Konsensus: Eller de typer av konsensus du bör känna till

När termen "blockchain" nämns i något sammanhang, kommer det vanligtvis hand i hand med den komplexa termen "consensus algorithm". De flesta läsare tänker inte ens på att undersöka vad en konsensusalgoritm är. Faktum är att de flesta inte ens vet vad en algoritm används för i blockkedjesammanhang. Ändå finns det dussintals typer av algoritmer och de flesta av dem används i blockchain-världen.

Idén om ett samförstånd kommer till en enhetlig ståndpunkt om ett problem. Inom datavetenskap är en konsensus relaterad till ett konsensusproblem. Det grundläggande problemet i distribuerade datorer och multiagentsystem är att uppnå övergripande systemtillförlitlighet i närvaro av ett antal felaktiga processer. Detta kräver ofta processer för att komma överens om vissa data som behövs under beräkningen. Blockkedjan är behäftad med samma problem och forskare och programmerare har kommit på sätt att lösa det.

I huvudsak är en algoritm en serie analyserade, programmerade och nödvändiga steg som behövs för att uppnå ett visst resultat. Konsensusalgoritmen, ergo, innebär att man vidtar nödvändiga åtgärder för att nå enighet om en enskild fråga. I blockchain-världen innebär den enstaka frågan att man kommer överens om beräkningen av ett block av alla nätverksdeltagare så att det kan hashas.

I Blockchain -världen

När det kommer till blockchain kan konsensusalgoritmen ha flera resultat som huvudsyftet för alla nätverksdeltagare. De vanligaste syftena med algoritmen är följande:

• Avtal: Konsensusmekanismen samlar alla överenskommelser från nätverksdeltagarnas grupp.
• Samarbete: Varje medlem i gruppen strävar efter att nå en bättre överenskommelse som motsvarar gruppens intresse som helhet.
• Samarbete: Varje individ arbetar som en del av ett team och lägger sina egna intressen åt sidan för det större bästa.
• Lika rättigheter: Alla deltagare har samma värde i processen att rösta. Under ett sådant tillvägagångssätt räknas varje röst, eftersom utan ens en enda röst kommer konsensus inte att gå igenom.
• Deltagande: Alla inom nätverket behöver delta i röstningsprocessen. Ingen kommer att lämnas utanför eller kan stå utanför omröstningen, eftersom det kommer att stoppa algoritmens funktion.
• Aktivitet: alla medlemmar i gruppen är lika aktiva. Ansvaret i gruppen delas lika mellan alla deltagare.

Typer

Faktum är att det för närvarande finns över 30 typer av konsensusalgoritmer tillgängliga. De vanligaste är följande:

• Bevis på arbete
• Proof-of-Stake
• Delegerat bevis på insats
• Bevis-of-Authority
• Bysantinsk feltolerans
• Delegerad bysantinsk feltolerans (dBFT)

Och så vidare. Listan kan fortsätta i oändlighet, men faktum kvarstår att alla de algoritmer som nämns här och alla andra som inte kommer att passa i det givna materialet tjänar lika viktiga syften, som kretsar kring att nå konsensus. Det enda som förändras är metoden de använder för att uppnå det.

Hall of Fame

Naturligtvis är de mest populära typerna av konsensusalgoritmer Proof-of-Work och Proof-of-Stake, som har dykt upp tillsammans med blockkedjan som förstfödd.

Proof-of-work är den äldsta typen av konsensus om blockkedjan och har funnits sedan början av 2003 med Bitcoin födelse och har varit i testfasen sedan 2009. Även om den inte var ny, fick algoritmen nytt liv med Satoshi Nakamoto. Enligt hans föreslagna metod måste deltagarna i blockkedjan (gruvarbetarna) lösa ett komplext och helt värdelöst beräkningsproblem så att ett block av transaktioner kan läggas till blockkedjan. Problemen med detta tillvägagångssätt är många. Det är långsamt, kraftkrävande och miljöovänligt, och det är mottagligt för stordriftsfördelar.

Nästa upp är konceptet Proof-of-Stake. Detta tillvägagångssätt dök upp som ett alternativ till det senare och föreslog att istället för att använda gruvdrift för att trac block, måste deltagarna i nätverket ha vissa insatser i form av mynt i systemet för att kunna delta i processen. Att äga en andel på 10 % ger sannolikheten för att nästa block ska brytas med 10 %. Ju fler mynt insatsägaren har, desto större är chansen att de trac ut blocket. Tillvägagångssättet är också felaktigt, eftersom det är utsatt för problemet med ingenting som står på spel. Ändå är den mindre energikrävande, inte mottaglig för stordriftsfördelar och bättre skyddad mot attacker.

Oavsett vilket tillvägagångssätt som används för att nå konsensus är problemen fortfarande i stort sett desamma och ekar från det ena till det andra. De största problemen som alla konsensusmodeller står inför är följande:

Strömförbrukning är det överlägset största problemet med blockchain-drift. Till exempel har Bitcoin 20 miljarder hash per sekund. Det kräver enorma mängder kraft och det finns inga billiga energialternativ för tillfället för att tillfredsställa moderna blockkedjors energilust.

Centraliseringen av gruvarbetare är att PoW-nätverk är ett annat problem eftersom stora tillverkare kan börja kräva mer kraft för att fungera och kommer att försöka böja reglerna i gruvsystemet eller till och med utfärda nya för att tillgodose deras krav. Centraliseringen inom ett decentraliserat nätverk är resultatet. Om centraliseringen får fäste, är systemet inte längre en blockkedja och det finns ingen mening med konsensus.

Attacker på nätverket är fortfarande populära och hackarna kommer ingenstans. En attack på 51 % är genomförbar och det finns ingen garanti för att det inte kan hända. Om insatser grips av angripare är det bara en tidsfråga och datorkraft tills de kontrollerar över hälften av alla noder och förvandlar nätverket till en tjänare för sig själva.

In Med Det Nya

Problemen med tidigare konsensusalgoritmer har noggrant undersökts och undersökts för att tillåta programmerare att nå nya modeller för konsensus.

En av de nyaste och mest lovande modellerna för blockkedjor är Proof-of-Agreement som är en annan konsensusalgoritm som har använts av Credits-plattformen . Det är ett ganska enkelt koncept som verkar komplicerat till en början men är effektivt för att nå konsensus. Hela förfarandet för konsensus består av bildandet av transaktionerna och deras fördelning mellan nätverksnoder och exekvering av cykliska rundor där Trusted Nodes (TN) ges befogenhet att genomföra konsensus, vilket resulterar i en gemensam resolution inklusive transaktioner i ett block och dess generering. Transaktionspaket inkluderar ett beställt antal transaktioner (upp till 500) och ges en rubrik som innehåller en hash beräknad med Blake2s algoritm. När noderna väl tar emot listan över transaktionspaket som finns i det runda bordet börjar de kontrollera tillgängligheten för dessa paket i den lokala bufferten. Om några paket saknas initieras synkroniseringsprocessen. En nod begär de saknade paketen från sina grannoder och om paketen saknas på dessa noder också, begär dessa grannar paketen från sina grannar och processen upprepas tills de saknade paketen hittas. Tillgängligheten för alla transaktionspaket som finns i rundabordssamtalen på alla betrodda noder är villkoret för att en runda ska börja. Efter att alla nätverksnoder har släppt transaktionspaketen och utbytt dem med varandra, måste de noder som ansvarar för konsensusexekvering väljas och dessa noder måste validera transaktionerna och generera ett block. Enkel och effektiv blockbildning med full involvering av alla noder med möjlighet till implementering i publika nätverk är vad en sådan konsensusalgoritm handlar om.

Nästa lovande algoritm är Facebooks LibraBFT Consensus-algoritm. LibraBFT förbättrar HotStuff och anpassar det för bredare användning. Libra är en konsensusalgoritm av typen Bysantinsk Fault Tolerance, som är baserad på HotStuff och är ett robust och effektivt tillståndsmaskinreplikeringssystem designat för Libra Blockchain. LibraBFT är en förbättring av HotStuff med implementeringen av Pacemaker-mekanismen. Den inkluderar livskraftsanalys som består av konkreta gränser för transaktionsåtagande. I LibraBFT kallas processerna för Validatorer. Var och en av de senare arbetar i omgångar, där var och en har en utsedd validator som kallas en ledare. Ledarna föreslår nya block och får undertecknade röster från validatorerna angående förslagen för blockgenerering. En runda är bara en kommunikationsfas med en enda utsedd ledare, och ledarnas förslag är organiserade i en kedja med hjälp av kryptografiska hash. När en runda startas föreslår ledaren ett block som förlänger den längsta kedjan den har till sitt förfogande. Om förslaget är giltigt och lägligt kommer varje ärlig nod att skriva under det och skicka en röst till ledaren. När det finns tillräckligt med röster för att nå ett kvorum, samlar ledaren rösterna till ett kvorumcertifikat (QC) som förlänger samma kedja igen och QC sänds till varje nod. Om ledaren misslyckas med att sammanställa en QC, kommer deltagarna att gå vidare till nästa omgång.

Vid det här laget har Libra Blockchain lanserats som ett tillåtet nätverk. De grundande Validatorerna inkluderar företag som Uber, Visa, MasterCard, PayPal, etc. Alla grundare följer strikta riktlinjer för att vara tidiga Validatorer. Till exempel krävdes kryptohedgefonder att ha ett AUM över 1 miljard dollar medan digitala tillgångsfokuserade förvaringsinstitut var tvungna att lagra minst 100 miljoner dollar. Icke-krypteringsföretag behövde ha ett marknadsvärde på mer än 1 miljard dollar eller kundbalanser på mer än 500 miljoner dollar.

En annan konsensusalgoritm är Proof of Elapsed Time, som uppfanns i början av 2016 av Intel och framgångsrikt testades av Hyperledger Sawtooth 1.1.

Funktionsprincipen är ganska enkel eftersom varje nod i nätverket väntar på en slumpmässigt vald tidsperiod. Den första noden som förflutit väntetiden vinner rätten att utfärda nästa block. Varje nod i nätverket genererar slumpmässiga väntetidsintervall och avaktiveras på ett sovande sätt under en angiven tid. Noden som vaknar, och den med kortast väntetid, lägger till ett nytt block i blockkedjan och överför data genom hela nätverket. Processen upprepas tills nästa block hittas. Fördelarna med en sådan algoritm är låga kostnader för deltagande, enkel legitimitetsverifiering och låga kostnader för kontroll av verifiering och val. Det finns också nackdelar, som behovet av specialiserad hårdvara och det faktum att den är värdelös för offentliga nätverk. Allt som allt

Mångfalden av konsensusalgoritmer gör blockkedjor mångsidiga och anpassningsbara till olika applikationer och strukturer. Även om blockkedjorna är sårbara för attacker, ofta besvärliga och mycket energiineffektiva, är de fortfarande här för att stanna och det är bara en tidsfråga tills en eller annan algoritm slår de andra i kampen om effektivitet. Kanske kommer en av algoritmerna i den långa listan av obskyra och mindre kända algoritmer att bli den som kommer att avsätta PoW och PoS inom en snar framtid.