Ce este un mecanism de consens pentru blockchain?

Imaginează-ți că ești comandantul unei armate compuse din mai multe plutoane de soldați, fiecare situat într-un punct diferit. Plănuiești să ataci o zonă fortificată într-un anumit moment. Pentru aceasta, trebuie să coordonezi fiecare pluton pentru a te asigura că toate știu momentul corect, locul și planul de acțiune.

Dar aceasta ridică o serie de probleme. Ce se întâmplă dacă unul sau mai multe plutoane decid să se retragă în ultimul moment? Ce se întâmplă dacă atacă prea devreme? Ce se întâmplă dacă ajung în locul greșit? Ce se întâmplă dacă într-un pluton există trădători care încearcă să saboteze planul? 

Pentru ca atacul să funcționeze, este esențial ca toată lumea să ajungă la un acord unanim – adică la consens – cu privire la ce este planul. Acest exemplu se bazează pe problema generalilor bizantini; un concept publicat într-un articol din 1982 care ilustrează problemele construirii unui sistem de comunicare robust în care se presupune că participanții din acel sistem pot acționa necinstit. 

Bitcoin a devenit primul sistem descentralizat care a rezolvat această problemă de lungă durată implementând ceva numit mecanism de consens.

Un mecanism de consens pentru blockchain este un tip de sistem automatizat care vizează două obiective principale.

1. Face ca o comunitate de validatori de rețea dispersată și fără lider să fie capabilă să ajungă eficient și unanim la un acord cu privire la datele noi și existente din registrul blockchain.
    
2. Face ca toți validatorii de rețea să respecte regulile protocolului și să-și îndeplinească rolurile cu onestitate.

Validarea datelor se referă la verificarea acurateții și validității informațiilor noi. Acest lucru este extrem de important într-un sistem descentralizat, în special într-un sistem monetar descentralizat. Dacă ar fi permisă, adăugarea unor informații despre tranzacții nevalide la blockchain, cum ar fi un sold fals sau o tranzacție de cheltuire dublă, ar submina complet integritatea acelei baze de date.

Dacă o bază de date nu ar fi integrală, nimeni nu ar avea încredere în ea și nimeni nu ar folosi-o.

Mai există o altă problemă-cheie pentru rezolvarea căreia sunt folosite mecanismele de consens: securitatea rețelei. 

Satoshi Nakamoto, creatorul Bitcoin, a fost primul care a și-a dat seama că mecanismele de consens ar putea funcționa și ca sistem eficient de descurajare a persoanelor rău intenționate să încerce preluarea controlului asupra rețelei printr-un atac al majorității (câștigând controlul asupra a mai mult de 50% dintr-o rețea). A fost o inovație revoluționară, una care a ajutat la consolidarea protocolului Bitcoin ca prima criptomonedă descentralizată viabilă la nivel global.

Deși există multe tipuri de mecanisme de consens utilizate de diferite blockchainuri, majoritatea funcționează în principiu cerându-le nodurilor de validatori să facă un fel de investiție și/sau să depună un anumit efort înainte de a li se acorda dreptul de a propune și de a valida noi blocuri de date.

Ideea de bază este simplă. Validatorii care și-au investit propriul timp și propriii bani pentru a participa la rețea sunt teoretic mai puțin susceptibili să încerce să o corupă, deoarece au de pierdut dacă o fac.

Pe scurt, mecanismele de consens sunt pur și simplu sisteme care încurajează validatorii să respecte regulile prin coerciție (amenințarea cu pedeapsa) și/sau stimulare (câștigarea de recompense pentru comportament corect).

Așa cum am menționat, există multe metode utilizate de diferite blockchainuri pentru a obține consensul în industria criptomonedelor de astăzi.

Cele mai populare două sunt cunoscute drept mecanisme de consens proof-of-work (PoW) și proof-of-stake (PoS).

Proof-of-work este mecanismul de consens utilizat de bitcoin și de o gamă largă de alte criptomonede. 

Conceptul dezvoltat pentru prima dată în 1993 de informaticienii Cynthia Dwork și Moni Naor ca mijloc de prevenire a spamului prin e-mail, a fost preluat de Nakamoto, care l-a adaptat pentru utilizarea într-un sistem monetar descentralizat.

PoW funcționează cerându-le validatorilor, numiți „mineri”, să cumpere, să închirieze sau să externalizeze echipamente de calcul și să direcționeze acea putere către câștigarea unei competiții bazate pe criptografie în schimbul recompenselor. Acest proces este mai cunoscut sub numele de minerit de criptomonede.

Detaliile complete ale mineritului pot fi găsite aici.

Cerându-le validatorilor să investească în echipamente de calcul și să acopere costurile permanente asociate cu funcționarea lor, ideea din spatele PoW este că persoanele rău intenționate ar fi descurajate să depună tot acel efort. În mod similar, structura de stimulente a recompenselor de bloc – recompensele obținute din câștigarea competiției de minerit – înseamnă că participarea onestă poate fi bine retribuită.

În ceea ce privește furnizarea de securitate, pe măsură ce mai mulți mineri se alătură rețelei și sofisticarea echipamentului crește, costul atacării blockchainului Bitcoin crește exponențial. Aceasta deoarece un atacator ar trebui să facă rost de o putere de calcul extrem de mare pentru a obține o majoritate de 51% asupra restului rețelei. Chiar și atunci, nu ar exista nicio garanție că ar câștiga competiția de minerit la fiecare zece minute pentru a stabili cu succes un lanț nevalid de blocuri noi.

Proof-of-stake este un tip relativ nou de mecanism de consens, inițiat de Sunny King și Scott Nadal în 2012. La fel ca proof-of-work, PoS îndeplinește aceleași obiective-cheie ca un mecanism de consens, dar într-un mod diferit.

Pentru a deveni validator pe un blockchain bazat pe PoS, participanții sunt obligați să cumpere și să blocheze o cantitate din criptomoneda nativă a proiectului respectiv într-un contract inteligent. Acest lucru este cunoscut sub numele de staking.

Un contract inteligent de staking acționează în linii mari ca un cont de garanție și blochează tokenuri pentru o durată fixă sau variabilă, în funcție de condițiile specifice fiecărui protocol de blockchain.

Validatorii sunt aleși aleatoriu de protocol să propună blocuri noi la intervale de timp determinate – adesea numite epoci. Stakerii pot crește probabilitatea de a fi selectați să propună blocuri noi mărind cantitatea de tokenuri sau monede pe care le dedică stakingului.

Acest sistem funcționează ca un sistem de loterie, unde cu cât ai mai multe bilete, cu atât mai mari sunt șansele tale de a câștiga marele premiu. Dar, din nou, nu există nicio garanție că vei câștiga de fiecare dată, la fel ca la loterie. Cineva cu un singur bilet poate în continuare să învingă pe cineva cu mii de bilete de loterie. Același lucru este valabil și pentru stakingul de criptomonede.

Peercoin a fost prima criptomonedă care a integrat acest mecanism, dar Ethereum este, poate, cel mai cunoscut exemplu de blockchain PoS după ce și-a finalizat tranziția de la PoW în 2022.

Pe lângă blocarea tokenurilor, unele mecanisme de consens PoS, cum ar fi cel utilizat de Ethereum, administrează penalizări pentru comportamentul necinstit printr-un proces numit „slashing”. 

Dacă protocolul suspectează activitate rău intenționată, fondurile blocate ale cuiva pot fi confiscate sau „tăiate” parțial sau complet și fără avertisment. Acest lucru descurajează coercitiv comportamentul negativ și face ca toți participanții la rețea să respecte regulile.

Dincolo de PoW și PoS, au apărut zeci de mecanisme de consens care reprezintă versiuni noi sau hibride ale mecanismelor menționate anterior. Fiecare încearcă să rezolve problema generalilor bizantini în moduri diferite. Acestea includ:

• 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)

Deși nu există câștigător clar în ceea ce privește cel mai bun mecanism de consens, mulți consideră că sistemele PoS și PoW sunt cele mai eficiente.

Principalele avantaje ale PoW (minarea) față de PoS (staking) sunt că oferă o securitate semnificativ mai mare împotriva atacurilor majorității de 51%. Cu toate acestea, cantități uriașe de energie sunt consumate colectiv de mineri pentru a atinge această securitate ridicată; un lucru față de care mulți ecologiști, legislatori și companii globale și-au exprimat o mare îngrijorare în ultimii ani. Utilizarea energiei de PoW este un subiect complex și ceva despre care am discutat în detaliu în articolul nostru Demontarea miturilor despre criptomonede: „Bitcoin distruge mediul.”

Pe de altă parte, PoS este semnificativ mai eficient energetic. Pentru staking nu sunt necesare dispozitive care consumă multă electricitate, și există posibilitatea ca mai multe blocuri să fie validate simultan prin soluții de scalare, cum ar fi sharding. 

Acestea fiind spuse, niciunul nu este perfect și ambele au propriile probleme de centralizare. În ambele cazuri, cei cu cei mai mulți bani pot obține un avantaj injust față de ceilalți participanți din rețea.

În sistemele PoW, marile companii de minerit domină industria și fac financiar nefezabilă participarea pentru minerii mici. 

În sistemele PoS, este mult mai probabil ca cei care mizează cantități uriașe de tokenuri să propună blocuri noi și să câștige recompense în comparație cu toți ceilalți din rețea.

Totuși, se poate susține că acesta este un produs secundar natural al celor mai multe dacă nu al tuturor mecanismelor de consens.

Acum că știi totul despre mecanismele de consens, ești gata să faci următorul pas și să cumperi criptomonede cu Kraken? Fă clic pe butonul de mai jos pentru a investi în criptomonede pe Kraken astăzi!