Cardano blockchain-protokol: hvorfor Proof-of-Stake?

Cardano blockchain Ouroboros Proof-of-Stake stakepool hvor fungerende PoA Proof of Africa

I denne artikel vil vi forklare, hvilke Proof-of-Stake (PoS) -protokoller, der sammenligner deres grundlæggende funktion med de velkendte Proof-of-Stake (PoS) -protokoller.

(Jun 17, 2020)

Proof-of-Work (PoW) -protokoller, der i øjeblikket drev de fleste af de kryptoprojekter, som Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dash osv.
Dette hjælper os med bedre at forstå, hvorfor PoS-konsensusalgoritmer synes at have en lysere fremtid end PoW i krypto-økosystemet og hvorfor Cardano beslutter at udvikle sin egen skræddersyede protokol; Ouroboros .

Grundlæggende

Bitcoin bruger enorme mængder energi til at sikre sit netværk.
Men hvorfor forbruger det al denne energi, og hvad kan alternativerne være?

Minedrift af nye bitcoins og sikring af netværket kræver en masse computerkraft på grund af sin algoritme kaldet “Proof-of-Work” (PoW).
Bitcoin PoW-algoritmen fungerer ved at have alle noder i netværket til at løse det samme kryptografiske puslespil.
Knudepunkterne, der løser puslespillet, kaldes minearbejdere, og den første til at finde løsningen får belønningen; en vis mængde Bitcoin (s) (antallet falder hvert 4. år efter en “Halvering”).

I 2011 blev en Bitcointalk forumbruger kaldet QuantumMechanic foreslog en teknik, som han kaldte “proof-of-stake”.
Ideen er, at lade alle bruge computing magt til at konkurrere mod hinanden med minedrift for at sikre netværket er spild .
I stedet for proof-of-stake bruger en valgproces, hvor en node tilfældigt vælges for at validere næste blok.
Proof-of-stake (PoS) har ingen minearbejdere, men har i stedet “validatorer”, og det lader ikke folk “mine” blokke, men i stedet “mynte” eller “producere” blokke.

Blokvalidatorer vælges ikke helt tilfældigt.
For at blive validator skal en node deponere en bestemt mængde blockchain-native tokens i netværket på spil (som kan ses som et depositum).
Hvis en node vælges til at validere den næste blok, vil den verificere gyldigheden af ​​alle transaktionerne i blokken .
Hvis alt kontrolleres ud, underskriver noden på blokken og føjer den til blockchain; det har produceret en ny blok.

Som en belønning modtager noden hele eller en brøkdel af gebyrerne, der er knyttet til hver transaktion, det afhænger af PoS protokoller .

Størrelsen på indsatsen bestemmer chancerne for, at en validator skal vælges til at prikke den næste blok. Jo flere tokens du har sat i netværket, jo flere chancer er der for at producere en ny blok.
Dette kan virke uretfærdigt, fordi det har en tendens til at favorisere rige enheder, der ejer mange tokens, men faktisk er det mere retfærdigt end PoW-protokoller.
Faktisk, med PoW kan store enheder / minedrift nyde godt af stordriftsfordele.
Prisen, de betaler for udstyr til minedrift og elektricitet, stiger ikke lineært. I stedet for jo mere de køber, jo bedre priser kan de få.
Den pris, de betaler for mineapparater og elektricitet, stiger ikke lineært. I stedet for jo mere de køber, jo bedre priser kan de få .

Kilde : 3IQ Research Group
Kilde: 3IQ Research Group

Energiforbrug

PoW-protokoller giver flere belønninger til de mest avancerede og bedre udstyrede minearbejdere. Jo højere deres hashrate (computerkraft) er, jo højere er deres chance for at oprette den næste blok og modtage belønningen .

Hvis minearbejdere ønsker at øge deres chancer yderligere, skal de samles i det, der kaldes “minedrift”. På den måde kombinerer de deres hashing-priser og fordeler belønningen jævnt til alle i poolen.
Dette har ført til et løb, hvor strukturerede virksomheder udskiftede tidlige DIY-knudepunkter ved at oprette større og større minedrift udstyret med dedikerede mineudstyr (f.eks. som ASIC).

Ifølge Digiconomist bruger Bitcoin minearbejdere ca. 60 TWh af elektricitet, nok til at drive et helt land som Grækenland (11 millioner indbyggere).

Kilde: Digiconomist (Juni 2020)

Så forskellene mellem Bevis for arbejde og Bevis for indsats er ret vigtige.
Bevis for indsats lader ikke alle mine efter nye blokke, så der er ingen konkurrence mellem validatorer og ingen race for computerkraft. Derfor bruger den betydeligt mindre energi.
Som eksempel og ifølge Charles Hoskinson, administrerende direktør hos IOHK, kunne hele Cardano Blockchain være drevet med kun 10 kW (strøm, der kræves til få huse), hvilket ville reducere energiforbruget med millioner gange sammenlignet med Bitcoin-blockchain.

Decentralisering

Som vi har set ovenfor har vi med proof-of-work-protokoller noget, der kaldes minedrift, hvor minearbejdere mødes for at øge deres chancer for at producere nye blokke og dermed samle belønninger.
På nuværende tidspunkt styrer disse puljer store dele af bitcoin-blockchain. Det betyder, at de på en eller anden måde centraliserer mineprocessen, og det er farligt.
Hvis de største minedrift går sammen, ville de have en majoritetsandel i netværket og kunne begynde at godkende falske transaktioner . Den relaterede blockchain ville straks miste al sin troværdighed og ville blive opgivet.

At oprette en node og blive validator i en proof-of-stake-baseret blockchain er meget billigere sammenlignet med en proof- en arbejdsbaseret.
Interesserede har ikke brug for en kæmpe investering i dyrt minedrift, og således tilskyndes beviset på, at flere mennesker opretter en node, hvilket gør netværket mere decentralt og også mere sikkert.

For at opsummere: Proof-of-Work-protokoller skubber minearbejdere til at bruge store mængder energi, og det tilskynder til brugen af ​​minedrift, hvilket gør blockchain mere centraliseret i stedet for dets oprindelige mål om at nå decentralisering.

PoS-protokoller har tendens til at være mere retfærdige end PoW-protokoller, der iboende undgår store konglomerater. Dertil kommer, at hver PoS-protokol (såsom Cardano med dens parameter for poolmætning ) kan tilføje supplerende regler for at afbøde overvægten af ​​validatorer, der har for stor indflydelse på netværket.
Hovedmålet er stadig det samme og når decentralisering.

Skalerbarhed

PoW-protokoller har vist sig at have en stor svaghed, hvor man undgår at nå masseoptagelse og nytte som et globalt betalingssystem: Skalerbarhed.

Skalerbarhed i sig selv består af tre hovedspørgsmål, der skal løses:
– transaktioner pr. sekund,
– netværksbåndbredde,
– lager.

Transaktioner pr. sekund er den mest oplagte, og vi vil her kun fokusere på dette aspekt.
Grundprincippet er simpelt : for at en kryptovaluta kan blive et globalt betalingssystem, skal du være i stand til til at håndtere mange transaktioner pr. sekund .

Som en sammenligning, når Visa-systemet kan gennemføre op til 5000 transaktioner pr. sekund (TPS). Bitcoin tillader kun op til 7 TPS.

I løbet af “kryptopumpen” i slutningen af ​​2017 viste en enorm stigning i Bitcoin-transaktionsvolumener protokolsvagheden, det tog dage for nogle transaktioner at blive valideret og indsat i blockchain. Bitcoins potentiale for vedtagelse er i øjeblikket flaskehalset af dets skalerbarhed.

Nogle projekter udviklede protokoller (såsom Cardanos Ouroboros), der løser dette ved at vedtage PoS i stedet for PoW.
Som vi har set gør Cardano PoS-protokollen det ikke tillade alle at konkurrere om at producere nye blokke. I stedet vælger netværket et par knudepunkter for at prikke de næste blokke; disse noder kaldes “slot-ledere”.
For at få dette til at fungere, opdeler Cardano tiden i epoker og dem i slots.
Slots defineres som en kort periode, hvor en blok kan oprettes.
Netværket vælger derefter en slotleder for hver slot, og dette er den eneste, der kan producere blokken til den pågældende slot.
Slotledere lytter efter nye transaktioner, verificerer dem og placerer dem derefter i en ny blok .
Denne teknik gør Cardano meget skalerbar, fordi protokollen muligvis øger antallet af slots pr. epoke og på toppen muligvis kan køre flere epoker parallelt, hvis det er nødvendigt.

Direktør for Edinburgh Universitys Blockchain Laboratory, Aggelos Kiayias, siger at Cardano skalerbarhed protokol, Ouroboros Hydra , ville tillade et næsten uendeligt antal transaktioner pr. sekund som ville bryde den nuværende hovedbarriere for kryptomasseadoption.

51\% angreb

Et andet problem kan forekomme i et blockchain-system, hvis man køber, ejer eller har kontrol over de fleste tokens og placerer dem i netværket. Han kan derefter effektivt manipulere det, der tillader og godkender falske transaktioner.
Dette kaldes 51\% -angrebet og diskuteres også som et svagt punkt i PoW-algoritmer.

Hvis en enkelt minearbejder eller en gruppe minearbejdere kan få 51\% af hashkraften, kan de effektivt kontrollere og manipulere blockchain.

Bevis- af indsatsen på den anden side kan gøre dette angreb meget usandsynligt, men det afhænger af den samlede værdi af en kryptovaluta.
Som i juni 2020, hvis Bitcoin ville skifte til PoS, ville det at erhverve 51\% af alle mønterne koste mere over 85 milliarder dollars. Så det er mindre sandsynligt, at 51\% -angrebet sker med PoS.
I mellemtiden vil tilbageholdelse af 51\% af ada “kun” koste over 1 milliard dollars … Det efterlader unge PoS-projekter særlig svage i deres tidlige udviklingsfaser.

Hvordan håndterer Cardano disse problemer?

Kort sagt: proof of stake-konsensus tackler nogle spørgsmål sammenlignet med proof-of-work, men medfører også nogle yderligere risici, der skal vurderes , forstået og afbød.

Fra begyndelsen arbejdede Cardano-hold i den retning for at tilslutte sig de vigtigste problemer, der blev identificeret, når man kørte en PoS-protokol og for at overvinde dem.
For at gøre dette brugte Cardano en anden tilgang end andre kryptokurrencyprojekter, fordi den er bygget op omkring peer-reviewed papirer . Med andre ord en akademisk tilgang.

Så i stedet for at skrive en hvidbog og implementere den direkte til kode, sørger Cardano-teamet for, at eksperter fra hele verden læser deres papirer, forbedrer dem og er enige med resultatet . Det sikrer kvaliteten og robustheden af ​​protokollen, men tager også meget tid og er relateret til “altid forsinket” tag, der holder fast med Cardano-projektet.

I de forskellige testfaser implementerede udviklingshold deres forskning og viste sig at være i stand til at tackle de fleste af de spørgsmål, der er rejst ovenfor.
Til udgivelsen af ​​Shelley (sommeren 2020) er de fleste parametre blevet testet og bestemt for at bringe så meget sikkerhed som muligt på netværket.
Desuden er alle disse parametre justerbare over tid og giver protokollen al den nødvendige autonomi til dens udvikling og tilpasning til fremtidige behov: decentralisering, sikkerhed, ædruelighed og skalerbarhed .

Bevis for Afrika [POA] er en stakepool-drevet afrikansk adoptionsdriver .

Lær mere om vores init iatives her .

Følg os på Twitter her .

Deltag i diskussionen på vores Telegramchat her .

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *