Hva er en blokkjede-konsensusmekanisme?

Tenk deg at du leder en hær som består av flere tropper med soldater, hver plassert på et forskjellig punkt. Du planlegger å angripe et enkelt befestet område på et spesifikt tidspunkt. For å gjøre dette må du koordinere med hver av troppene dine for å sikre at de alle vet om riktig tid, sted og handlingsplan.

Men dette medfører en rekke problemer. Hva om én eller flere av troppene bestemmer seg for å trekke seg tilbake i siste øyeblikk? Hva om de angriper for tidlig? Hva om de ankommer feil sted? Hva om det finnes forrædere i en tropp som prøver å sabotere planen? 

For at angrepet skal fungere, er det avgjørende at alle når en felles enighet – også kjent som å nå konsensus – om hva planen er. Dette eksemplet er basert på Byzantine Generals-problemstillingen; et konsept publisert i en rapport fra 1982 som illustrerer problemene med å bygge et robust kommunikasjonssystem der de antatte deltakerne i det systemet kan handle uærlig. 

Bitcoin ble det første desentraliserte systemet som løste dette langvarige problemet ved å implementere noe som kalles en konsensusmekanisme.

En blokkjedebasert konsensusmekanisme er en type automatisert system som har to hovedmål.

1. Sikre at et distribuert, lederløst fellesskap av nettverksvalidatorer kan bli enige om nye og eksisterende data på blokkjedehovedboken effektivt og enstemmig.
    
2. Sikre at alle nettverksvalidatorer følger reglene i protokollen og utfører sine roller ærlig.

Datavalidering refererer til å verifisere at ny informasjon er nøyaktig og gyldig. Dette er utrolig viktig i et desentralisert system, spesielt et desentralisert pengesystem. Hvis ugyldig transaksjonsinformasjon blir lagt til i blokkjeden, som en falsk saldo eller en transaksjon brukt to ganger, ville det fullstendig undergrave integriteten til den databasen.

Uten en integrert database ville ingen stole på den, og ingen ville bruke den.

Det finnes også et annet viktig problem som konsensusmekanismer brukes til å løse: nettverkssikkerhet. 

Satoshi Nakamoto, skaperen av Bitcoin, var den første som innså at konsensusmekanismer også kunne fungere som et effektivt system for å avskrekke ondsinnede aktører fra å forsøke å ta over nettverket gjennom et flertallsangrep (å ta kontroll over mer enn 50 % av et nettverk). Dette var en revolusjonerende innovasjon og en som bidro til å sementere Bitcoin-protokollen som den første globalt levedyktige desentraliserte kryptovalutaen.

Selv om det finnes mange typer konsensusmekanismer brukt av forskjellige blokkjeder, fungerer de fleste av dem fundamentalt ved å kreve at validatornoder gjør en form for investering og/eller bruker en mengde innsats før de får rettigheten til å foreslå og validere nye blokker med data.

Ideen bak dette er enkel. Validatorer som har investert sin egen tid og penger for å delta i nettverket, er teoretisk sett mindre tilbøyelige til å prøve å korrumpere det, fordi de har noe å tape hvis de gjør det.

Kort sagt, konsensusmekanismer er rett og slett systemer som oppmuntrer validatorer til å overholde reglene gjennom tvang (trussel om straff) og/eller insentivisering (tjene belønninger for godt oppførsel).

Som vi har nevnt, finnes det mange forskjellige metoder som brukes av ulike blokkjeder for å oppnå konsensus i dagens kryptovalutaindustri.

Imidlertid er de to mest populære konsensusmekanismene kjent som Proof-of-work (PoW) og Proof-of-stake (PoS).

Proof-of-work er konsensusmekanismen som brukes av Bitcoin og et bredt spekter av andre kryptovalutaer. 

Konseptet ble først utviklet i 1993 av dataingeniører Cynthia Dwork og Moni Naor som et middel for å forhindre e-postspam. Nakamoto tok konseptet og tilpasset det for bruk i et desentralisert pengesystem.

PoW fungerer ved å kreve at validatorer, kalt «utvinnere», kjøper, leier eller outsourcer databehandlingsutstyr og retter den kraften mot å vinne en kryptografibasert konkurranse i bytte mot belønninger. Denne prosessen er mer kjent som kryptovaluta-utvinning.

Du finner de fullstendige detaljene om utvinning her.

Ved å kreve at validatorer investerer i databehandlingsutstyr og dekker de løpende kostnadene forbundet med å kjøre det, er ideen bak PoW at potensielle ondsinnede aktører ville bli avskrekket fra å gå gjennom all den innsatsen. Tilsvarende betyr insentivstrukturen for blokkbelønninger – belønningene som fås fra å vinne utvinningskonkurransen – at ærlig deltakelse kan bli godt kompensert.

Når det gjelder å gi sikkerhet, ettersom flere utvinnere blir med i nettverket og utstyret blir mer sofistikert, øker kostnaden for å angripe Bitcoin-blokkjeden eksponentielt. Dette er fordi en gjerningsperson måtte skaffe en ekstremt stor mengde datakraft for å oppnå et 51 % flertall over resten av nettverket. Selv da er det ingen garanti for at de ville vinne utvinningskonkurransen hvert tiende minutt for å etablere en ugyldig kjede av nye blokker.

Proof-of-stake er en relativt ny type konsensusmekanisme som ble utviklet av Sunny King og Scott Nadal i 2012. I likhet med Proof-of-work oppfyller PoS de samme hovedmålene for en konsensusmekanisme, men på en unik annen måte.

For å bli en validator på en PoS-basert blokkjede må deltakerne kjøpe og låse en mengde av prosjektets egen kryptovaluta i en smartkontrakt. Dette er kjent som binding (staking).

En smartkontrakt med binding fungerer i hovedsak som en depotkonto og låser tokener i en fast eller variabel varighet avhengig av de spesifikke betingelsene i hver blokkjedeprotokoll.

Validatorer velges tilfeldig av protokollen for å foreslå nye blokker innenfor bestemte tidsluker – ofte kalt epoker. De som binder kan øke sannsynligheten for å bli valgt til å foreslå nye blokker, ved å øke mengden tokener eller coins de dedikerer til binding.

Dette systemet fungerer på en lignende måte som et lotterisystem, der jo flere billetter du har, desto større er sjansene dine for å vinne premien. Men igjen, det er ingen garanti for at du vil vinne hver gang, akkurat som i et lotteri. Noen med én billett kan fortsatt slå noen med tusenvis av lotteribilletter. Det samme gjelder for kryptobinding.

Peercoin var den første kryptovalutaen som brukte denne mekanismen, selv om Ethereum kanskje er det mest kjente eksemplet på en PoS-blokkjede etter at det fullførte sin overgang fra PoW i 2022.

I tillegg til å låse tokener bruker noen PoS-konsensusmekanismer som Ethereum straff for uærlig oppførsel gjennom en prosess kalt «slashing». 

Hvis protokollen mistenker ondsinnet aktivitet, kan en persons låste midler bli konfiskert, eller «slashed», delvis eller helt uten forvarsel. Dette avskrekker dårlig oppførsel og bidrar til å sikre at alle nettverksdeltakere følger reglene.

Utover PoW og PoS har det dukket opp dusinvis av forskjellige konsensusmekanismer som representerer nye eller hybridiserte versjoner av de nevnte mekanismene. Hver forsøker å løse Byzantine Generals-problemstillingen på forskjellige måter. Disse omfatter:

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

Selv om det ikke er noen klar vinner når det gjelder den beste konsensusmekanismen, anser mange PoS- og PoW-systemene som de mest effektive.

De viktigste fordelene med PoW (utvinning) over PoS (binding) er at det gir betydelig større sikkerhet mot 51 % flertallsangrep. Imidlertid forbrukes enorme mengder energi kollektivt av utvinnere for å oppnå denne høye sikkerheten; noe mange miljøbevisste, reguleringsmyndigheter og globale bedrifter har uttrykt stor bekymring for de siste årene. Energibruken til PoW er et komplekst tema og noe vi diskuterte i større dybde i artikkelen vår Busting Crypto Myths: «Bitcoin is Destroying the Environment.»

PoS, derimot, er betydelig mer energieffektiv. Ingen strømslukende maskiner er nødvendige for å binde, og flere blokker har potensial til å bli validert samtidig gjennom skaleringsløsninger som sharding. 

Når det er sagt, er ingen av dem perfekte, og begge har sine egne sentraliseringsproblemer. I begge tilfeller kan de med mest penger oppnå en urettferdig fordel over andre deltakere i nettverket.

I PoW-systemer dominerer store utvinningsfirmaer industrien og gjør det økonomisk urealistisk for små hobbyutvinnere å delta. 

I PoS-systemer er de som binder enorme mengder tokener, langt mer sannsynlig å foreslå nye blokker og tjene belønninger sammenlignet med alle andre i nettverket.

Likevel kan det argumenteres for at dette er et naturlig biprodukt av de fleste, om ikke alle, konsensusmekanismer.

Nå som du vet alt om konsensusmekanismer, er du klar til å ta det neste steget og kjøpe kryptovaluta med Kraken? Klikk på knappen nedenfor for å investere i kryptovaluta på Kraken i dag!