Autors: Ričards Reds, atzītais līdzstrādnieks.
Blokķēdes vienprātības mehānisms kalpo, lai nodrošinātu dalībnieku vienošanos par blokķēdes pašreizējo stāvokli. Vienprātības mehānisms nosaka, kurš var pievienot jaunus darījumu blokus, un viens no tā galvenajiem mērķiem ir nodrošināt, lai ķēde netiktu pārrakstīta.
Darba vienprātības pierādījums
Blokķēdēm ar tīru darba apliecinājuma vienprātību (piemēram, Bitcoin) var būt tikai jauni bloki, ko pievienojuši kalnrači, kuri izvieto aparatūru, kas efektīvi uzmin atbildi uz matemātisku problēmu. Katru reizi, kad kalnracis izdara derīgu minējumu, viņš var izveidot bloku, ko tīkls pieņem. Lai gan kalnrači var izvēlēties iegūt jebkuru ķēdi, tīkls kā likumīgo ķēdi pieņems tikai to ķēdi ar visvairāk uzkrāto darba apliecinājumu (t.i., visvairāk jaucēju vai minējumu). Tas nozīmē, ka kalnrači tiek mudināti veikt raktuves garākajā ķēdē, un, redzot derīgu jaunu bloku, viņi mēģinās atrast risinājumu nākamajam blokam, kas ļautu viņiem būvēt iepriekšējo bloku.
Grūtības pārrakstīt blokķēdi ļauj tai darboties kā finanšu darījumu virsgrāmatai. Kad darījums parādās blokā, kas sūta monētas uz maku, un šim blokam ir uzcelti vairāki bloki (apstiprinājumi), kļūst maz ticams, ka bloks (un darījums) tiks pārrakstīts.
Ja entītija kontrolē pietiekami daudz jaukšanas jaudas, lai pārspētu “godīgo ķēdi”, tā var pārrakstīt (vai reorganizēt) blokķēdi, iegūstot “veco” bloku, nevis jaunāko bloku. Šeit ir vienkāršots šāda veida uzbrukuma apraksts, kas pazīstams arī kā 51% uzbrukums:
Uzbrucējs tērē X blokā, nosūtot uz apmaiņu, pēc tam sāk privāti iegūt paralēlu ķēdi (bloki netiek pārraidīti tīklā). Kad ir pagājis nepieciešamais apstiprinājumu skaits, uzbrucējs maina monētas pret kaut ko citu un izņem to no biržas. Kad izņemšana tiek notīrīta, viņi atbrīvo paralēlo ķēdi, un, ja tai ir vairāk PoW (bloku) nekā sākotnējā ķēdē, tīkls to pieņems kā likumīgu ķēdi, un sākotnējās ķēdes attēlotā vēstures versija (tostarp uzbrucēja depozīts) pazudīs. Pēc tam uzbrucējs var atkal tērēt šīs monētas.
Tā kā kalnrači ir vienīgās vienības, kas var tieši pievienot blokus ķēdei tīrās PoW kriptovalūtās, tas viņiem piešķir spēcīgu lomu pārvaldībā. Lai tiktu pieņemtas jebkādas izmaiņas tīkla vienprātības noteikumos, tam ir jāsaņem jaucējvaras vairākuma atbalsts. “Mīkstajām dakšām” ir nepieciešams pietiekami daudz kalnraču, lai atpazītu jaunu noteikumu kopu, lai lietotāji varētu veikt darījumus un sagaidīt, ka viņu darījumi tiks pareizi apstrādāti un iekļauti blokos. “Cietās dakšas” sadalītu tīklu divās daļās, un saskaņā ar vispārpieņemto noteikumu “ķēde ar lielāko potenciālu ir pareizā ķēde, kurai sekot”, kalnrači izlemtu, kura no tām tiek uzskatīta par likumīgu.
Pierādījums par staba vienprātību
Proof of Stake vienprātība ir alternatīva metode, kā izlemt, kurš var pievienot jaunus blokus un pārbaudīt blokķēdes pašreizējo stāvokli. Tā vietā, lai ogļrači sacenšoties, lai atrisinātu problēmu, ar pierādījumu par likmi, nākamo bloku ražotāju nosaka kāds process, pamatojoties uz makos turēto (vai “likmju”) monētu skaitu. Šis process paļaujas uz to, ka tie, kuriem ir lielākā daļa, pieņems atbildīgus lēmumus par visu tīklu.
Vienprātības pierādījums novērš nepieciešamību pēc energoietilpīgas ieguves, taču ievērojamu enerģijas izdevumu trūkums rada vēl vienu problēmu, ko dažkārt dēvē par “nekas uz spēles”. Dakšveida ķēdes gadījumā PoS viltotāji (“kalšana” parasti tiek izmantota, nevis “ieguve”) tiek mudināti pārbaudīt blokus abās ķēdēs, jo viņiem darbs pie papildu ķēdes izmaksā ļoti maz un viņi var saņemt atlīdzību par abām ķēdēm. Tā ir tīkla problēma, jo ir jābūt tikai vienai ķēdei, un vienprātības mehānisma mērķis ir vienoties par šīs vienas ķēdes stāvokli.
Proof of Stake ir papildu problēma saistībā ar žetonu izplatīšanu. PoW kalnračiem ir ievērojamas izmaksas (aparatūra, elektrība), un, lai segtu šīs izmaksas, viņiem parasti jāpārdod ievērojama daļa iegūto monētu. Tā rezultātā daudzas iegūtas monētas ir pieejamas iegādei tirgū, nevis ogļrači tās uzkrāj. Proof of Stake viltotājiem ir ļoti zemas darbības izmaksas, tāpēc viņiem nav tāda paša spiediena pārdot monētas, ko viņi saņem par tīkla uzturēšanu. Lielie īpašnieki, kas iesaistās likmju apliecināšanā, mēdz palielināt savu apgrozībā esošo monētu daļu, iekasējot bloku atlīdzības un darījumu maksas no tīkla lietotājiem. Tas ir pielīdzināts feodālismam, saskaņā ar kuru tīkls faktiski pieder monētu turētājiem un to pārvalda, un lietotāji maksā viņiem zināmu nomas maksu par tā izmantošanu. Parasti ir noteikta robežvērtība, zem kuras nav iespējams tieši piedalīties spēles pierādīšanā.
Hibrīds PoW/PoS
Hibrīdo Proof of Work un Proof of Stake sistēmu mērķis ir aptvert attiecīgo pieeju priekšrocības un izmantot tās, lai līdzsvarotu viena otras nepilnības. Decred ir viena no nedaudzajām kriptovalūtām, kas izmanto gan PoW, gan PoS atpazīstamās formās un apvieno tās, lai izveidotu daudzfaktoru vai hibrīda konsensa mehānismu.
“Masternode monētas” savā ziņā ir arī hibrīdi, jo tām ir atpazīstams Proof of Work komponents, kas veic līdzīgu lomu kā Bitcoin, un papildu loma īpašiem mezgliem. Parasti tiek izvirzīta prasība, ka šiem īpašajiem mezgliem kā nodrošinājumu ir jābūt noteiktam valūtas daudzumam, lai pierādītu, ka tiem var uzticēties, lai tie darbotos tīkla interesēs, kas ir līdzīgs likmes pierādījuma pamatojumam. Dash ir oriģinālā galvenā mezgla monēta un šo modeli dēvē par pakalpojuma apliecinājumu. Šajā rakstā galvenā uzmanība ir pievērsta hibrīdiem ar komponentu Proof of Stake, un tajā nav apskatīts monētu klāsts, kas atdarina masternodes vai pakalpojuma apliecinājumu.
Decred PoW komponents darbojas līdzīgi citiem PoW projektiem un izmanto jaucējfunkciju Blake-256. Decred PoS komponents un veids, kā tas ir ieausts ķēdē, ir diezgan unikāls un ir vērts sīkāk izskaidrot.
Lai piedalītos Decred's Proof of Stake, turētājiem ir jāiespējo DCR laiks, lai iegādātos "biļetes". Individuālās biļetes cena tiek noteikta ar tirgum līdzīgu mehānismu, kurā sistēma tiecas uz noteiktu tiešraides biļešu skaitu (40 960) - ja ir vairāk par mērķa skaitu, cena pieaug, ja ir mazāk, tā samazinās. Kad kāds pērk biļeti, viņa izmantotais DCR tiek bloķēts (t.i., viņš nevar to iztērēt), līdz viņa biļete tiek pseidonejauši izsaukta balsošanai vai līdz tās derīguma termiņš beidzas pēc aptuveni 142 dienām. Tas ievieš alternatīvās izmaksas par PoS, kas paredzētas, lai nodrošinātu, ka PoS balsotājiem spēlē ir āda un viņi darbojas tīkla interesēs.
PoS dalībniekiem (saukti arī par balsotājiem vai ieinteresētajām personām) ir trīs atšķirīgas lomas: bloķēt balsošanu, balsot par izmaiņām vienprātības noteikumos un balsot par projekta līmeņa pārvaldību, izmantojot Politeia priekšlikumu sistēmu. Pirmais no tiem, “bloķēšanas balsošana”, ir veids, kādā PoS vēlētāji vistiešāk iesaistās vienprātības uzturēšanā.
Balsošana par blokiem
Kad PoW kalnraču meklētājs atrod derīgu bloku, viņš to pārraida tīklā, taču, lai šo bloku uzskatītu par derīgu, tajā jāiekļauj vismaz 3 no 5 nejauši izvēlētām biļetēm. PoS vēlētāji maki ir atvērti un gatavi atbildēt ar balsīm, kad tiek izsauktas viņu biļetes (vai arī viņi piesaista balsošanas pakalpojumu sniedzējus, lai to izdarītu viņu vārdā). Kad PoS biļete tiek izsaukta balsošanai un tā reaģē, tās īpašnieks saņem atlīdzību.
Kad tiek izsauktas biļetes, viņi balso par iepriekšējā bloka regulāro darījumu pieņemšanu vai noraidīšanu. Tīkla mezgli neatzīs jaunu bloku par derīgu, kamēr tajā nav iekļautas vismaz 3 balsis. Ja lielākā daļa balsošanai izsaukto biļešu noraida iepriekšējā bloka darījumus, tās tiek atgrieztas atmiņā. Šie regulārie darījumi ietver PoW kalnraču atlīdzību, bet ne PoS vēlētāju atlīdzību.
Tāpēc PoS vēlētājiem ir tiesības atņemt kalnračiem atlīdzību, neietekmējot viņu pašu atlīdzību. Tas ierobežo PoW kalnraču tiesības uzlikt veto izmaiņām tīkla vienprātības noteikumos, par kuriem balso ieinteresētās personas. Faktiski PoS vēlētāji var noraidīt jebkāda veida kalnraču uzvedību, kas viņiem nepatīk, pieņemot politiku balsot “pret”, ja tiek atklāta ļaunprātīga vai neefektīva rīcība – neļaujot sliktiem PoW kalnračiem rakstīt darījumus un saņemt atlīdzības.
Šis PoS verifikācijas slānis ievērojami palielina tīkla drošību un izturību pret vairākuma uzbrukumiem. Izplatīta metode lielākajai daļai dubultu tēriņu uzbrukuma ir pārrakstīt blokķēdi, slepeni iegūstot alternatīvu ķēdi, pēc tam to atbrīvojot pēc noteikta laika un izmantojot "vecās" ķēdes darījumu anulēšanas priekšrocības (t.i., divreiz iztērējot savus ieguldījumus). Tā kā Decred bloki pieprasa ievadi no nejauši izvēlētām biļetēm, lai tos uzskatītu par derīgām, un PoW kalnrači nevar tos izmantot, kamēr viņi nav saņēmuši šo ievadi, PoW kalnrači nevar veikt raktuves slepeni, ja vien viņi arī nekontrolē ievērojamu daļu tiešraides biļešu (skatiet šos rakstus).
Hibrīda PoW/PoS dizains ievērojami palielina uzbrukuma tīklam izmaksas, jo ir divas atšķirīgas sistēmas, kuras uzbrucējam ir jāapiet. Jo īpaši PoS komponents ir konfigurēts tā, ka biļetes var iegūt tikai diezgan lēni. Katrā blokā/intervālā var iegādāties ierobežotu skaitu biļešu, un, pērkot maksimālo skaitu, cena strauji pieaug. Turklāt, tiklīdz šīs biļetes ir iegādātas, to iegādei izmantotie līdzekļi tiks bloķēti, atstājot uzbrucēju pakļautu bloķēto monētu devalvācijai, kas notikusi uzbrukuma rezultātā.
Prasība, ka par katru bloku balso nejauši atlasītas ieinteresētās personas, nozīmē, ka blokķēde ir jādala ar visiem dalībniekiem, kad tā tiek iegūta, tādējādi uzlabojot tīkla drošību. Decred hibrīdsistēma ir izstrādāta, lai arī ieinteresētajām personām piešķirtu varu pār PoW kalnračiem.
Vienprātīga izmaiņu balsošana
Decred jau pašā sākumā nolēma padarīt PoS ieinteresētās personas par dominējošo lēmumu pieņemšanas spēku blokķēdes pārvaldībā. Vienprātības noteikumos ir iekļauta jauninājuma ratifikācijas procedūra, ar kuras palīdzību jebkuras izmaiņas tīkla vienprātības noteikumos var ieviest tikai pēc tam, kad tās ir izturējušas balsošanas procesu. Izmaiņas var veikt tikai tad, ja tās apstiprina vismaz 75% balsotāju. Šis process sākas, kad noteikta daļa kalnraču (95%) un vēlētāju (75%) izmanto jauninātu programmatūru ar latentām noteikumu izmaiņām. Ja priekšlikums pēc 4 nedēļu balsošanas perioda saņem 75% atbalstu, tas tiek pieņemts, pretējā gadījumā tas tiek noraidīts, un, ja tam nav neviena no vairākuma, sākas pārbalsošana. Ja priekšlikums tiek pieņemts, noteikumu izmaiņas tiek aktivizētas vienu mēnesi vēlāk.
Projektu vadība: Politeia
Decred bloka atlīdzības tiek sadalītas starp PoW kalnračiem (60%), PoS vēlētājiem (30%) un Valsts kasei (10%), lai finansētu atvērtā pirmkoda programmatūras izstrādi, kas veicina projekta mērķus. Biļešu īpašniekiem ir tiesības balsot par to, kā šis fonds būtu jāizlieto, kādi līdzekļi būtu jāpievieno, un noteikt politiku, izmantojot Politeia platformu.
Noslēguma domas
Tā kā PoS vēlētāji saņem 30% no bloka atlīdzības, viņi nevar saglabāt savu relatīvo cirkulējošā DCR daļu, vienkārši veicot likmes. Lielākā daļa jaunizveidoto DCR tiek nodoti PoW kalnračiem apmaiņā pret viņu lomu tīkla nodrošināšanā un tīro PoS sistēmu problēmas “nekas uz spēles” mazināšanā. Kalnračiem parasti ir jāpārdod ievērojama daļa no saņemtajām atlīdzībām, lai segtu savas darbības izmaksas, nodrošinot, ka tirgū ir pieejams godīgs DCR piedāvājums.
Decred blokķēdei ir unikāla arhitektūra, un tas ir viens no visievērojamākajiem hibrīda PoW/PoS sistēmas piemēriem. Tāpat kā projekti ar vienprātību PoS ir vispārēja grupa ar ievērojamām atšķirībām iekšienē, arī turpmākie projekti, kuros tiek izmantotas hibrīdas PoW/PoS pieejas, būs unikāli un ne vienmēr ievēros Decred sistēmu.
