Protokół łańcucha bloków Cardano: dlaczego Proof-of-Stake?

Łańcuch bloków Cardano Ouroboros Proof-of-Stake zestaw zasad działania PoA Proof of Africa

W tym artykule wyjaśnimy, jakie protokoły Proof-of-Stake (PoS) porównują swoje podstawowe działanie z dobrze znanymi protokołami Proof-of-Work (PoW).

(Jun 17, 2020)

Protokoły Proof-of-Work (PoW), które obecnie zasilały większość projektów kryptograficznych, takich jak Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dash itp.
Pomoże nam to lepiej zrozumieć, dlaczego algorytmy konsensusu PoS wydaje się mieć lepszą przyszłość niż PoW w krypto-ekosystemie i dlaczego Cardano decyduje się na opracowanie własnego, dostosowanego do potrzeb protokołu; Ouroboros .

Podstawy

Bitcoin zużywa ogromne ilości energii do zabezpieczenia swojej sieci.
Ale dlaczego zużywa całą tę energię i jakie mogą być alternatywy?

Wydobywanie nowych bitcoinów i zabezpieczanie sieci wymaga dużo moc obliczeniowa dzięki algorytmowi zwanemu „Proof-of-Work” (PoW).
Algorytm Bitcoin PoW działa w ten sposób, że wszystkie węzły w sieci rozwiązują tę samą zagadkę kryptograficzną.
Węzły rozwiązujące zagadkę nazywane są górnikami, a pierwszy, który znajdzie rozwiązanie, otrzymuje nagrodę; pewną liczbę bitcoinów (liczba maleje co 4 lata po „połówce”).

W 2011 r. Bitcointalk o nazwie QuantumMechanic zaproponował technikę, którą nazwał „dowodem stawki”.
Chodzi o to, aby wszyscy mogli korzystać z komputerów moc konkurowania ze sobą za pomocą wydobycia w celu zabezpieczenia sieci jest marnotrawstwem .
Zamiast tego, dowód stawki wykorzystuje proces wyborczy, w którym jeden węzeł jest losowo wybierany do weryfikacji następny blok.
Dowód stawki (PoS) nie ma górników, ale zamiast tego ma „walidatory” i nie pozwala ludziom „wydobywać” bloków, a zamiast tego „wybierać” lub „produkować” bloki.

Walidatory bloków nie są wybierane całkowicie losowo.
Aby zostać walidatorem, węzeł musi zdeponować określoną ilość natywnych tokenów łańcucha bloków w sieci, której dotyczy stawka (który można traktować jako depozyt zabezpieczający).
Jeśli węzeł zostanie wybrany do weryfikacji następnego bloku, zweryfikuje on poprawność wszystkich transakcji w bloku .
Jeśli wszystko się sprawdzi out, węzeł wylogowuje się z bloku i dodaje go do łańcucha bloków; wygenerował nowy blok.

W nagrodę węzeł otrzymuje całość lub ułamek opłat związanych z każdą transakcją, która zależy od PoS protokoły .

Wielkość stawki określa szanse walidatora, który zostanie wybrany do wybicia następnego bloku. Im więcej tokenów postawiłeś w sieci, tym większe szanse na utworzenie nowego bloku.
Może się to wydawać niesprawiedliwe, ponieważ faworyzuje bogate podmioty posiadające dużo tokenów, ale w rzeczywistości jest bardziej sprawiedliwe niż protokoły PoW.
Rzeczywiście, dzięki PoW duże podmioty / farmy górnicze mogą skorzystać na ekonomii skali.
Cena, jaką płacą za sprzęt górniczy i energię elektryczną, nie rośnie liniowo. Zamiast tego, im więcej kupują, tym lepsze ceny mogą uzyskać.
Cena, jaką płacą za sprzęt górniczy i energię elektryczną, nie rośnie liniowo. Zamiast tego im więcej kupują, tym lepsze ceny mogą uzyskać .

Źródło : Grupa badawcza 3IQ
Źródło: Grupa badawcza 3IQ

Zużycie energii

Protokoły PoW oferują więcej korzyści dla najbardziej zaawansowanych i lepiej wyposażonych górników. Im wyższa szybkość mieszania (moc obliczeniowa), tym większa szansa na utworzenie następnego bloku i otrzymanie nagrody .

Jeśli górnicy chcą jeszcze bardziej zwiększyć swoje szanse, powinni zebrać się w tak zwanych „basenach wydobywczych”. W ten sposób łączą swoje współczynniki mieszania i równomiernie rozdzielają nagrodę na wszystkich w puli.
Doprowadziło to do wyścigu, w którym strukturyzowane firmy zastąpiły wczesne budowanie węzłów DIY, tworząc coraz większe farmy wydobywcze wyposażone w dedykowane urządzenia górnicze (takie jak jako ASIC).

Według Digiconomist , sami górnicy Bitcoin zużywają około 60 TWh energii elektrycznej, wystarczającej do zasilania całego kraju, takiego jak Grecja (11 milionów mieszkańców).

Źródło: Digiconomist (Czerwiec 2020)

Zatem różnice między Proof-of-work i Proof-of-określonym są dość ważne.
Proof-of-hill nie pozwala wszystkim poszukiwać nowych bloków, więc nie ma konkurencji między walidatorami i nie ma wyścigu o moc obliczeniową. Dlatego zużywa znacznie mniej energii.
Na przykład i według Charlesa Hoskinsona, dyrektora generalnego IOHK, cały Cardano Blockchain może być zasilany przy użyciu tylko 10 kW (moc potrzebna do kilku domów), co zmniejszyłoby zużycie energii milion razy w porównaniu z łańcuchem bloków Bitcoin.

Decentralizacja

Jak widzieliśmy powyżej, dzięki protokołom proof-of-work mamy coś, co nazywa się farmami wydobywczymi, w których górnicy łączą siły, aby zwiększyć swoje szanse na produkcję nowych bloków i zbieranie w ten sposób nagród.
Do tej pory te pule kontrolują duże części łańcucha bloków bitcoin. Oznacza to, że w jakiś sposób scentralizują proces wydobywania, co jest niebezpieczne.
Gdyby największe farmy górnicze połączyłyby się, miałyby większościowy udział w sieci i mogłyby zacząć zatwierdzać fałszywe transakcje . Powiązany blockchain natychmiast straciłby całą swoją wiarygodność i zostałby porzucony.

Konfiguracja węzła i zostanie walidatorem w łańcuchu blokowym opartym na weryfikacji stawki jest znacznie tańsze w porównaniu z of-work.
Zainteresowani ludzie nie potrzebują ogromnych inwestycji w drogi sprzęt górniczy, a tym samym proof-of-rate zachęca więcej osób do założenia węzła, dzięki czemu sieć jest bardziej zdecentralizowana, a także bezpieczniejsza.

Podsumowując: protokoły Proof-of-Work zmuszają górników do korzystania z ogromnych ilości energii i zachęcają do korzystania z pul wydobywczych, co sprawia, że ​​łańcuch bloków jest bardziej scentralizowany zamiast początkowego celu, jakim jest osiągnięcie decentralizacji.

PoS wydają się być bardziej sprawiedliwe niż protokoły PoW z natury rzeczy unikając dużych konglomeratów. Ponadto każdy protokół PoS (taki jak Cardano z jego parametr nasycenia puli ) może dodawać reguły uzupełniające, aby złagodzić przewagę walidatorów mających zbyt duży wpływ na sieć.
Główny cel pozostaje ten sam, osiągnięcie decentralizacji.

Skalowalność

Protokoły PoW okazały się mieć poważną słabość, pozwalającą uniknąć masowej adaptacji i użyteczności jako globalnego systemu płatności: Skalowalność.

Sama skalowalność składa się z trzech głównych problemów, które należy rozwiązać:
– transakcje na sekundę,
– przepustowość sieci,
– pamięć masowa.

Transakcje na sekundę są najbardziej oczywiste i tutaj skupimy się tylko na tym aspekcie.
Podstawowe założenie jest proste : aby kryptowaluta stała się globalnym systemem płatności, musisz mieć możliwość do obsługi wielu transakcji na sekundę .

Dla porównania, gdy system Visa może wykonać do 5000 transakcji na sekundę (TPS). Bitcoin pozwala tylko na 7 TPS.

Podczas „pompy kryptograficznej” pod koniec 2017 r. Ogromny wzrost wolumenu transakcji Bitcoin pokazał słabość protokołu. Potwierdzenie pewnej transakcji i wstawienie jej do blockchain. Potencjał Bitcoina do adopcji jest obecnie ograniczony przez jego skalowalność.

W niektórych projektach opracowano protokoły (takie jak Ouroboros Cardano), które rozwiązują ten problem, przyjmując PoS zamiast PoW.
Jak widzieliśmy, protokół Cardano PoS tak nie pozwalają wszystkim konkurować w produkcji nowych bloków. Zamiast tego sieć wybiera kilka węzłów do wybijania kolejnych bloków; węzły te nazywane są „liderami gniazd”.
Aby to wszystko działało, Cardano dzieli czas na epoki, a te na przedziały.
Szczeliny definiuje się jako krótki okres, w którym można utworzyć jeden blok. br> Następnie sieć wybiera lidera dla każdego gniazda i jest to jedyny, który może utworzyć blok dla tego konkretnego gniazda.
Liderzy gniazd nasłuchują nowych transakcji, weryfikują je, a następnie umieszczają je w nowym bloku .
Ta technika sprawia, że ​​Cardano jest wysoce skalowalne, ponieważ protokół może zwiększyć liczbę szczelin na epokę, a na wierzchu mógłby w razie potrzeby uruchomić wiele epok równolegle.

Dyrektor laboratorium Blockchain na Uniwersytecie w Edynburgu, Aggelos Kiayias, mówi, że Cardano skalowalność protokół, Ouroboros Hydra , pozwoliłoby na prawie nieskończoną liczbę transakcji na sekundę , co przełamałoby obecną główną barierę masowej adopcji kryptowalut.

51\% ataków

Inny problem może wystąpić w systemie blockchain, jeśli ktoś kupuje, posiada lub ma kontrolę nad większością tokenów i stawia je w sieci. Może wtedy skutecznie nim manipulować, zezwalając na fałszywe transakcje i je zatwierdzając.
Nazywa się to atakiem 51\% i jest również omawiane jako słaby punkt algorytmów PoW.

Jeśli pojedynczy górnik lub grupa górników może uzyskać 51\% mocy mieszania, mogą skutecznie kontrolować i manipulować łańcuchem bloków.

Dowód- z drugiej strony może sprawić, że ten atak będzie mało prawdopodobny, ale zależy to od ogólnej wartości kryptowaluty.
Podobnie jak w czerwcu 2020 r., Gdyby Bitcoin przeszedł na PoS, pozyskanie 51\% wszystkich monet kosztowałoby więcej ponad 85 miliardów dolarów. Zatem prawdopodobieństwo wystąpienia ataku 51\% jest mniejsze w przypadku PoS.
W międzyczasie zatrzymanie 51\% ada kosztowałoby „tylko” ponad 1 miliard dolarów… To sprawia, że ​​młode projekty PoS są szczególnie słabe we wczesnych fazach rozwoju.

W jaki sposób Cardano rozwiązuje te problemy?

Krótko mówiąc: konsensus dotyczący weryfikacji stawki rozwiązuje niektóre problemy w porównaniu z dowodem pracy, ale niesie również dodatkowe ryzyko, które należy ocenić , zrozumiałe i złagodzone.

Od samego początku zespoły Cardano pracowały w tym kierunku, aby zatwierdzić główne problemy zidentyfikowane podczas korzystania z protokołu PoS i je rozwiązać.
Aby to zrobić, Cardano zastosowało inne podejście niż inne projekty kryptowalut, ponieważ opiera się na recenzowanych artykułach . Innymi słowy, podejście akademickie.

Zamiast więc pisać dokumentację i wdrażać ją bezpośrednio w kodzie, zespół Cardano upewnia się, że eksperci z całego świata świat czyta ich artykuły, poprawia je i zgadza się z wynikiem . Zapewnia to jakość i solidność protokołu, ale także zajmuje dużo czasu i jest związane z „zawsze opóźnionym” tagiem, który przylega do projektu Cardano.

Podczas różnych faz testów zespoły programistyczne wdrożyły swoje badania i okazało się, że jest w stanie rozwiązać większość problemów poruszonych powyżej.
Przed wydaniem Shelley (lato 2020 r.) większość parametrów została przetestowana i określona w celu zapewnienia jak największego bezpieczeństwa sieci.
Ponadto wszystkie te parametry są regulowane w czasie i zapewnią protokołowi całą niezbędną autonomię do jego ewolucji i dostosowania do przyszłych potrzeb: decentralizacji, bezpieczeństwa, trzeźwości i skalowalności .

Dowód Afryki [POA] to afrykański sterownik adopcyjny oparty na stakepool .

Dowiedz się więcej o naszym init iatives tutaj .

Obserwuj nas na Twitterze tutaj .

Dołącz do dyskusji w naszym Czat telegramowy tutaj .

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *