Co je algoritmus konsensu blockchainu?

Představte si, že jste velitel armády složené z několika čet, z nichž každá se nachází na jiném místě výsadku. Plánujete zaútočit na jedno opevněné místo v konkrétním čase. Abyste toho dosáhli, musíte koordinovat s každou ze svých čet, aby všichni znali správný čas, místo a plán akce.

Ale to přináší řadu problémů. Co když se jedna nebo více čet rozhodnou v poslední chvíli ustoupit? Co když zaútočí příliš brzy? Co když dorazí na špatné místo? Co když jsou v četě zrádci, kteří se pokoušejí sabotovat plán? 

Aby útok fungoval, je zásadní, aby všichni dosáhli jednomyslné dohody – také známé jako dosažení konsensu – o tom, jaký je plán. Tento příklad je založen na Byzantském generálském problému; konceptu publikovaném v roce 1982, který ilustruje problémy s budováním robustního komunikačního systému, kde se předpokládá, že účastníci v tomto systému mohou jednat nepoctivě. 

Bitcoin se stal prvním decentralizovaným systémem, který vyřešil tento dlouhotrvající problém implementací něčeho, co se nazývá mechanismus konsensu.

Mechanismus konsensu blockchainu je typ automatizovaného systému, který se snaží dosáhnout dvou hlavních cílů.

1. Zajistit, aby distribuovaná komunita validátorů sítě bez vedení byla schopna efektivně a jednomyslně souhlasit s novými a existujícími daty v blockchainovém registru.
    
2. Zajistit, aby všichni validátoři sítě dodržovali pravidla protokolu a plnili své role čestně.

Ověření dat se týká ověřování, že nové informace jsou přesné a platné. To je nesmírně důležité v decentralizovaném systému, zejména v decentralizovaném měnovém systému. Pokud by bylo povoleno přidávat do blockchainu neplatné transakční informace, jako je například nesprávný zůstatek nebo transakce s dvojím výdajem, zcela by to podkopalo integritu této databáze.

Bez integrální databáze by jí nikdo nevěřil a nikdo by ji nepoužíval.

Existuje také jeden další klíčový problém, který se mechanismy konsensu používají k řešení: zabezpečení sítě. 

Satoshi Nakamoto, tvůrce Bitcoinu, byl prvním, kdo si uvědomil, že mechanismy konsensu mohou také fungovat jako efektivní systém pro odrazování špatných aktérů od pokusů o převzetí sítě prostřednictvím většinového útoku (získání kontroly nad více než 50 % sítě). To byla revoluční inovace, která pomohla upevnit Bitcoin protokol jako první globálně životaschopnou decentralizovanou kryptoměnu.

I když existuje mnoho typů mechanismů konsensu používaných různými blockchainy, většina z nich v zásadě funguje tak, že vyžaduje, aby validační uzly provedly nějakou investici a/nebo vynaložily určité úsilí, než jim bude uděleno právo navrhovat a validovat nové bloky dat.

Myšlenka za tímto je jednoduchá. Validátoři, kteří investovali svůj čas a peníze do účasti v síti, jsou teoreticky méně náchylní k pokusu o její poškození, protože by tím měli co ztratit.

Stručně řečeno, konsensuální mechanismy jsou jednoduše systémy, které motivují validátory k dodržování pravidel prostřednictvím donucení (hrozba trestu) a/nebo pobídek (získávání odměn za dobré chování).

Jak jsme již zmínili, v dnešním kryptoměnovém průmyslu existuje mnoho různých metod, které různé blockchainy používají k dosažení konsensu.

Nicméně, dva nejpopulárnější jsou známé jako Proof-of-Work (PoW) a Proof-of-Stake (PoS).

Proof-of-Work je mechanismus konsensu používaný bitcoinem a širokým spektrem dalších kryptoměn. 

První byl vyvinut v roce 1993 počítačovými vědci Cynthií Dwork a Moni Naor jako prostředek k prevenci spamu v e-mailech, Nakamoto vzal tento koncept a přizpůsobil ho pro použití v decentralizovaném měnovém systému.

PoW funguje tak, že vyžaduje, aby validátoři, nazývaní „mineři“, zakoupili, pronajali nebo outsourcovali výpočetní zařízení a tento výkon k vítězství v kryptografické soutěži výměnou za odměny. Tento proces je běžně znám jako těžba kryptoměn.

Úplné podrobnosti o těžbě lze nalézt zde.

Požadavkem, aby validátoři investovali do výpočetního vybavení a hradili průběžné náklady spojené s jeho provozem, je myšlenka PoW založena na tom, že potenciální útočníci budou odrazeni od vynaložení veškerého tohoto úsilí. Podobně struktura pobídek v podobě blokových odměn – odměn získaných za vítězství v těžební soutěži – znamená, že poctivá účast může být dobře odměněna.

Pokud jde o zajištění bezpečnosti, s tím, jak se k síti připojuje stále více těžařů a zvyšuje se sofistikovanost vybavení, náklady na útok na blockchain bitcoinu exponenciálně rostou. Důvodem je, že pachatel by musel získat extrémně velký výpočetní výkon, aby získal 51% většinu nad zbytkem sítě. I tak by však nebylo zaručeno, že by vyhráli těžební soutěž každých deset minut a úspěšně vytvořili neplatný řetězec nových bloků.

Proof-of-stake je relativně nový typ konsensuálního mechanismu, který v roce 2012 zavedli Sunny King a Scott Nadal. Stejně jako Proof-of-Work, PoS plní stejné klíčové cíle konsensuálního mechanismu, ale unikátně odlišným způsobem.

Aby se účastníci stali validátory na blockchainu založeném na PoS, musí zakoupit a uzamknout určité množství nativní kryptoměny příslušného projektu ve smart kontraktu. Tomu se říká stakování.

Smart kontrakt stakování v podstatě funguje jako účet v úschově a uzamyká tokeny na pevně stanovenou nebo proměnlivou dobu v závislosti na specifických podmínkách každého blockchainového protokolu.

Validátoři jsou náhodně vybíráni protokolem, aby navrhli nové bloky v nastavených časových oknech – často nazývaných epochy. Stakeři mohou zvýšit pravděpodobnost, že budou vybráni k navrhování nových bloků, zvýšením množství tokenů nebo mincí, které určí pro stakování.

Tento systém funguje podobně jako loterijní systém, kde čím více tiketů máte, tím větší jsou vaše šance na výhru jackpotu. Ale opět, není zaručeno, že vyhrajete pokaždé, stejně jako v loterii. Někdo s jedním tiketem může stále porazit někoho s tisíci loterijními tikety. To samé platí pro stakování kryptoměn.

Peercoin byla první kryptoměna, která tento mechanismus zavedla, ale Ethereum je asi nejznámějším příkladem blockchainu PoS poté, co v roce 2022 dokončilo přechod z PoW.

Kromě uzamčení tokenů některé konsensuální mechanismy PoS, jako je ten, který používá Ethereum, ukládají sankce za nečestné chování prostřednictvím procesu zvaného „slashing“. 

Pokud protokol podezřívá někoho z nečestné činnosti, mohou být jeho zamčené prostředky bez varování částečně nebo zcela zabaveny, neboli „slashovány“. To účinně odrazuje od nevhodného chování a pomáhá zajistit, aby všichni účastníci sítě dodržovali pravidla.

Kromě PoW a PoS se objevily desítky různých konsensuálních mechanismů, které představují nové nebo hybridní verze výše uvedených mechanismů. Každý pokus o řešení problému byzantských generálů různými způsoby. Mezi ně patří:

• Proof-of-Activity (PoA)
• Proof-of-History (PoH)
• Proof-of-Importance (PoI)
• Proof-of-Capacity (PoC)
• Proof-of-Burn (PoB)
• Proof-of-Authority (PoA)
• Delegated Proof-of-Stake (DPoS)
• Proof-of-Elapsed Time (PoET)

Ačkoli neexistuje jasný vítěz, pokud jde o nejlepší konsensuální mechanismus, mnozí považují systémy PoS a PoW za nejúčinnější.

Hlavní výhodou PoW (těžba) oproti PoS (stakování) je, že nabízí výrazně vyšší zabezpečení proti útokům 51% většiny. K dosažení této vysoké úrovně zabezpečení však těžaři společně spotřebovávají obrovské množství energie, což v posledních letech vyvolává velké obavy mnoha environmentalistů, regulačních orgánů a celosvětových podniků. Spotřeba energie v PoW je komplexní téma, které jsme podrobněji rozebrali v našem článku Boření mýtů ohledně kryptoměn: „Bitcoin ničí životní prostředí."

Na druhé straně je PoS výrazně energeticky efektivnější. Ke stakování nejsou zapotřebí žádné stroje s vysokou spotřebou elektřiny a více bloků má potenciál být ověřeno současně prostřednictvím škálovacích řešení, jako je sharding. 

To však neznamená, že by jeden z nich byl dokonalý, oba mají své vlastní problémy s centralizací. V obou případech mohou ti, kteří mají nejvíce peněz, získat nespravedlivou výhodu oproti ostatním účastníkům sítě.

V systémech PoW dominují odvětví velké těžební firmy, což znemožňuje finanční účast malých hobby těžařů. 

V systémech PoS mají ti, kteří stakují obrovské množství tokenů, mnohem větší šanci navrhovat nové bloky a získávat odměny než ostatní účastníci sítě.

Nicméně lze argumentovat, že se jedná o přirozený vedlejší produkt většiny, ne-li všech konsensuálních mechanismů.

Nyní, když víte vše o konsensuálních mechanismech, jste připraveni udělat další krok a koupit si nějakou kryptoměnu na Krakenu? Klikněte na tlačítko níže a investujte do kryptoměny na Krakenu ještě dnes!