Большинство людей в мире криптовалюты знают, что проверка сети часто происходит в одной из двух форм: доказательство работы или доказательство ставки. Есть и другие, но эти системы распространены и приводят в действие многие из самых популярных блокчейнов. Они берут одну и ту же основную проблему – проверку транзакций – и решают ее уникальными способами. Тем не менее, оба предлагают различные решения для продолжающихся дебатов по поводу масштабирования. У одного есть реальное преимущество перед другим, или это просто разные философии? Мы рассмотрим оба.
Доказательство работы, объяснил
Большинство людей слышали о «майнерах» биткойнов (BTC), но что они делают? По сути, майнеры работают на конкурентной основе для решения сложных математических задач с целью обеспечения безопасности транзакций в сети. Видите, один из самых больших рисков для блокчейна – это так называемая атака с двойным расходом. Это когда кто-то тратит одни и те же деньги дважды. Это часто не проблема с традиционными валютами, но с цифровыми валютами необходима система, чтобы гарантировать, что кто-то не может отправить один и тот же биткойн нескольким сторонам.
Именно сюда приходят майнеры. Как уже упоминалось, они используют мощные процессоры для проверки каждого блока в цепочке со сложными криптографическими функциями, обеспечивающими удаление недопустимых транзакций, таких как двойные затраты. Используя распределенное согласие, все остальные майнеры и узлы в сети затем «соглашаются», что эти транзакции действительны. Этот процесс известен как доказательство работы или PoW.
Основная угроза этой системе исходит из того, что известно как атака на 51%. Именно здесь один злоумышленник получает более половины всей вычислительной мощности в сети, что теперь означает, что «консенсус» – это то, что он говорит. Это произошло раньше и остается проблемой для многих блокчейнов по сей день.
Благодаря PoW безопасность достигается не только благодаря сложному характеру обрабатываемых криптографических функций, но и благодаря относительно высокой стоимости, которую это требует с точки зрения энергии. Это делает атаку на сеть дорогой. Плюс в том, что для захвата всего этого потребовалось бы 51% всей вычислительной мощности, связанной с блокчейном, что недостижимо для более крупных цепочек, таких как биткойн. Недостатком, однако, является то, что для защиты сети требуется огромное количество энергии, что делает все это значительно менее эффективным, чем централизованная альтернатива. Это также только является более серьезной проблемой, поскольку криптовалюта привлекает больше пользователей.
В течение многих лет разработчики искали способы сделать технологию блокчейна более быстрой, эффективной и масштабируемой. Если Биткойн или какой-либо проект когда-либо увидят мировое признание, решения этих проблем должны быть найдены. Идеи включали увеличение блоков или разбиение их на «осколки», а также различные многослойные решения, такие как боковые цепи. Мы рассмотрим все это через мгновение, но сначала давайте посмотрим на доказательство ставки, которое само по себе является одним из возможных ответов на решение по масштабированию.
Чем отличается доказательство кола
Proof-of-кол, или PoS, полностью избавляется от майнеров и вместо этого имеет «валидаторов». Валидаторы не используют вычислительную мощность для защиты блоков, вместо этого они буквально «ставят» свои средства на блоки, которые они считают действительными. Обычно валидатором может быть любой желающий поставить монеты в сети, и алгоритм определяет, какие валидаторы будут выбраны для каждого блока. В то время как майнеры хотят увеличить свои шансы на решение сложной математической задачи, используя для этого больше вычислительной мощности, валидаторы повышают свои шансы быть выбранным для проверки блока, тратя на него больше денег. Шахтеры поощряются вознаграждением за новые монеты, но валидаторы часто получают только снижение сборов, включенных в блок, пропорционально сумме, которую они ранее поставили.
Если злоумышленник попытается проверить поврежденный блок, злоумышленник потеряет свою ставку и будет лишен дальнейших привилегий проверки. Что касается 51% -ой проблемы, то теперь злой партии, стремящейся захватить сеть, не понадобится более половины вычислительной мощности – ей потребуется более половины всех монет в обращении. Это, очевидно, очень маловероятно, так как ни одно криптовалютное сообщество не будет сильно верить в любую монету, где это было бы даже отдаленно возможно с самого начала. Наконец, это устраняет проблему энергопотребления в PoW, поскольку теперь нет необходимости в большом количестве мощных компьютеров, работающих круглосуточно и без выходных.
Одна из критических замечаний в отношении PoS заключается в том, что он все еще допускает форму централизации. По сути, наличие большего актива означает, что у вас больше веса для проверки, что дает вам больше наград за ставки, что означает, что теперь у вас еще больше веса и т. Д. Другие указали на проблему «ничего не ставить», когда валидаторы возможно, можно вкладывать средства в различные истории блокчейна. Наконец, наличие слишком большого количества валидаторов по-прежнему замедляет работу сети, поскольку для достижения консенсуса требуется больше времени по сравнению с количеством валидаторов. К счастью, способы решения всех этих проблем изучаются.
Введите делегированное подтверждение кола
Потенциальное решение недостатков оригинального проекта PoS называется делегированным подтверждением кола, или DPoS. Модель DPoS отличается тем, что вместо того, чтобы каждый пользователь размещал ресурсы, чтобы быть валидатором, пользователи голосуют, какие стороны должны быть валидаторами следующего блока. Увеличение количества ресурсов придает больший вес вашему голосованию, но на самом деле используется только ограниченное количество валидаторов, и они могут быть исключены или отклонены в каждом блоке.
Поскольку все пользователи могут делать ставки и голосовать, сообщество должно сохранять контроль, если считает, что валидатор действует не в его интересах. У валидаторов, очевидно, есть стимул работать с сообществом, потому что, будучи избранным на эту должность, вы можете получать блочные награды. Наконец, ограничивая количество участвующих сторон, можно достичь консенсуса гораздо быстрее, что потенциально может дать ощутимый прирост скорости сети. Некоторые из крупнейших проектов, реализующих эту систему, включают EOS и Tron.
Конечно, здесь важна централизация, поскольку у тех, кто обладает огромными ресурсами, все еще есть шанс манипулировать голосованием. Это справедливая проблема, но в целом более широкое сообщество должно по-прежнему сохранять большее право голоса, чем любая отдельная организация, и избранный валидатор по-прежнему является лишь одним из многих, что ограничивает его реальную власть.
Другие способы масштабирования доказательства работы
Не все убеждены в том, что PoS – это будущее, поэтому есть еще несколько жизнеспособных путей для расширения PoW. Как уже упоминалось, одна из систем в таблице – просто заставить сами блоки проводить больше транзакций. В краткосрочной перспективе это действительно звучит довольно разумно. Большие блоки – хороший способ довольно быстро увеличить пропускную способность сети, но они могут сопровождаться некоторыми оговорками. С одной стороны, более крупные блоки не обязательно являются решением всех проблем. В долгосрочной перспективе вы не можете просто продолжать делать блоки все больше и больше бесконечно. Переключение с 1-мегабайтных блоков на 2-мегабайтные или 4-мегабайтные блоки не имеет большого значения, но чем это закончится? 1 гигабайт? 10 Гб? По крайней мере для блокчейнов, спроектированных как Биткойн, дополнительный размер блоков может сделать хранение всей цепочки чрезвычайно обременительным. Конечно, если скорость транзакции менее важна, чем хранение данных в цепочке блоков, тогда большие блоки снова становятся полезными, и это действительно гарантирует их синхронизацию, что становится наиболее важным аспектом.
Другая философия, которую рассматривают некоторые проекты, – это метод, называемый «шардингом». Разделение работает путем разделения блоков на «фрагменты», которые затем обрабатываются в сети – только не каждый майнер должен обрабатывать каждый фрагмент. Это означает, что каждый блок добывается только частично каждым майнером, что означает, что нужно использовать меньше энергии, и блок также может быть проверен быстрее. Та же логика также может быть применена к системе PoS, только вместо майнеров это будут валидаторы. В любом случае, план состоит в том, чтобы увеличить общую задержку, не заставляя каждого игрока в сети обрабатывать весь экстент каждого блока.
Однако у шардинга есть некоторые недостатки, которые еще предстоит устранить. Например, после разбиения блокчейна на осколки эти осколки не могут общаться друг с другом. Это может быть проблематично для приложений, которые используют несколько шардов. Хотя можно было бы разработать систему жесткого обмена информацией, она будет чрезвычайно сложной и подвергнется риску множества потенциально разрушительных ошибок в данных.
В том же духе, шардинг также создает новую угрозу безопасности. Теоретически, хакеры теперь могут атаковать сеть, сосредоточившись только на одном фрагменте, что потребует гораздо меньше ресурсов, чем попытка захватить весь блок. Затем они могли бы создать, казалось бы, действительные транзакции в осколок и отправить их обратно в основную цепочку. Атака, подобная этой, не имеет смысла, если блоки сохраняются целыми, поэтому она остается действительным риском для средств пользователя.
Еще одна важная область, которую изучают исследователи, это нечто, известное как «боковые цепи» или «решения второго уровня». Короче говоря, это, как правило, отдельная сеть, которая располагается поверх блокчейна и обрабатывает транзакции «вне цепочки». Пользователи могут открывать «каналы» между собой и осуществлять транзакции, как им удобно, и только когда они закрывают этот канал, данные объединяются в пакеты и записываются в основную цепочку для создания неизменяемой записи. Несколько каналов могут быть связаны вместе, чтобы сформировать глобальную платежную сеть, которая поддерживается блокчейном, но может перемещаться намного быстрее в режиме реального времени. Это особенно идеально для частых и мелких транзакций и может обеспечить путь к криптовалюте, используемой в качестве денежных средств.
Есть некоторые недостатки, так как в текущей форме каналы, как правило, должны быть «обеспечены». Это означает, что деньги должны быть помещены в канал, прежде чем они могут быть использованы. В сочетании с тем фактом, что не все ошибки были устранены, это, безусловно, может означать серьезный риск для средств, если что-то пойдет не так, прежде чем это будет записано в блокчейне. Как правило, в этих протоколах должна быть очень точная работа, чтобы убедиться, что боковые цепи и главная цепь остаются в идеальной синхронизации, но пока результаты являются оптимистичными.
Некоторые из самых популярных версий этой технологии включают Сеть Молния для биткойнов и тому Райден Сеть для Эфириума. Эти проекты, безусловно, еще находятся на ранней стадии, и на самом деле разрабатывается несколько версий молниеносной сети. Пока неясно, какая версия станет стандартом, если таковая будет. Другой пример проекта решения второго слоя для Ethereum называется плазма и видел бы умные контракты, используемые для создания боковых цепочек данных транзакций, которые, опять же, только изредка записывали в основной слой. Точно так же Чарльз Хоскинсон, создатель Cardano, имеет обсуждается будущая технология проекта Hydra, которая вводит элементы второго уровня, а также шардинга в надежде достичь более «1 миллиона транзакций в секунду».
Еще один проект, который использует элементы многих из этих различных решений и объединяет их, ILCoin, ILCoin использует то, что называется RIFT протокол, и он немного приближается к блокчейну для создания «децентрализованной гибридной системы блокчейнов» или DHCB. Это многослойная система, основанная на алгоритме PoW SHA-256, который использует биткойн, но здесь цепочка состоит из блоков, заполненных «мини-блоками». Размер мини-блоков фиксирован и составляет 25 МБ, однако их количество, которое может поместиться внутри обычного блока, теоретически не имеет ограничений. Команда заявляет, что успешно созданный блоки объемом до 5 ГБ и согласно его документации:
«Предполагая, что каждая транзакция занимает минимально возможное количество байтов, каждый блок может содержать максимум 21551724 транзакций. При среднем времени извлечения блока 3-5 минут, что соответствует 71839 и 119731 транзакциям в секунду при использовании блока 5 ГБ ».
Благодаря протоколу RIFT, блокам 5 ГБ и архитектуре мини-блоков, ILCoin запланировал запуск своей децентрализованной облачной блокчейнов, или DCB, на этот год. Команда говорит, что DCB позволит хранить в цепочке широкий спектр цифрового контента, включая изображения, видео и многое другое. До настоящего времени хранение больших объемов данных в цепочке было невозможно из-за вздутия блокчейна.
Еще много работы
Реальность может заключаться в том, что не существует единственного правильного решения для масштабирования. Каждому проекту может понадобиться посмотреть, как он используется, и спросить, какой путь или пути лучше для него. Не говоря уже о том, что постоянно появляются новые стратегии и технологии, которые могут потрясти всю игру в любое время. В то время как все идеи здесь демонстрируют огромные перспективы, книга еще не написана о том, как масштабировать блокчейны. Вероятно, сочетание многих из этих и других идей в конечном итоге сформирует то, как криптовалюта достигнет массовой аудитории, но проблема должна быть решена до того, как это произойдет. В противном случае возможно, что централизованная, разрешенная цепочка будет единственным видом, доступным для всего населения планеты.
Cointelegraph не поддерживает какой-либо контент или продукт на этой странице. Хотя мы стремимся предоставить вам всю важную информацию, которую можем получить, читатели должны провести собственное исследование, прежде чем предпринимать какие-либо действия, связанные с компанией, и нести полную ответственность за свои решения, и эта статья не может рассматриваться как инвестиционный совет.
