10 másodperc alatt egy új blokkot érvényesít.

Az egyik hátrány, amelyet ebben a rendszerben figyelembe kell venni, hogy a legtöbb fontos megbízott nagyobb csoportokat alkot, és arra kötelezi a szavazókat, hogy az egész csoportért szavazzanak a teljes jutalom elérése érdekében. Ha a felhasználó nem így tesz, akkor kevesebb jutalmat kap, ha nem szavazott az egész csoportra. Ezen eljárás eredménye csak gazdasági ösztönzést eredményez, de nem támogatja valójában a demokratikus rendszert.

Proof of Importance

A Proof of Importance (PoI) konszenzus mechanizmus nagyon hasonló a PoS-hez. Ezt a NEM vezette be. A PoI-vel az új blokkok elkészítését „betakarításnak” (harvesting) nevezik. A PoS-hez képest a fő előny a „fontossági pontszám” és egy olyan biztonsági rendszer, amely megakadályozza a „nothing at stake” problémát. A „fontossági pontszám” nem csak a felhasználó egyenlegét veszi figyelembe, hanem a tranzakciók gyakoriságát/viselkedését is, ami egy olyan végső eredményhez vezet, amely meghatározza az új blokk betakarításának esélyét. Ezzel a módszerrel a felhasználókat arra ösztönzik, hogy az érméket használják és terjesszék ahelyett, hogy megtartanák őket.

Proof of Burn

A Proof of Burn (PoB) a PoW és a PoS alternatívája, amely magában foglalja bizonyos PoW-bányászott valuták „égetését” azáltal, hogy az érméket nem elkülthető (nem helyreállítható) címekre küldik. Ezeket a tranzakciókat a blokkláncon rögzítik, és a felhasználók jutalomban részesülnek ennek elvégzéséért. Ennek a módszernek az ösztönző mechanizmusa az, hogy arra motiválja a felhasználókat, hogy rövid távon feláldozzanak valamennyi valutát, és később profitálhassanak a PoB jutalmazási mechanizmusán keresztül, és ezzel hosszú távon kereshetnek.

Minél több valutát hajlandó elveszíteni a felhasználó az elején, annál nagyobb az esélye egy új blokk bányászására és a jutalom megszerzésére. A PoB előnye, hogy ez egy olyan projekt amihez hosszú távú elköteleződhetnek az emberek és amelyet a felhasználók valószínűleg elfogadnak, amikor részt vesznek a PoB tevékenységeiben.

Másrészt egy nagy hátrány például az a tény, hogy minél több pénzt tudsz „elégetni”, annál többet fogsz keresni, bár a pozitív eredményre nincs garancia, és ez csak gazdagabbá teszi az amúgy is gazdag embereket. Ezenkívül néhány PoW érme égetési folyamata energiapazarlásnak tekinthető (először villamos energiát használ fel a bányászathoz, aztán elégeti azokat, és használhatatlanná teszi őket). A Slimcoin a példa egy olyan érmére, amelyet a PoB konszenzus mechanizmus által valósítottak meg.

Proof of Authority

A Proof of Authority (PoA) a PoS alternatív formája, amelyben az identitás és a jó hírnév számít tétként pénzbeli érték helyett. A PoA-val az érvényesítőket személyesen azonosítani kell a platformon, és szükséges, hogy személyazonosságuk valós legyen. A konszenzus mechanizmus ilyen formájával az érvényesítők felfedik személyazonosságukat az új blokkok elkészítésének jogáért cserébe, ami azt jelenti, hogy az összes előny, amelyet az érvényesítők tevékenységükből megszereznek, nyilvánosan látható, de a rosszindulatú tevékenységek is láthatóak. Ez jó ösztönző mechanizmusnak tekinthető az érvényesítők számára a hálózat hosszú távú biztonságának megőrzése érdekében, mivel minden cselekedetük és tevékenységük hírnevükhöz kapcsolódik.

Proof of Elapsed Time

A Proof of Elapsed Time (PoET) az Intel által bevezetett konszenzus mechanizmus. A PoET egy speciális CPU utasításkészletre támaszkodik, az úgynevezett Intel Software Guard Extensions (SGX)-re. Az SGX lehetővé teszi az alkalmazások számára a megbízható kódok védett környezetben történő futtatását. A PoW-hoz képest ez a konszenzus mechanizmus az elosztott konszenzus ugyanazon eredményét próbálja elérni anélkül, hogy energiaigényes bányászatot kellene végrehajtani.

A PoET a következőképpen működik: a blokklánc-hálózatban számos csomópont van, amelyek véletlenszerű várakozási időt hoznak létre és elkezdenek várni. A legkisebb véletlenszerű várakozási idővel rendelkező csomópont új blokkot építhet be a blokkláncba, és a „kör” befejeződik. Ezután ezt a folyamatot megismétlik újra és újra, és minden körben egy másik csomópont új blokkot hoz létre. Ez hasonló munkafolyamat, mint a PoW, azzal a különbséggel, hogy nincs bányászati tevékenység, és ennélfogva sokkal kevesebb villamosenergia-fogyasztás.

Proof of Capacity

A Proof of Capacity (PoC) úgy működik, hogy lehetővé teszi a bányászok számára a szabad merevlemez-hely felhasználását az új blokkok bányászatához és új blokkokba való beillesztéséhez. A bányászok még a tényleges bányászati folyamat megkezdése előtt tárolhatják a lehetséges megoldások listáját a merevlemezeken.

Minél több szabad hely áll rendelkezésre, annál több megoldást lehet megtakarítani, és így nagyobb a esélye a cél hash megtalálására és egy új blokk bányászására. Attól függően, hogy mennyi szabad merevlemez-helyet bocsát rendelkezésre egy csomópont a hálózat számára, a jutalmakat arányosan fizetik natív pénznem formájában. A Filecoin, a Storj és a Burstcoin olyan blokklánc projektek, amelyek konszenzus mechanizmusként használják a PoC-t.

Tendermint

A Tendermint bizánci hibatűrő (BFT) blokkláncok építésének protokolljának tekinthető. Két fő műszaki összetevőből áll: „A blokklánc konszenzusos motorból és egy általános alkalmazás interfészből. A Tendermint Core elnevezésű konszenzusos motor biztosítja, hogy ugyanazokat a tranzakciókat minden gépen azonos sorrendben rögzítsék.

Az Application BlockChain Interface (ABCI) elnevezésű felhasználói felület lehetővé teszi a tranzakciók feldolgozását bármilyen programozási nyelven. Más blokklánc és konszenzusos megoldásoktól eltérően, amelyek beépített állapotautomatákba vannak csomagolva (például egy képzeletbeli kulcsérték-tároló vagy egy furcsa szkriptnyelv), a fejlesztők a Tendermintet használhatják a BFT állapotautomaták gépi replikációjához bármilyen programozási nyelven írt alkalmazásokkal, és olyak környezetben, ami a fejlesztéshez megfelelő. A Tendermintet használó projektpélda a Cosmos.

Érdekelnek a kriptopénzek? Ne maradj le a legérdekesebb infókról, csatlakozz hozzánk a lenti elérhetőségeken!

Kezdőknek	Közösség	Egyéb
Bitcoin Útmutató	Likeolj minket Facebookon!	Legfrissebb Hírek
Ethereum Útmutató	Csatlakozz Discord-on!	Videók
Kripto Szótár	Kövess minket Youtuben is!	Altcoinok