Что такое Доказательство полномочий (PoA)?
Блокчейн — одна из самых революционных технологий последних лет. Блокчейн, который впервые появился как децентрализованная публичная книга для криптовалюты Биткойн (BTC), теперь широко используется для слияния и интеграции бизнеса.
Блокчейн по существу состоит из связанной структуры данных, которая реплицируется в одноранговой (P2P) сети, где новые блоки создаются по мере выдачи новых транзакций. Например, одноранговые узлы используют такие механизмы, как Proof-of-Work (PoW) или Proof-of-Stake (PoS), для достижения распределенного консенсуса в отношении транзакций, происходящих в блокчейнах без разрешения, таких как блокчейн Ethereum.
Разрешенные блокчейны, такие как реестр XRP, появились как способ объединения предприятий и поощрения ответственного взаимодействия. Для этих блокчейнов было предложено множество методов консенсуса, каждый из которых имеет уникальный набор преимуществ и недостатков.
Например, новое семейство византийских отказоустойчивых (BFT) алгоритмов консенсуса, называемых доказательством полномочий (PoA), широко используется на практике для обеспечения более высокой производительности по сравнению с традиционной практической византийской отказоустойчивостью (pBFT). Гэвин Вуд, соучредитель и бывший технический директор Ethereum, представил PoA в 2017 году как решение для блокчейнов на основе Ethereum.
Процесс консенсуса PoA дает возможность некоторым участникам блокчейна проверять сетевые транзакции и обновлять их широко распространенный реестр. Алгоритмы интуитивно работают как раунды, в которых выбранная сторона выступает в качестве лидера майнинга и отвечает за создание новых блоков, по которым достигается распределенный консенсус.
Разработка онлайн-игр, которые можно значительно расширить и при этом достичь авторитетного консенсуса, является одним из вариантов использования доказательства полномочий. Преимуществом для игроков являются низкие транзакционные издержки, которые предлагают системы на основе PoA.
Одним из преимуществ доказательства полномочий по сравнению с pBFT является то, что PoA работает лучше, чем практическая византийская отказоустойчивость, поскольку требует меньшего обмена сообщениями и меньших накладных расходов. Однако в истинно синхронной сетевой модели, такой как Интернет, фактическое влияние такого увеличения производительности несколько неясно, особенно с точки зрения доступности и гарантий согласованности, которые относятся к ограничениям подтверждения полномочий.
Что такое доказательство доли (PoS)?
Протоколы Proof-of-Stake были созданы для замены механизмов консенсуса PoW, потребляющих много энергии. С помощью метода консенсуса PoS лидеры выбираются на основе их ставок или вклада в сеть блокчейна, а не их вычислительных ресурсов. Количество цифровых токенов, которые узел хранит или депонирует, представляет его долю в методе консенсуса PoS.
Polkadot, Avalanche и Cardano — вот некоторые примеры современных PoS-блокчейнов, доминирующих на рынке. Однако Ethereum, изначально задуманный как сеть PoW, превращается в блокчейн PoS. Обновление уровня консенсуса — это процесс, посредством которого Ethereum обновляет свою методологию консенсуса.
Как работает доказательство полномочий?
Консенсус PoA отличается от консенсуса PoS тем, что он использует личность, а не цифровые активы, которыми владеет каждый пользователь. Идентичность здесь означает уверенность в том, что валидаторы являются теми, за кого они себя выдают, о чем свидетельствует совпадение их личных данных на платформе и любых формальных документов, которые они предоставляют. Поэтому репутация человека дороже его имущества.
Валидаторы предварительно одобрены группой «органов» для проверки транзакций и создания новых блоков. Чтобы быть заслуживающими доверия, валидаторы должны соответствовать ряду требований. Два из этих требований заключаются в том, что они должны зарегистрироваться на платформе с тем же именем в государственной базе данных нотариуса и следовать правилам, обеспечивающим правильную работу сети. Кроме того, процесс отбора должен соответствовать стандартам, признанным государственными органами, чтобы гарантировать, что все кандидаты имеют равные шансы быть избранными на привилегированную должность.
Наконец, власти (около 25 компаний) должны раскрыть свою личность, чтобы иметь возможность действовать в соответствии со своим положением, за что они получают вознаграждение взамен. Однако использование алгоритма PoA для децентрализованной сети затруднительно, потому что у немногих пользователей есть власть. Таким образом, консенсус PoA считается решением для частной сети, а не решением для общедоступной цепочки блоков.
Как работает Proof of Stake?
Некоторые блокчейны используют особый метод консенсуса, называемый доказательством доли, для установления распределенного консенсуса. Вкладывая свои усилия, майнеры в PoW показывают, что они рискуют деньгами; Однако при использовании PoS валидаторы явно вкладывают деньги в виде эфира (ETH) в смарт-контракт Ethereum.
Пользователю необходимо запустить три разных программного обеспечения — клиент исполнения, клиент консенсуса и валидатор — и внести 32 ETH в депозитный контракт, чтобы участвовать в качестве валидатора. Тем не менее, можно делать ставки с пулами ставок, не имея 32 ETH. Пользователи, которые вносят эфир, добавляются в очередь активации, которая контролирует скорость, с которой новые валидаторы могут присоединиться к сети.
После активации пиры в сети Ethereum отправляют новые блоки валидаторам. Доставленные транзакции блока выполняются повторно, а достоверность проверяется путем проверки подписи блока. После этого валидатор отправляет голос (так называемую аттестацию) в поддержку этого блока по сети. Если валидатор действует недобросовестно или небрежно, используемый эфир служит залогом, который можно потерять. Таким образом, валидатор отвечает за (иногда) создание и распространение новых действительных блоков.
Доказательство полномочий (PoA) и доказательство доли (PoS)
Алгоритмы PoA и PoS имеют те же преимущества и недостатки, что и любой механизм консенсуса. Кроме того, ни один разработчик или платформа в истории блокчейна не смогли предоставить механизм консенсуса, невосприимчивый к проблемам или возражениям.
Алгоритм PoA снижает мощность, необходимую для работы сети, и упрощает проверку. С другой стороны, участие в механизме консенсуса PoS облегчает децентрализацию, позволяя индивидуальному участию в сетевой безопасности.
Алгоритм PoA не требует решения головоломок, чтобы обеспечить постоянное соединение между узлами. Поэтому валидаторам не требуется никакого специального оборудования для обслуживания сети. Однако для участия в процессе стейкинга Ethereum требуется три разных программного обеспечения, включая клиент исполнения, клиент консенсуса и валидатор.
Скорость, с которой органы власти проверяют транзакции, ускоряется алгоритмом подтверждения полномочий. В результате блокчейн имеет более высокую скорость транзакций, чем PoS или PoW, из-за предсказуемой генерации блоков в зависимости от количества валидаторов.
Кроме того, сеть PoA более устойчива к атакам, чем консенсус PoS или PoW, потому что пользователь, которому удается генерировать 51% вычислительной мощности, не может скомпрометировать сеть. Однако отдельный человек или группа хакеров могут атаковать или вывести из строя сеть PoS, если они получат достаточное количество монет (51% от общей ставки). Так является ли доказательство доли менее безопасным? Ответ заключается в том, что для защиты безопасности сети почти каждый блокчейн использует некоторые приемы, которые отбивают охоту хакеров от злонамеренных действий.
Например, чтобы предотвратить атаки 51%, многие сети PoS также используют методы разрезания, что является одной из проблем с доказательством доли. Слешинг является частью использования валидатора для предотвращения действий, которые могут поставить под угрозу безопасность сети. Однако косая черта представляет собой проблему, поскольку она также может возникать, когда валидатор непреднамеренно делает что-то, что интерпретируется негативно. Так PoA лучше, чем PoS?
Хотя PoS имеет уязвимости в системе безопасности, а PoW потребляет много энергии, PoA является идеальным вариантом с точки зрения безопасности и энергопотребления. Однако, поскольку PoA является более централизованной стратегией для поддержания консенсуса в сети блокчейна, она нацелена на компании или частные группы, которые хотят использовать авторизованные сети.
Сводка различий между алгоритмами PoA и PoS показана в таблице ниже:
Будущее Proof-of-Authority и Proof-of-Stake
Модифицированная версия proof-of-stake — это proof-of-authority, где идентификация валидатора служит ставкой, а не денежной стоимостью. Кроме того, из-за простоты консенсуса PoA крайне важно обеспечить независимость валидаторов и предоставить им инструменты, необходимые для защиты их узлов. Однако эти проблемы можно решить.
Например, схема PoA с идентификацией на кону устанавливает модель стимулирования, в которой наилучший курс действий для валидатора — действовать в интересах сети. Такая конструкция представляет собой интригующую парадигму консенсуса блокчейна из-за ее экономической эффективности.
Кроме того, тот факт, что Proof-of-Stake можно использовать не только для денег, делает его таким интригующим. Например, алгоритмы PoS можно использовать в децентрализованных системах защиты от спама, разработке децентрализованных приложений (DApps), безопасности и масштабируемости криптовалюты и, возможно, в различных других случаях использования, которые мы даже не видели раньше.
Так является ли Proof-of-Stake секретом масштабирования криптовалют и изменения способа использования денег в будущем? Учитывая растущий спрос на масштабируемую, безопасную и эффективную криптографическую инфраструктуру, механизм консенсуса PoS можно считать идеальным выбором для платформ блокчейна.
