Новые финансы: блокчейн, DeFi, Web3 и криптовалюты - Пётр Юрьевич Левашов Страница 14

PoS делает экономически невозможным для злоумышленника получить контроль над сетью. Для успешного проведения атаки злоумышленнику необходимо владеть большей частью криптовалюты, поставленной на кон, что непомерно дорого и, скорее всего, приведет к резкому падению стоимости криптовалюты, делая атаку непродуктивной.

С точки зрения заботы об окружающей среде основным преимуществом PoS по сравнению с PoW является более низкое энергопотребление. Поскольку механизм консенсуса не зависит от вычислительной мощности для обеспечения безопасности сети, блокчейн на основе PoS может работать со значительно меньшим потреблением энергии, что делает его более благоприятным и экологичным.

Хотя PoS помогает устранить риски централизации, присущие PoW, он создает новые проблемы, связанные с концентрацией богатства. В системе PoS пользователи с большими ставками имеют более высокую вероятность стать валидатором, что может привести к сосредоточению власти в руках нескольких богатых участников. Чтобы снизить этот риск, многие системы PoS применяют дополнительные меры, такие как рандомизация (случайная выборка) или штрафы за плохое поведение, для обеспечения более справедливого распределения шансов на статус валидатора.

Делегированное доказательство доли (DPoS)

Delegated Proof of Stake (DPoS) – это вариация традиционного механизма консенсуса PoS, в которой используется модель репрезентативной демократии для повышения эффективности и масштабируемости. Позволяя держателям токенов делегировать свое право голоса небольшой группе доверенных лиц (валидаторов), DPoS стремится найти баланс между децентрализацией, безопасностью и производительностью. В данном разделе мы обсудим принципы DPoS и его последствия для систем блокчейн.

В блокчейне на основе DPoS пользователи предоставляют свое право голоса ограниченному числу валидаторов, часто называемых свидетелями или делегатами, которые отвечают за проверку транзакций и создание новых блоков. Эти валидаторы выбираются на основе их репутации, технических возможностей и количества голосов, которые они получают от пользователей. Чем больше у валидатора голосов, тем выше вероятность того, что он будет выбран для подтверждения блока. Пользователи в системе DPoS активно участвуют в управлении сетью, голосуя за предпочитаемых валидаторов. Данный процесс позволяет держателям токенов влиять на направление развития сети, а также стимулирует валидаторов действовать в интересах сообщества, чтобы сохранить свое положение и получить будущее вознаграждение в виде новой криптовалюты и комиссии за транзакции. В некоторых случаях валидаторы могут делиться частью своего вознаграждения с пользователями, которые делегировали им право голоса, что дополнительно побуждает последних участвовать в процессе управления.

DPoS обеспечивает безопасность сети, делая экономически невыгодными злонамеренные действия со стороны валидаторов. Валидаторы, уличенные в нечестности или халатности, могут быть исключены пользователями, потеряв при этом свою должность и соответствующее вознаграждение. Такая система создает сильное препятствие для злонамеренного поведения и стимулирует валидаторов поддерживать целостность сети.

Одним из основных преимуществ DPoS является его способность масштабироваться и обрабатывать большое количество транзакций более эффективно, чем традиционные механизмы PoS или PoW. Полагаясь на меньший набор валидаторов, DPoS может достигать большей скорости обработки блока и более высокой пропускной способности транзакций, что делает его подходящим выбором для блокчейна с высокими требованиями к производительности.

Хотя DPoS и решает некоторые проблемы PoW и PoS, он не лишен своих недостатков, связанных с централизацией. Концентрируя власть в руках ограниченного числа валидаторов, DPoS потенциально может сделать сеть более восприимчивой к сговору или коррупции. Для минимизации этих угроз в некоторых системах DPoS применяются такие меры, как ротация валидаторов, корректировка веса голосов или введение штрафов за злонамеренное поведение.

Практическая византийская отказоустойчивость (PBFT)

Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) – это алгоритм консенсуса, разработанный для решения задачи византийских генералов в распределенных системах, которая связана с проблемой достижения консенсуса в сети, несмотря на наличие неисправных или злонамеренных узлов. PBFT является алгоритмом на основе лидера, который подчеркивает эффективность и отказоустойчивость, что делает его подходящим для эксклюзивных и консорциумных блокчейн-сетей. В этом разделе мы обсудим принципы PBFT и его значение для систем блокчейн.

В блокчейне на основе PBFT узлы по очереди выполняют роль лидера или основного узла, ответственного за предложение новых блоков и координацию процесса консенсуса. Другие узлы, называемые репликами, проверяют транзакции, создают новые блоки и голосуют за достоверность предложенных блоков. Блок считается действительным и добавляется в блокчейн, если он получил большинство голосов (обычно две трети или более) реплик.

Система на основе PBFT разработана таким образом, что допускает определенное количество византийских (вредоносных) узлов в сети. Пока количество подобных узлов не превышает заранее определенного порога (обычно одна треть от общего числа узлов), система может достичь консенсуса и сохранить свою целостность.

PBFT-система более энергоэффективна, чем системы на основе PoW, поскольку не требует интенсивного майнинга. Кроме того, PBFT может быстрее создавать новый блок и достигать более высокой пропускной способности транзакций, чем PoW или PoS, благодаря своей детерминированной природе и сниженным коммуникационным накладным расходам. Это делает PBFT отличным решением для блокчейнов с правом доступа и консорциумов, для которых эффективность и производительность являются приоритетными.

PBFT обеспечивает безопасность сети, полагаясь на сверхбольшинство узлов для достижения консенсуса. Для того чтобы успешно атаковать сеть на основе PBFT, злоумышленник должен контролировать более трети узлов, что в целом считается маловероятным в хорошо распределенной сети. Однако безопасность PBFT сильно зависит от первоначального выбора узлов и надежности базовой сетевой инфраструктуры.

Хотя PBFT предлагает ряд преимуществ, у нее также есть некоторые ограничения. Во-первых, PBFT лучше всего подходит для частных блокчейнов и консорциумов, поскольку его зависимость от известного набора узлов может привести к усилению централизации в сетях, не требующих разрешения. Во-вторых, производительность алгоритма склонна к снижению по мере увеличения числа узлов, что делает его менее масштабируемым, чем, например, DPoS. Наконец, PBFT может быть более уязвим для атак вида «Сивилла» (Sybil) в средах, не требующих прав доступа, поскольку злоумышленник потенциально способен создать несколько вредоносных узлов и получить контроль над сетью.

В заключение можно сказать, что практическая византийская отказоустойчивость – это эффективный и стойкий к сбоям алгоритм консенсуса, который хорошо подходит для частных и консорциумных блокчейн-сетей. Хотя PBFT устраняет некоторые недостатки PoW и PoS, он создает новые проблемы, связанные с масштабируемостью и централизацией.

Направленный ациклический граф

Направленный ациклический граф (Directed Acyclic Graph, DAG) – это уникальная структура данных и альтернатива традиционной архитектуре блокчейна, призванная устранить некоторые ограничения масштабируемости и производительности традиционных блокчейнов. Вместо того чтобы полагаться на линейную цепочку блоков, система на основе DAG организует транзакции в графоподобную систему, что позволяет увеличить пропускную способность и параллельную обработку транзакций. В этом разделе мы обсудим принципы DAG и его последствия для технологии распределенных реестров.

Направленный ациклический граф состоит из узлов (транзакций), соединенных направленными ребрами (подтверждениями транзакций), которые образуют древовидную структуру. Каждая транзакция подтверждает одну или несколько предыдущих транзакций, гарантируя, что граф остается ациклическим, то есть не имеет петель или циклов. Эта уникальная структура позволяет добавлять и подтверждать транзакции параллельно, увеличивая общую пропускную способность и эффективность системы.

Системы на основе DAG применяют различные механизмы консенсуса для обеспечения безопасности и целостности сети. Некоторые популярные криптовалюты на основе DAG, например IOTA, используют модифицированную версию PoW под названием The Tangle, а другие, такие как Nano, – DPoS. Эти механизмы консенсуса направлены на достижение децентрализации, безопасности и энергоэффективности; при этом они используют преимущества масштабируемости, присущие структуре DAG.

Одним из главных преимуществ систем на основе DAG является их способность масштабироваться и обрабатывать большое количество транзакций более эффективно, чем традиционные блокчейн-системы. Благодаря параллельной обработке транзакций и отсутствию необходимости в подтверждении блоков сети на основе DAG способны обеспечить повышенную пропускную способность транзакций и ускорить время их подтверждения.

В системах на базе DAG часто используются облегченные механизмы консенсуса, которые требуют меньше вычислительной мощности, чем традиционный майнинг в PoW. Это делает криптовалюты на основе DAG более энергоэффективными и экологичными, чем их аналоги на блокчейне, устраняя одно из основных критических