Blockchain-teknikens decentraliserade distribuerade nätverk skapar ett system utan korruption och erbjuder högre säkerhet, transparens och oföränderlighet: det vet du redan! Men har du någonsin frågat dig själv hur ett system utan central myndighet styrs eller hur beslut fattas om transaktioner verifieras?
Ett av blockkedjeteknologins viktigaste löften är ett tillförlitligt peer-to-peer-system där en community hjälper till att verifiera om transaktioner är äkta. Men har du någonsin undrat exakt hur det går till? Jo, olika blockkedjor använder olika metoder som kallas blockchain konsensusalgoritmer.
Även kända som konsensusprotokoll, dessa algoritmer är uppsättningar av regler genom vilka nätverken fungerar. Om det låter intressant, läs vår omfattande guide för att upptäcka vad blockchain-konsensusalgoritmer är, deras mål, hur de fungerar och skillnaden mellan de två mest populära som används idag.
Innehållsförteckning
Hur blockkedjor fungerar
Blockkedjan är ett system för att registrera information som inte kan ändras eller hackas in. Även kallad Distributed Ledger Technology (DLT), blockchain använder kryptografisk hash för decentralisering för att skapa en säker och transparent historik över digitala tillgångar.
Medan blockchain körs på ett mer komplext system, förklarar analogin på något sätt hur det fungerar – den enklaste illustrationen av hur blockchain fungerar är Google Doc. Du kan dela och distribuera alla dokument som skapats via Google Dokument inom ett team istället för att kopiera och överföra dem.
Google Docs använder en decentraliserad distributionskedja som gör att alla teammedlemmar kan komma åt dokumentet samtidigt. Alla ändringar som görs på dokumentet registreras i realtid och är transparenta, eftersom ingen medlem är utelåst.
Varje block i kedjan av block har flera transaktioner. Varje gång en användare lägger till en ny transaktion i blockkedjan läggs transaktionsposten till i alla deltagares reskontra.
På liknande sätt, närhelst en användare byter ett block i kedjan, blir det uppenbart för alla deltagande datorer att en ändring har gjorts. Alla hackare som har för avsikt att korrumpera systemet måste ändra alla block i kedjan över varje distribuerad version av kedjan.
Vad är en Blockchain Consensus Mechanism?
En konsensusmekanism är en formel genom vilken vilken grupp människor som helst utan en överordnad central myndighet fattar beslut och säkerställer efterlevnad av avtal. En blockchain-konsensusalgoritm hänvisar till den process genom vilken användare eller kamrater inom ett blockchain-nätverk når en gemensam överenskommelse eller konsensus om blockkedjans realtidstillstånd.
Konsensusprotokollet gör det möjligt för blockchain-nätverket att uppnå tillförlitlighet och skapa förtroende mellan olika anteckningar, förutom att garantera säkerheten inom den distribuerade huvudboken. En konsensusalgoritm blir en integrerad del av varje blockchain-app eller DApps-projekt inom blockkedjan.
Blockchain-konsensusmekanismer är generellt ansvariga för följande tre saker:
- De ser till att nästa block i kedjan är den enda korrekta versionen av sanningen.
- De förhindrar illvilliga angripare från att uppnå 51 % hash-kraft och tillskansa sig systemet och framgångsrikt splittra kedjan.
- De garanterar tillförlitligheten hos ett nätverk, inklusive flera noder, vilket är bland de viktigaste aspekterna eftersom det bekräftar nätverkets integritet. Den mest kritiska delen av konsensusmekanismer är att se till att användare inte spenderar samma kryptovaluta två gånger (dubbla utgifter).
Andra finansiella tjänsteleverantörer som kredit- och betalkortsföretag använder inte konsensusmekanismer eftersom företagen, till skillnad från blockchain-företag, kontrollerar sina nätverk. Systemet skickar informationen till en central databas när du använder deras kreditkort. Kreditkortsanvändare tror att företag kan skydda både sin data och processen för sina respektive beställningar under transaktioner.
Eftersom endast kreditkortsföretaget kontrollerar hela sitt nätverk förbehåller de sig rätten att vända eller censurera alla transaktioner. Förutom rätten till censur och deras oförmåga att lösa tvister är de flesta centraliserade databaser mycket känsliga för risken för hackning och korruption.
Gå in i blockkedjan och kryptovalutornas era; det blev möjligt att genomföra peer-to-peer-transaktioner som är pålitliga, oföränderliga och spårbara inom ett decentraliserat nätverk. Eftersom det inte finns någon central eller överordnad myndighet inom sådana nätverk för att upprätthålla efterlevnad av de etablerade reglerna, säkerställer de olika typerna av blockchain-konsensusalgoritmer att varje deltagare i nätverket håller med och spelar enligt reglerna.
Mål för Blockchain Consensus Mechanisms
Följande är bland de primära målen för blockchain-konsensusmekanismer.
#1. Unified Agreement
Att uppnå ett enhetligt avtal är ett av huvudmålen med konsensusmekanismen. De protokoll som är inbäddade i blockkedjans distribuerade nätverk säkerställer att all data som matas in under processen är sann och korrekt och att redovisningens status förblir uppdaterad. Som ett resultat kan användare göra transaktioner utan att nödvändigtvis bygga upp förtroende med sina kamrater.
#2. Skapa ett gemensamt ekonomiskt incitament
Eftersom blockkedjan är ett tillitslöst system som reglerar sig självt, måste alla deltagares intressen samordnas. I en sådan situation belönar en blockchain-konsensusalgoritm de som står på gränsen och straffar de dåliga aktörerna samtidigt som de reglerar ekonomiska incitament.
#3. Rättvisa och rättvisa
Konsensusprotokoll säkerställer att alla intresserade användare kan delta i nätverket med samma grunder. Som ett resultat motiverar det blockkedjesystemets decentralisering och öppen källkod.
#4. Eliminera fel
Konsensusmekanismmetoden säkerställer också att blockkedjan är konsekvent, pålitlig och fri från fel, vilket innebär att systemet kan arbeta självständigt hela tiden, inklusive vid misslyckanden och hot.
Typer av blockkedjekonsensusalgoritmer: bevis på arbete kontra bevis på insats
Det finns många konsensusalgoritmer inom blockchain-ekosystemet, och många fler utvecklas fortfarande. Därför måste varje användare eller entreprenör vara bekant med funktionerna i de olika konsensusmekanismerna och veta hur man identifierar dåliga. Efter att ha lärt sig grunderna i blockchain-konsensusalgoritmer är det dags att upptäcka styrkorna och svagheterna hos de två mest populära konsensusmetoderna.
Proof of Work (PoW) och Proof of Stake (PoS) är de mest använda blockchain-konsensusmetoderna. Båda reglerar processen genom vilken peer-to-peer-transaktioner verifieras och läggs till en blockchains offentliga distribuerade reskontra utan en central myndighet. Att känna till skillnaderna mellan PoW och PoS kan hjälpa dig att enkelt utvärdera krypton i din portfölj.
Vad är bevis på arbete (PoW)?
Proof of Work-konsensusmetoden debuterade i början av 1990-talet för att hantera e-postspam. Tanken bakom var att en dator behövde utföra en liten mängd arbete innan den kunde skicka ett e-postmeddelande. Även om arbetet var tänkt att vara trivialt för alla som skickade ett legitimt e-postmeddelande eller två, krävde det enorma mängder resurser och datorkraft för alla som hade för avsikt att skicka massmejl. Bitcoins skapare Satoshi Nakamoto var den första personen att tillämpa digital pengateknik i Bitcoins vitbok.
a. Blockchain beställning
Du vet redan att en blockkedja är gjord av en rad block som representerar grupper av transaktioner som är kronologiskt anpassade. Det första blocket i proof of work-based blockchain är hårdkodat i programvaran och kallas block 0 eller Genesis-blocket. Även om det första blocket inte refererar till några tidigare block, måste alla andra block som kommer in i blockkedjan referera till tidigare block. Var och en bär en kopia av den uppdaterade reskontran.
b. Energianvändning
proof of work-algoritmen använder ett konkurrenskraftigt lopp för att avgöra vem bland deltagarna (kryptovalutagruvarbetare) som kan justera redovisningen. Gruvarbetare måste använda beräkningsenergi för att kvalificera sig för att föreslå giltiga block i linje med nätverkets regler.
Datorer som kör Bitcoin-mjukvaran, känd som noder, validerar transaktioner, förhindrar dubbla utgifter och avgör om något föreslaget block ska gå med i kedjan. Bitcoin-gruvarbetare tävlar mot varandra för att få chansen att skapa ett nytt block genom att lösa komplexa matematiska summor genom en process som kallas hashing. De matematiska problemen är svåra att lösa, men nätverket kan enkelt verifiera rätt lösning.
c. Deltagande
PoW-konsensusmetoden kombinerar beräkningskraft med kryptografi för att skapa konsensus och validera transaktioner som registrerats i blockkedjan. Gruvarbetare som deltar i hashprocessen måste generera rätt svar på det matematiska problemet för att kvalificera sig för att lägga till ett nytt block i kedjan.
Deltagande gruvarbetare kommer att gissa en sträng av pseudoslumptal, som, när de kombineras med informationen i blocket och skickas genom en hashfunktionsdator, måste leverera en lösning som matchar de villkor som algoritmen ställt in i förväg.
När ett svar har härletts sänder systemet den vinnande hashen till nätverket så att andra gruvarbetare kan verifiera dess giltighet. Om de andra gruvarbetarna verifierar hashen kommer blocket att läggas till i blockkedjan, och den framgångsrika gruvarbetaren får kompensation via blockbelöningen.
d. Belöningsfördelning
Personen som bryter ett block som accepteras som giltigt inom nätverket får en blockbelöning, vanligtvis en ny kryptovaluta. För kryptovalutor som Bitcoin minskar blockkedjan systematiskt blockbelöningsbeloppet efter att ett givet antal block har skapats för att hålla den totala mängden medel begränsad och deflationär.
Vad är Proof of Stake (PoS)?
Konsensusmetoden Proof of Stake (PoS) är en ändring av PoW som debuterade 2012. Istället för att enbart förlita sig på datorer som konkurrerar mot varandra för att skapa rätt hash, är syftet med ett PoS-konsensusprotokoll att tillåta deltagande genom äganderätten av den specifika kryptovalutan. Syftet var att i första hand ta itu med PoW:s höga energiförbrukning för att bestämma blockkedjeordning.
PoS-algoritmen använder en förutbestämd uppsättning faktorer för att pseudo-slumpmässigt välja en nod bland myntägare för att föreslå nästa block till blockkedjan. Det är den valda nodens roll att verifiera giltigheten av transaktioner inom ett block förutom att signera och föreslå blocket för blockkedjan för validering.
a. Blockchain beställning
Liksom PoW-mekanismen består PoS-konsensusmetoden av en rad block som är kronologiskt inriktade. Det första blocket inom en PoS-baserad blockkedja är också hårdkodat i Genesis-blockmjukvaran. Alla efterföljande block som läggs till i blockkedjan måste referera till föregående block och bära en hel kopia av den uppdaterade reskontran. Men till skillnad från PoS-metoden, konkurrerar inte deltagande noder om att bli utvalda för att lägga till block. Som ett resultat blir nya block vanligtvis smidda eller präglade istället för bryts.
b. Energianvändning
PoS-baserade blockkedjor är kända för att använda ett energieffektivt system för att avgöra vem som kan föreslå nya block och är inte beroende av hög energiförbrukning och datorkraft. Förespråkare av PoS-konsensusmekanismen nämner det som en miljövänlig mekanism där en enskild nod får uppdraget att skapa nya block istället för att konkurrera mot varandra.
Eftersom PoW mining och PoS minting båda kräver energiförbrukning, är gruv- och minting noder motiverade att använda den billigaste formen av el som möjligt, som oftast kommer från förnybara resurser som vattenkraft, vind eller sol snarare än växthusemitterande källor som kol.
Medan PoS-gruvarbetare bara kräver en aktiv internetkälla som kräver en liten mängd energi, måste PoW-gruvarbetare å andra sidan skaffa specialiserad hårdvara (GPU), gruvutrustning och andra dyra enheter för att ha en chans att producera ett block.
c. Deltagande
För att delta i PoS-konsensusmetoden och ha en chans att bli utvald för att lägga till block i kedjan, måste en användare satsa eller låsa en specifik mängd av blockkedjans tokens i ett särskilt smart kontrakt. Din chans att bli utvald att delta bestäms av mängden kryptovaluta du satsar.
Användare som agerar illvilligt eller bryter mot de fastställda reglerna kan sluta med att förlora sin insats som straff. PoS-algoritmen använder flera andra avgörande faktorer för att undvika att bara gynna de rikaste noderna, av vilka några inkluderar ren randomisering eller antalet gånger en nod har satsat mynt.
d. Belöningsfördelning
Liksom PoW-konsensusmekanismen belönas användare som framgångsrikt föreslår ett giltigt block med en blockbelöning, med hänvisning till blockkedjans kryptovaluta. Ändå, eftersom myntägande avgör valet, erbjuder vissa kryptovalutabörser insatstjänster genom att placera insatser på användarnas vägnar i utbyte mot regelbundna utbetalningar.
PoW vs. PoS: Var hör framtiden hemma?
Vår bedömning av bevis på arbete kontra bevis på insats blockchain konsensusalgoritmer är att båda fungerar olika för att uppnå samma syfte. Men eftersom beviset på insats fortfarande är relativt nytt på marknaden kan det vara orättvist att döma vem av dem som är den direkta vinnaren.
PoW har varit den traditionella konsensusmekanismen i de flesta ursprungliga blockkedjor som Bitcoin och Ethereum. Ethereum håller dock på att anta ett nytt PoS-protokoll i ett försök att visa upp potentialen hos den framväxande konsensusmetoden.
PoW-konsensusmekanismen har uthärdat tidens tand och har visat sig vara ett sätt att säkra en blockchain. Det påverkade dock nätverkets skalbarhet negativt, vilket påverkar transaktioner negativt. Nuförtiden får individer sällan en chans att bryta, eftersom stora centraliserade gruvorganisationer med enorm datorkraft har tagit över det, vilket gör de tillhörande kostnaderna ohållbara.
PoS-algoritmen, å andra sidan, är mer energieffektiv, och nätverken under den åtnjuter högre skalbarhet och effektivare transaktioner. Mekanismen ger dock mindre säkerhet för de kryptovalutor som deltagarna satsar på.
Slutsats
PoS kom in för att åtgärda brister som är inneboende i PoW-mekanismen och, naturligtvis, frodas på energieffektivitetssidan. Båda blockchain-konsensusalgoritmerna kan dock finnas inom överskådlig framtid, med tanke på att Bitcoin har fastnat med PoW medan Ethereum dras mot PoS.
Du kanske också är intresserad av att läsa om blockkedjenoder.