Wraz z rozwojem technologii kryptowalut pojawiają się coraz nowsze rozwiązania w kontekście modeli konsensusu poszczególnych łańcuchów. Warto być na bieżąco z wiedzą na temat najważniejszych z nich.
Znajomość mechaniki poszczególnych „dowodów” (proofs), które funkcjonują w kryptosferze może nie tylko wzbogacić Twoje zaplecze know-how, ale również pozwolić Ci podejmować bardziej świadome decyzje inwestycyjne. Zobaczmy, czym są i jak działają najbardziej popularne modele.
Proof of Work
O Proof of Work napisaliśmy już na Bithubie naprawdę sporo. Skoro jednak dokonujemy pewnej systematyki, podsumujmy najważniejsze cechy konsensusu Bitcoina.
Dowód pracy to wymóg, który muszą spełnić górnicy, aby potwierdzić ważność transakcji kryptowalutowych i otrzymać za to nagrody. Dowód pracy polega na ciągłym obliczaniu hashów, aż górnik znajdzie docelową wartość. Im większą ma się moc obliczeniową, tym łatwiej jest dokonywać obliczeń, które mogą nagradzać walidatora natywnymi coinami i wspierać integralność i bezpieczeństwo sieci.
Przykładem dowodu pracy może być użycie przez blockchain kryptowaluty algorytmu skrótu SHA-256. Algorytm ten generuje 32-bajtowe (32 znaki w systemie szesnastkowym) dane wyjściowe. Jeśli więc wprowadzisz dowolny ciąg danych do łańcucha bloków tej kryptowaluty, na przykład: „abcdefghijklmnopqrstuvwxyz”, wynik będzie wyglądał następująco: „fedcba987654321”. Po wprowadzeniu ciągu danych i utworzeniu danych wyjściowych jest to dowód pracy. Ale nie ma nagrody, chyba że górnik prawidłowo rozwiąże hash.
To trochę tak, jakbyś miał pokazać szefowi dowód na to, że wykonałeś przydzielone ci zadanie. Gdy twój szef „zatwierdzi”, że wykonałeś pracę, jest zadowolony, a ty otrzymujesz nagrodę w postaci utrzymania pracy.
Wśród kryptowalut, które wykorzystują Proof of Work, na największa uwagę zasługują: Bitcoin (BTC), Ethereum (1,0) (ETH), DogeCoin (DOGE), Bitcoin Cash (BCH), Litecoin (LTC).
Niektóre z największych kryptowalut wykorzystują dowód pracy, aczkolwiek niektóre migrują do nowych modeli konsensusu. Przykładem koronnym jest oczywiście Ethereum, które przechodzi na Proof of Stake. PoS będzie wymagać od użytkowników zablokowania swoich zasobów kryptowalut na koncie tylko na krótkie okresy podczas głosowania nad transakcjami. To ostatecznie stworzy listę walidatorów, którzy zatwierdzili transakcję. Wówczas posiadacze kryptowaluty otrzymają zyski z kopania monet i uczestnictwa w sieci.
Świadomi ekologicznie inwestorzy uważają, że dowód pracy jest niezdrowy dla naszej planety i nieefektywny energetycznie. Dyskusja na ten temat przynosi interesujące i zasadne argumenty obydwu stronom.
Jak widać, dowód pracy nie oznacza zużycia czystej, odnawialnej energii, aczkolwiek coraz więcej górników decyduje się na korzystanie z zasilania z takich właśnie źródeł.
Więcej na temat Proof of Work przeczytasz tutaj:
Proof of Stake
Proof of Stake to algorytm konsensusu, który nagradza użytkowników za to, że znajdują się w posiadaniu natywnego aktywa danej sieci. Aby zarabiać kryptowalutę bądź token jako nagrodę za swój wkład, użytkownik będzie musiał utrzymywać na swoim adresie określone saldo. Oprócz względów weryfikacji transakcji w sieci, działa to trochę jak lokata.
Przykładem tego, jak działa PoS, jest to, że użytkownicy przechowują kryptowalutę na koncie online 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu. Utrzymywanie kryptowaluty online pozwoli posiadaczowi otrzymywać opłaty transakcyjne, a także więcej coinów.
Jeżeli chcielibyśmy porozmawiać o wadach PoS, warto zauważyć, że bardziej „zamożni” stakerzy mogą zdominować sieć. Elitaryzm może spowodować, że sieć kryptowalut zostanie zalana przez „posiadaczy”. W tym miejscu może pomóc „Delegated Proof of Stake” i utrzymanie zdecentralizowanej sieci poprzez arbitralne delegowanie weryfikacji transakcji, bez względu na to, ile kupiłeś monet.
Oto kilka monet, które wykorzystują PoS:
Więcej na temat Proof of Stake przeczytasz tutaj:
Proof of Participation
Pomyśl o dowodach uczestnictwa jako o członkostwie w elitarnym klubie, z czego czerpiesz namacalne profity. Po pierwsze, taki mechanizm wymaga od inwestorów umieszczenia swoich monet w portfelu i zablokowania ich na określony czas. Następnie węzeł rejestruje swoich członków na bezpiecznej liście. Rejestracja sprawia, że komuś, kto jest właścicielem farmy wydobywczej, bardzo trudno jest przejąć kontrolę nad blockchainem.
To właśnie rejestracja węzła działa jako warstwa bezpieczeństwa. Dlatego włamanie się do sieci PoP zajęłoby komuś dużo czasu i wysiłku. Po drugie, tokeny przeznaczone na nagrody są rozmieszczone równomiernie w rejestrze węzłów. Dystrybucja prowadzi do lepszej decentralizacji i sprawiedliwej nagrody dla wszystkich uczestników. Wreszcie, Proof of Participation jest neutralny energetycznie i korzystniejszy dla środowiska.
Jak z tego skorzystać? Musisz zawnioskować do rejestru węzłów o dowód uczestnictwa, gwarantując zablokowanie pewnej ilości środków określonych przez konsensus algorytmu. W ten sposób początkowi zwolennicy rejestru węzłów będą czerpać korzyści po dokonaniu transakcji z wygenerowanymi tokenami. Następnie, gdy więcej użytkowników dołączy do rejestru (Ty), efekt będzie przybierał na sile, aczkolwiek dystrybucja pozostaje rozłożona między członków.
Proof of Participation to innowacyjny algorytm konsensusu, który nie wymaga energochłonnego wydobycia. Zamiast tego opiera się na rejestracji, aby rosnąć i generować tokeny w miarę dołączania większej liczby użytkowników. Ponadto, jedynym kosztem dołączenia do PoP jest zablokowanie części środków określonych przez konsensus algorytmu. Jedną z wad monet PoP, takich jak Motocoin (MOTO), jest wolniejsze tempo generowania, ponieważ może istnieć mniej węzłów podpisujących transakcje niż ma to miejsce chociażby w przypadku Bitcoina. Jedną z zalet walut PoP w porównaniu z innymi kryptowalutami jest mniejsze ryzyko ataków związanych z podwójnym wydatkowaniem lub ataków 51%, ponieważ wszyscy uczestnicy muszą się podpisać, zanim transakcje zostaną zrealizowane.
Proof of Activity
Na początek dwie grupy muszą podzielić wydobycie „dowodów aktywności”. Pierwsza grupa wykorzystuje dowód pracy, aby znaleźć blok, który wyśle do weryfikacji. Weryfikacja zapewnia, że wszyscy w puli mają motywację (potencjalną nagrodę) i konkurują ze sobą o wydobywanie bloków zawierających ważne transakcje; jeśli nie prześlą tych środków wystarczająco szybko, stracą swoje nagrody. Następnie druga grupa składa się z górników, którzy z powodzeniem wydobyli blok przy użyciu proof of stake zamiast tradycyjnych dowodów, takich jak w przypadku Bitcoina lub Ethereum (1.0):
Czy Proof of Activity zagrożone jest wizją centralizacji? Krytyka wynika z oryginalnej implementacji, w której algorytm nadał czterem pulom wydobywczym unikalną transakcję w początkowym bloku. Nieuczciwe węzły mogły łatwo manipulować blokiem, ponieważ kryptowaluta pierwotnie miała znacznie mniejszą bazę użytkowników, a zatem niższy hash rate niż wiele innych monet typu Proof of Work. Gdyby wszystkie transakcje były nadal przetwarzane przez te same cztery pule, można by łatwo manipulować kryptowalutą za pośrednictwem tych pul jako całości.
Proof of Activity zmienił jednak od tego czasu mechanikę implementacji. Teraz istnieją setki kopalń. Zużycie energii w fazie Proof of Work jest wysokie i pozostaje nieatrakcyjne dla inwestorów, którzy chcą być „eko”.
Proof of Selection
Proof of Selection określa prawidłowość wydobycia kryptowaluty. Jest odpowiedzią na problem bizantyjskich generałów. Polega on na tym, że grupa generałów walczy i opracowuje ze sobą strategię. W rezultacie wysyłają wiadomości tam i z powrotem, aby pozostać ze sobą w kontakcie, ale nie mogą być pewni, czy wróg przechwyci wiadomości i użyje ich w wątpliwych celach.
Tego rodzaju dylemat rodzi pytanie: „czy istnieje sposób na udowodnienie, że jedna strona posiada informacje, a druga nie?” Odpowiedzią lub potwierdzeniem wyboru jest „rodzaj kryptograficznej »zapieczętowanej koperty«, którą może otworzyć tylko osoba z odpowiednim kluczem”.
Kennie Jenkins i jego zespół byli odpowiedzialni za nadzorowanie transakcji kryptowalutowych w kontraktach rządowych. Początkowo nie dostrzegali potencjału kryptowalut i mieli wątpliwości co do ich przyszłości. Jednak po tym, jak inny oficer zakwestionował tezy Jenkinsa, ten znalazł rozwiązanie w starej dziedzinie matematyki zwanej Proof of Selection i zastosował je do kryptowaluty. Dowód tego rodzaju znajduje zastosowanie, gdy wszystkie strony nie są w stanie zweryfikować przekazywanych informacji. Dowód nie musi być złożonym algorytmem i nie musi udowadniać niezależności kryptowaluty. Musi jedynie zapewnić poprawność wygenerowania cyfrowej monety.
Proof od Selection Jenkinsa służy jako ogólne rozwiązanie najbardziej palących problemów kryptowalut. W przypadku błędu potwierdzenia 51% górników kryptowalut musi zatwierdzać transakcje. Kryptowaluta może być „wydana podwójnie”. Proof of Selection pomaga kryptowalutom zwalczać stronniczość w zakresie potwierdzania, udowadniając prawidłowość wydobycia monet w procesie weryfikacji.
Proof of Burn
Proof of Burn to metoda wydobycia, w której górnik musi dostarczyć alternatywne aktywa jako dowód pracy. Ponadto górnik musi udowodnić, że zainwestował w moc wydobycia kryptowalut. Ta metoda kopania pomaga w utrzymaniu długoterminowej efektywności kosztów, ponieważ eliminuje tych górników, którzy nie działają w dobrej wierze.
PoB jest podobny do algorytmu dowodu pracy, z tą różnicą, że nie ma potrzeby posiadania bezpiecznej sieci kryptowalutowej. Chodzi o to, że zamiast spalać prawdziwe pieniądze, górnik kryptowalut musi spalić inny rodzaj zasobów, takich jak cyfrowa moneta. Monety wysyłane są na specjalny „burn address”, z którego nie będzie już można ich odzyskać. Ostatecznie, zweryfikowana „praca” nagradza górnika realną walutą.
W przypadku Proof of Work kryptowalut górnicy muszą dostarczyć aktywa jako dowód pracy. Następnie, gdy górnicy ukończą blok, otrzymują symboliczną nagrodę. Ta metoda kopania kryptowalut nie jest zrównoważona, ponieważ zużywa zbyt dużo energii. Proof of Burn jest mniej wydajna energetycznie, ponieważ górnicy muszą zapewnić alternatywne algorytmy, takie jak dowód pracy.
Więcej na temat Proof of Burn przeczytasz tutaj:
Proof of Capacity
Proof of Capacity to algorytm konsensusu, który wykorzystuje przestrzeń dyskową dostępną dla urządzeń górniczych w sieci do podejmowania decyzji i walidacji transakcji.
Dowód tego rodzaju ma na celu odciążenie algorytmów PoW, PoS lub innych. Rozwiązuje również problem wynagradzania górników za utrzymanie łańcucha bloków. Na przykład, jeśli górnicy PoC nie zapewnią miejsca do przechowywania, nie będą wydobywać coinów.
Algorytm PoC wykorzystuje miejsce na dysku twardym, a użytkownicy mogą decydować o prawach do wydobywania. Za zapewnienie większej ilości miejsca otrzymują nagrodę w postaci dodatkowych kryptowalut. Wraz ze wzrostem popularności Proof of Capacity, różne kryptowaluty zaczęły eksperymentować z Proof of Space (np. Vertcoin i Burst).
Innym sposobem na stwierdzenie, że jest to wydobywanie, jest dostarczenie do PoC dowodu pracy. Górnicy PoC są nagradzani kryptowalutą za oferowanie dowodów na miejsce na dysku twardym. Minusem jest to, że zamożni inwestorzy mogą zyskać większość, zapewniając więcej miejsca.
Proof of Space
Zamiast wykorzystywać energię do tworzenia nowych monet, ten rodzaj algorytmu konsensusu osiąga się poprzez wykazanie uzasadnionego zainteresowania usługą poprzez przydzielenie nietrywialnej przestrzeni niezbędnej do wyzwania przedstawionego przez usługodawcę.
Weryfikator wysyła do węzła pewne dane, aby udowodnić, że zarezerwował niezbędną przestrzeń w ramach Proof of Space. Obydwie strony starają się, aby proces weryfikacji był szybki i praktyczny, a jednocześnie bezpieczny dla wszystkich zaangażowanych.
Przykładowo, usługa przedstawia pracę i zasoby wymagane do wykonania zadania. Powiedzmy, że x ilość pamięci i y ilość przestrzeni dyskowej. Następnie komputer potwierdza żądanie i wykonuje pracę.
Jak widać, dowód przestrzeni jest niewielkim ulepszeniem pojemności, ale dodaje wystarczająco dużo, aby wymagać nieco większej weryfikacji zasobów.
Proof of Spacetime
Proof of Spacetime to algorytm, w którym dowodzący poświęcił uzgodnioną ilość czasu utrzymując wymaganą ilość miejsca. Jest to związane z Proof of Capacity. Twórcy modelu wierzyli, że przestrzeń i jej dostępność są ze sobą nierozerwalnie związane. Ponadto nie jest konieczne przechowywanie cennych danych. Między przestrzenią a czasem może istnieć kompromis, który umozliwi większą elastyczność.
Słowem podsumowania
Mechanizmy konsensusu kryptowalut to skomplikowany temat. Zanim zaczniesz inwestować w aktywa cyfrowe, konieczne jest zrozumienie różnic między różnymi ich rodzajami. Algorytmy Proof of Capacity i Proof o Spacetime oferują ekscytujące rozwiązania dla tych, którzy chcą inwestować, nie wydając zbyt wiele na energię potrzebną do wydobycia kryptowalut. Dowody tego typu zapewniają alternatywny sposób wydobywania monet, które nie wymagają takiego samego poziomu nakładów kapitałowych jak tradycyjne inwestycje, aczkolwiek nadal oferują podobny potencjał zwrotów.