Hvad er en blockchain-konsensusmekanisme?

Forestil dig, at du er kommandør for en hær bestående af flere brigader af soldater, der hver især er placeret på et forskelligt afsætningssted. Du planlægger at angribe et enkelt befæstet område på et bestemt tidspunkt. For at gøre dette skal du koordinere med hver af dine brigader for at sikre, at de alle er bekendt med det korrekte tidspunkt og sted samt handlingsplanen.

Men dette medfører en række problemer. Hvad hvis en eller flere brigader beslutter at trække sig tilbage i sidste øjeblik? Hvad hvis de angriber for tidligt? Hvad hvis de ankommer til det forkerte sted? Hvad hvis der er forrædere i en brigade, der forsøger at sabotere planen? 

For at angrebet lykkes, er det vigtigt, at alle når til en enstemmig enighed - også kendt som at nå konsensus - om, hvad planen er. Dette eksempel er baseret på den byzantinske generals problem; et koncept offentliggjort i et papir fra 1982, der illustrerer problemerne med at opbygge et robust kommunikationssystem, hvor det antages, at deltagerne i systemet kan handle uærligt. 

Bitcoin blev det første decentraliserede system til at løse dette langvarige problem ved at implementere noget, som kaldes en konsensusmekanisme.

En blockchain-konsensusmekanisme er en type automatiseret system, der har til formål at opnå to hovedmål.

1. Sikre, at et distribueret, lederløst fællesskab af netværksvalidatorer er i stand til effektivt og enstemmigt at blive enige om nye og eksisterende data på blockchain-hovedbogen.
    
2. Sikre, at alle netværksvalidatorer følger reglerne for protokollen og udfører deres roller ærligt.

Datavalidering vil sige at verificere, at nye oplysninger er nøjagtige og gyldige. Dette er utrolig vigtigt i et decentraliseret system, især et decentraliseret monetært system. Hvis det var tilladt, at ugyldige transaktionsoplysninger såsom en falsk saldo eller en dobbeltudgiftstransaktion kunne blive tilføjet til blockchainen, ville det fuldstændig underminere integriteten af den database.

Uden en integreret database ville ingen stole på den, og ingen ville bruge den.

Der er også et andet centralt problem, som konsensusmekanismer bruges til at løse: netværkssikkerhed. 

Satoshi Nakamoto, skaberen af Bitcoin, var den første til at indse, at konsensusmekanismer også kunne fungere som et effektivt system til at afskrække dårlige aktører fra at forsøge at overtage netværket via et flertalsangreb (opnå kontrol over mere end 50 % af et netværk). Dette var en revolutionerende innovation og en, der hjalp med at cementere Bitcoin-protokollen som den første globalt levedygtige decentraliserede kryptovaluta.

Selvom der er mange typer af konsensusmekanismer, der anvendes af forskellige blockchains, fungerer de fleste af dem grundlæggende ved at kræve, at validator-knudepunkter foretager en form for investering og/eller gør en vis indsats, før de får ret til at foreslå og validere nye datablokke.

Idéen bag dette er simpel. Validatorer, der har investeret deres egen tid og penge for at deltage i netværket, er teoretisk set mindre tilbøjelige til at forsøge at korrumpere det, fordi de har noget at tabe, hvis de gør det.

Kort sagt er konsensusmekanismer simpelthen systemer, der opmuntrer validatorer til at overholde reglerne gennem tvang (trussel om straf) og/eller incitamenter (tjene belønninger for god opførsel).

Som vi har nævnt, er der mange forskellige metoder, der anvendes af forskellige blockchains for at opnå konsensus i dagens kryptovalutaindustri.

De to mest populære er dog kendt som proof-of-work (PoW)- og proof-of-stake (PoS)-konsensusmekanismen.

Proof-of-work er den konsensusmekanisme, der anvendes af bitcoin og en bred vifte af andre kryptovalutaer. 

Konceptet blev oprindeligt udviklet i 1993 af datalogerne Cynthia Dwork og Moni Naor som et middel til at forhindre e-mail-spam, herefter tog Nakamoto konceptet og tilpassede det til brug i et decentraliseret monetært system.

PoW fungerer ved at kræve, at validatorerne, som kaldes "minere", køber, lejer eller outsourcer computerudstyr og retter den kraft mod at vinde en kryptografibaseret konkurrence til gengæld for belønninger. Denne proces er mere almindeligt kendt som kryptovaluta-mining.

Alle oplysninger om mining kan findes her.

Ved at kræve, at validatorer investerer i computerudstyr og dækker de løbende omkostninger, som er forbundet med at køre det, er idéen bag PoW, at potentielle ondsindede aktører ville blive afskrækket af alt besværet, der er med det. Tilsvarende betyder incitamentsstrukturen for blokbelønninger - de belønninger, der tjenes ved at vinde miningkonkurrencen - at ærlig deltagelse kan blive godt kompenseret.

I forhold til at give sikkerhed, eftersom flere minere tilslutter sig netværket, og udstyret bliver mere sofistikeret, stiger omkostningerne ved at angribe Bitcoin-blockchainen eksponentielt. Dette skyldes, at en gerningsmand ville være nødt til at skaffe en ekstremt stor mængde computerkraft for at opnå et 51 %-flertal over resten af netværket. Selv da ville der ikke være nogen garanti for, at de ville vinde mining-konkurrencen hver tiende minut for at etablere en ugyldig kæde af nye blokke.

Proof-of-stake er en relativt ny type konsensusmekanisme, som Sunny King og Scott Nadal var pionerer for i 2012. Ligesom proof-of-work opfylder PoS de samme nøglemål for en konsensusmekanisme, men på sin egen, helt anderledes måde.

For at blive validator på en PoS-baseret blockchain er deltagerne forpligtet til at købe og låse en mængde af det tilsvarende projekts native kryptovaluta i en smart kontrakt. Dette er kendt som staking.

En staking-smart contract fungerer i det væsentlige som en spærret konto og låser tokens i en fast eller variabel periode afhængigt af de specifikke betingelser for hver blockchain-protokol.

Validatorer vælges tilfældigt af protokollen til at foreslå nye blokke inden for fastsatte tidsrum - ofte kaldet epoker. Stakere kan øge sandsynligheden for at blive valgt til at foreslå nye blokke ved at øge mængden af tokens eller mønter, de dedikerer til staking.

Dette system fungerer på en måde, der ligner et lotterisystem - jo flere billetter du har, jo større er dine chancer for at vinde jackpotten. Men igen, der er ingen garanti for, at du vinder hver gang, ligesom i et lotteri. Nogen med en enkelt billet kan stadig slå nogen med tusinder af lotteribilletter. Det samme gælder for kryptostaking.

Peercoin var den første kryptovaluta, der indeholdt denne mekanisme, selvom Ethereum måske er det mest kendte eksempel på en PoS-blockchain, efter at den afsluttede sin overgang fra PoW i 2022.

Ud over at låse tokens pålægger nogle PoS-konsensusmekanismer som den, Ethereum bruger, straffe for uærlig adfærd gennem en proces kaldet "slashing." 

Hvis protokollen mistænker ondsindet aktivitet, kan en persons låste midler konfiskeres eller "slashes" delvist eller fuldt uden varsel. Dette afskrækker obligatorisk fra dårlig adfærd og hjælper med at sikre, at alle netværksdeltagere følger reglerne.

Udover PoW og PoS er der opstået dusinvis af forskellige konsensusmekanismer, som repræsenterer nye eller hybridiserede versioner af de førnævnte mekanismer. Hver af dem forsøger at løse det den byzantinske generals problem på forskellige måder. Der er tale om følgende:

• 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)

Selvom der ikke er nogen klar vinder, når det kommer til den bedste konsensusmekanisme, betragter mange PoS- og PoW-systemet som de mest effektive.

De vigtigste fordele ved PoW (mining) i forhold til PoS (staking) er, at det tilbyder betydeligt større sikkerhed mod 51 %-flertalsangreb. Dog forbruger minere samlet set enorme mængder energi for at opnå denne høje sikkerhed - noget, mange miljøforkæmpere, regulerende myndigheder og globale virksomheder har udtrykt stor bekymring over i de seneste år. Energiforbruget i forbindelse med PoW er et komplekst emne og noget, vi diskuterede i dybden i vores artikel Punktering af kryptomyter: “Bitcoin ødelægger miljøet."

PoS er derimod betydeligt mere energieffektivt. Der kræves ingen strømforbrugende maskiner for at stake, og flere blokke har potentiale til at blive valideret samtidig gennem skaleringsløsninger som sharding. 

Når det er sagt, er ingen af dem perfekte, og begge har deres egne centraliseringsproblemer. I begge tilfælde kan dem med flest penge opnå en uretfærdig fordel over andre deltagere i netværket.

I PoW-systemer dominerer store miningfirmaer branchen og gør det økonomisk urealistisk for små hobbyminere at deltage. 

I PoS-systemer er dem, der staker enorme mængder tokens, langt mere tilbøjelige til at foreslå nye blokke og tjene belønninger sammenlignet med alle andre i netværket.

Ikke desto mindre kan det argumenteres, at dette er en naturlig bivirkning af de fleste, hvis ikke alle, konsensusmekanismer.

Nu hvor du ved alt om konsensusmekanismer, er du så klar til at tage det næste skridt og købe noget krypto med Kraken? Klik på knappen nedenfor for at investere i kryptovaluta på Kraken i dag!