Τι είναι ο μηχανισμός συναίνεσης στα κρυπτονομίσματα;
Ο μηχανισμός συναίνεσης στα κρυπτονομίσματα είναι ένας κρίσιμος μηχανισμός που χρησιμοποιείται για να επιτευχθεί συναίνεση σχετικά με την κατάσταση του δικτύου και των συναλλαγών που πρέπει να προστεθούν στο blockchain.
Ο σκοπός του είναι να διασφαλίσει την ασφάλεια και την ακεραιότητα του δικτύου, ενώ παράλληλα εμποδίζει κακόβουλες ενέργειες και επιθέσεις, όπως η διπλή δαπάνη.
Ο μηχανισμός συναίνεσης απαντά σε βασικά ερωτήματα όπως.
Ποιες συναλλαγές είναι έγκυρες; Ο μηχανισμός συναίνεσης επιτρέπει στους κόμβους του δικτύου να συμφωνούν για την εγκυρότητα μιας συναλλαγής. Αυτό γίνεται συνήθως μέσω επαλήθευσης της υπογραφής του αποστολέα και του υπολογισμού του απαιτούμενου χρόνου και εργασίας για την επιβεβαίωση της συναλλαγής.
Ποια μπλοκ θα προστεθούν στο blockchain; Ο μηχανισμός συναίνεσης αποφασίζει ποιο μπλοκ θα προστεθεί στο blockchain, με βάση κάποιο κριτήριο όπως η επίλυση ενός προβλήματος απόδειξης εργασίας (PoW) ή η επικύρωση από έναν επικυρωτή (PoS).
Ποιο είναι το σωστό υπόλοιπο κάθε λογαριασμού; Ο μηχανισμός συναίνεσης επιβεβαιώνει τα υπολοίπους των λογαριασμών, εξασφαλίζοντας ότι η κατάσταση του κάθε λογαριασμού είναι σωστή και αληθινή.
Οι δημοφιλέστεροι μηχανισμοί συναίνεσης συνήθως είναι:
- Proof of Work – (PoW)
- Proof of Stake – (PoS)
- Byzantine Fault Tolerance (BFT)
Kάθε ένας με τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η επιλογή του κατάλληλου μηχανισμού συναίνεσης εξαρτάται από τις ανάγκες και τις προτεραιότητες του συγκεκριμένου blockchain.
Proof of Work (PoW)
Ο μηχανισμός συναίνεσης Proof of Work (PoW) είναι ένας μηχανισμός που χρησιμοποιείται σε διάφορα κρυπτονομίσματα, με το Bitcoin να είναι το πιο διάσημο παράδειγμα.
Στο PoW, οι χρήστες που ονομάζονται “ανθρακωρύχοι” (miners) ανταγωνίζονται για να επιλύσουν ένα πολύπλοκο μαθηματικό πρόβλημα.
Η λύση αυτού του προβλήματος απαιτεί έναν τεράστιο αριθμό υπολογιστικών επεξεργασιών.
Οι ανθρακωρύχοι λύνουν αυτά τα προβλήματα χρησιμοποιώντας υπολογιστική ισχύ, και όταν βρουν μια λύση, την προσθέτουν ως νέο μπλοκ στο blockchain. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται εξόρυξη (mining).
Ως αντάλλαγμα για την εργασία τους, ο ανθρακωρύχος λαμβάνει αμοιβή σε κρυπτονόμισμα, καθώς και τα τέλη συναλλαγών που συγκεντρώνονται σε αυτό το μπλοκ.
Ο μηχανισμός συναίνεσης Proof of Work (PoW) έχει τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. Ας δούμε κάποια από αυτά:
Πλεονεκτήματα:
Ένας από τους βασικούς λόγους για τη χρήση του PoW είναι η ασφάλεια που προσφέρει. Η διαδικασία του εξορυκτικού υπολογισμού είναι εξαιρετικά δύσκολη και απαιτεί μεγάλο ποσοστό υπολογιστικής ισχύος, κάνοντας την επίθεση στο δίκτυο μεγάλη πρόκληση.
Η αποκέντρωση του PoW, επιτρέπει σε οποιονδήποτε έχει τον απαιτούμενο υπολογιστικό εξοπλισμό να συμμετάσχει στην εξόρυξη και να συνεισφέρει στη λειτουργία του δικτύου.
Η αξιοπιστία είναι η αποδεδειγμένη λειτουργία του PoW μέσα σε διάστημα πολλών ετών το καθιστά έναν αξιόπιστο μηχανισμό συναίνεσης.
Μειονεκτήματα:
Είναι ενεργειακά ασύμφορα, ο PoW απαιτεί τεράστιο όγκο ενέργειας για τη λειτουργία του, κάτι που μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον και να αυξήσει το κόστος εξόρυξης.
Αρχίζει να έχει κεντρικό σύστημα ελέγχου. Με την αύξηση του ανταγωνισμού, η εξόρυξη μπορεί να γίνει ολοένα και πιο κεντρική, καθώς μόνο οι μεγάλοι εξορυκτές μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της διαδικασίας.
Έχει καθυστέρηση συναλλαγών, εξαιτίας του χρόνου που απαιτείται για την επίλυση των μαθηματικών προβλημάτων, οι συναλλαγές μπορεί να καθυστερήσουν να επιβεβαιωθούν και να προστεθούν στο blockchain.
Που χρησιμοποιείτε ProofofWork (PoW).
Το Bitcoin(BTC) είναι το πρώτο και το πιο διάσημο κρυπτονόμισμα που χρησιμοποιεί τον μηχανισμό PoW.
Οι ανθρακωρύχοι διαγωνίζονται για να επιλύσουν πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα για να προσθέσουν νέα μπλοκ στο blockchain και να αμείβονται με BTC.
Το Ethereum (ETH) (μέχρι τη μετάβαση στο Ethereum 2.0) χρησιμοποιεί επίσης το PoW για την επιβεβαίωση των συναλλαγών και την παραγωγή νέων μπλοκ.
Ωστόσο Ethereum 2.0, έχει μετάβει, στην χρησει του PoS.
Ποιος είναι ο μηχανισμός συναίνεσης ProofofStake (PoS)
Ο μηχανισμός συναίνεσης Proof of Stake (PoS) είναι ένας εναλλακτικός μηχανισμός συναίνεσης στον κόσμο των κρυπτονομισμάτων, αντίθετα με το Proof of Work (PoW). Στο PoS, η επιλογή του επόμενου μπλοκ που προστίθεται στο blockchain γίνεται με βάση την κατοχή και το μέγεθος του κρυπτονομίσματος που κατέχει κάθε συμμετέχοντας κόμβος.
Ας εξετάσουμε τις ιδιότητες, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του μηχανισμού PoS:
Ιδιότητες.
Επιλογή μπλοκ με βάση το μέγεθος. Ο PoS επιτρέπει στους συμμετέχοντες να επιλέγουν το επόμενο μπλοκ που θα προστεθεί στο blockchain με βάση την κατοχή τους σε κρυπτονομίσματα.
Έχει πολύ μικρό κίνδυνο επιθέσεων. Ο PoS αποτρέπει τις επιθέσεις μεγάλης κλίμακας επειδή η εκμετάλλευση του δικτύου απαιτεί μεγάλο μέρος της συνολικής προμήθειας του κρυπτονομισμάτων.
Αποκέντρωση: Η συμμετοχή στο PoS δεν απαιτεί τόσο υψηλό επίπεδο υπολογιστικής ισχύος όσο ο PoW, καθιστώντας τον πιο προσβάσιμο για νέους συμμετέχοντες.
Πλεονεκτήματα.
Έχει πολύ χαμηλή κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με το PoW, ο PoS απαιτεί λιγότερη ενέργεια για τη λειτουργία του, καθιστώντας το πιο φιλικό προς το περιβάλλον.
Δεν μπορεί να ελεγχθεί από κάποιο κέντρο διοίκησης. Η λειτουργία του PoS μπορεί να εμποδίσει τον κεντρικό έλεγχο της εξόρυξης, καθώς η επιλογή του επόμενου μπλοκ βασίζεται στο μέγεθος του κρυπτονομισμάτων που κατέχουν οι συμμετέχοντες.
Μειονεκτήματα.
Υπάρχει η πιθανότητα “Πλύσης”. Οι ανθρακωρύχοι με μεγαλύτερο μερίδιο στο κρυπτονόμισμα έχουν περισσότερες πιθανότητες να επιλέξουν το επόμενο μπλοκ, πράγμα που μπορεί να οδηγήσει σε ανησυχίες για δυνητική μονοπώλησής και ελέγχου της εξόρυξης.
Πάντα είναι υπαρκτός ο κίνδυνος “Οπισθοδρόμησης”. Αν κάποιος κάνει κακή χρήση του PoS, η αξιοπιστία του δικτύου μπορεί να υπονομευθεί, καθώς η επιλογή του επόμενου μπλοκ εξαρτάται από το κρυπτονόμισμα που κατέχει και όχι από την υπολογιστική ισχύ.
Που χρησιμοποιείτε ο μηχανισμός PoS (Proof of Stake);
Cardano (ADA).
Το Cardano είναι ένα κρυπτονόμισμα που χρησιμοποιεί το PoS. Οι κάτοχοι ADA μπορούν να συμμετέχουν στην επιβεβαίωση συναλλαγών και να κερδίσουν ανταμοιβές με βάση το ποσό των νομισμάτων που κατέχουν.
Tezos (XTZ).
Το Tezos είναι ένα άλλο κρυπτονόμισμα που χρησιμοποιεί το PoS.
Οι κάτοχοι XTZ μπορούν να συμμετέχουν στο δίκτυο για να επιβεβαιώνουν τις συναλλαγές και να λαμβάνουν ανταμοιβές.
Polkadot (DOT).
Το Polkadot είναι μια πλατφόρμα blockchain που χρησιμοποιεί το PoS. Οι κάτοχοι DOT μπορούν να συμμετέχουν στο σύστημα και να λαμβάνουν ανταμοιβές για τη συνεισφορά τους στο δίκτυο.
Αυτά είναι μερικά παραδείγματα κρυπτονομισμάτων και blockchain που χρησιμοποιούν τους μηχανισμούς συναίνεσης PoW και PoS.
Byzantine Fault Tolerance (BFT).
Το Byzantine Fault Tolerance (BFT) είναι μια κρίσιμη έννοια στην τεχνολογία blockchain, ιδιαίτερα για την εξασφάλιση αξιόπιστης λειτουργίας σε blockchains με άδεια. Ας δούμε μια ανάλυση του BFT στο πλαίσιο των κρυπτονομισμάτων:
Τι είναι το Byzantine Fault Tolerance (BFT);
Το BFT αναφέρεται στην ικανότητα ενός συστήματος να λειτουργεί σωστά ακόμα κι όταν ορισμένοι κόμβοι (υπολογιστές στο δίκτυο) δυσλειτουργούν ή δρουν κακόβουλα. Αυτή η ανοχή είναι ζωτικής σημασίας στα blockchains, καθώς εμποδίζει έναν μόνο ελαττωματικό κόμβο να διαταράξει τη συμφωνία ολόκληρου του δικτύου για την πραγματική κατάσταση του blockchain.
Η Αναλογία: Το πρόβλημα των Βυζαντινών Στρατηγών
Η έννοια του BFT προέρχεται από το Πρόβλημα των Βυζαντινών Στρατηγών, ένα νοητικό πείραμα όπου Βυζαντινοί στρατηγοί τοποθετημένοι γύρω από μια πόλη πρέπει να συμφωνήσουν σε ένα σχέδιο μάχης παρά το γεγονός ότι ορισμένοι αγγελιοφόροι είναι αναξιόπιστοι ή ακόμα και προδότες.
Ομοίως, σε ένα blockchain, οι κόμβοι πρέπει να συμφωνήσουν για την εγκυρότητα των συναλλαγών και την τρέχουσα κατάσταση του λογιστικού βιβλίου, ακόμα κι αν ορισμένοι κόμβοι είναι ελαττωματικοί.
Πώς λειτουργεί το BFT στο Blockchain
Τα πρωτόκολλα BFT επιτυγχάνουν ομοφωνία μέσω μιας πολύβάθμιας διαδικασίας που περιλαμβάνει την ανταλλαγή μηνυμάτων και την ψηφοφορία μεταξύ κόμβων.
Ακολουθεί μια απλοποιημένη επισκόπηση.
- Το στάδιο πρότασης είναι όταν ένας κόμβος προτείνει ένα νέο μπλοκ ή συναλλαγή.
- Η ανταλλαγή μηνυμάτων είναι όταν η πρόταση μεταδίδεται σε άλλους κόμβους.
- Οι κόμβοι ψηφίζουν για την εγκυρότητα της πρότασης.
- Η συμφωνία γίνετε όταν επαρκής αριθμός κόμβων συμφωνήσει (με βάση το συγκεκριμένο πρωτόκολλο BFT), το μπλοκ/συναλλαγή θεωρείται έγκυρο και προστίθεται στο blockchain.
Το BFT διασφαλίζει ότι ακόμα κι αν ορισμένος αριθμός κόμβων δυσλειτουργεί ή προσπαθεί να εξαπατήσει τους υπόλοιπους, οι ειλικρινείς κόμβοι μπορούν ακόμα να φτάσουν σε ομοφωνία για την πραγματική κατάσταση του blockchain.
Πλεονεκτήματα του BFT στο Blockchain
Η υψηλή διαθεσιμότητα. Τα συστήματα BFT μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν ακόμα και με αποτυχίες κόμβων, καθιστώντας τα ιδιαίτερα διαθέσιμα.
Η ενίσχυση της ασφάλεια. Το BFT προσφέρει μεγαλύτερη ανθεκτικότητα έναντι κακόβουλων επιθέσεων σε σύγκριση με Proof of Work (PoW) ή Proof of Stake (PoS).
Μειονεκτήματα του BFT στο Blockchain
Τα πρωτόκολλα BFT είναι πιο περίπλοκα στην υλοποίηση σε σύγκριση με PoW ή PoS.
Τα συστήματα BFT μπορεί να είναι λιγότερο κλιμακωτά από άλλους μηχανισμούς συναίνεσης, με αποτέλεσμα να δυσκολεύονται να χειριστούν μεγάλο όγκο συναλλαγών.
Πού χρησιμοποιείται το Byzantine Fault Tolerance (BFT);
Το Byzantine Fault Tolerance (BFT) βρίσκει εφαρμογή σε διάφορους τομείς, με έμφαση σε.
Blockchain.
Permissioned blockchains: Λόγω της υψηλής ασφάλειας και ανθεκτικότητας που προσφέρει, το BFT χρησιμοποιείται ευρέως σε blockchains με άδεια, όπου η ταυτότητα των συμμετεχόντων είναι γνωστή και ελεγμένη.
Επιχειρηματικά blockchains: Σε εφαρμογές blockchain που εστιάζουν σε επιχειρηματικές λύσεις, η αξιοπιστία και η διαθεσιμότητα είναι απαραίτητες. Το BFT ταιριάζει ιδανικά σε τέτοιες περιπτώσεις.
Τα Υβριδικά blockchains σε συστήματα που συνδυάζουν στοιχεία permissioned και permissionless blockchain, το BFT μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προστασία του permissioned τμήματος.
Συστήματα κατανεμημένης βάσης δεδομένων.
Πλατφόρμες αποθήκευσης δεδομένων: Το BFT διασφαλίζει την ακεραιότητα και τη διαθεσιμότητα των δεδομένων σε κατανεμημένα συστήματα αποθήκευσης, όπως το Apache Cassandra.
Τα δίκτυα peer-to-peer P2P όπου η κεντρική αρχή απουσιάζει, το BFT εξασφαλίζει συντονισμό και συμφωνία μεταξύ των κόμβων.
Άλλες εφαρμογές.
Συστήματα ψηφιακής ψηφοφορίας: Η ανθεκτικότητα σε βλάβες και η ακεραιότητα που προσφέρει το BFT το καθιστούν ιδανικό για συστήματα ψηφιακής ψηφοφορίας.
Στρατιωτικές και αμυντικές εφαρμογές: Σε κρίσιμες εφαρμογές όπου η αξιοπιστία είναι απαραίτητη, το BFT διασφαλίζει την ομαλή λειτουργία των συστημάτων.
Παραδείγματα.
Hyperledger Fabric. Ένα δημοφιλές framework blockchain που βασίζεται σε BFT για επιχειρηματικές λύσεις.
Cosmos Hub. Ένα blockchain που υιοθετεί BFT για να συνδέσει διάφορα blockchains.
Algorand. Ένα blockchain που χρησιμοποιεί μια παραλλαγή BFT για να επιτύχει ταχεία και αποδοτική ομοφωνία.
Εν κατακλείδι, το BFT αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο για την επίτευξη αξιοπιστίας και ανθεκτικότητας σε συστήματα που απαιτούν υψηλή διαθεσιμότητα και ακεραιότητα δεδομένων. Η ευελιξία του το καθιστά κατάλληλο για διάφορους τομείς, με έμφαση στο blockchain και τα κατανεμημένα συστήματα.
