Як алгоритми консенсусу вирішують проблеми з підтвердженням роботи біткойна

Раніше вважалося, що майнінг Bitcoin був справою спільноти, але процес підтвердження транзакцій Bitcoin тепер вимагає величезної потужності хешування, характерної для алгоритму майнінгу SHA-256.

У результаті кількість електроенергії, необхідної для обробки та перевірки транзакцій, досягла величезних масштабів.

У перші дні, коли перші користувачі люблять пізні Хел Фінніпочали експериментувати з Bitcoin, користувачі могли просто відкрити ранній Bitcoin клієнт і дозволити своєму процесору працювати, створюючи біткойни за частки пенні. Навпаки, для майнінгу зараз потрібні десятки тисяч доларів на обладнання, електроенергію та додаткові витрати на хостинг.

У результаті ті, хто має значні фінансові ресурси, стали домінувати у сфері видобутку Bitcoin . Майнінг сьогодні втілюється в появі операцій майнінгу в корпоративному стилі, розміщених у центрі обробки даних.

Джексон Палмер, який створив перевірений на основі алгоритму scrypt альткойн Dogecoin, не надто позитивно оцінює перспективи майнінгу в цілому, особливо щодо споживання енергії.

Він сказав CoinDesk:

«Я цілком відверто проти [доказу роботи] майнінгу як майбутнього цифрових валют на основі кількості енергії, яку він витрачає, і шкоди, яку завдає навколишньому середовищу, не повертаючи нічого, окрім того, щоб зробити багатіїв ще багатшими».

ONE з можливих рішень, яке вже було застосовано в екосистемі цифрової валюти, відходить від підтвердження роботи, але все ще втілює принципи нецентралізованих систем.

Велика гонка Технології

Основною проблемою, яка сьогодні турбує майнінг, але, можливо, не приділяється їй особливої ​​уваги, є те, що інтегральні схеми для певних програм (ASIC) для майнінгу SHA-256 або скриптів здатні виконувати лише ONE процес.

ASIC можуть видобувати цифрову валюту та підтверджувати транзакції, але коли обладнання для майнінгу наступного покоління застаріє, обладнання швидко втрачає свою цінність.

Хоча більшість компонентів обладнання для майнінгу підлягають вторинній переробці, перехід від створення продукту до його закриття в цій галузі короткий.

Для конкурентоспроможного майнінгу існує постійна гонка за створення та отримання потужнішого обладнання.

Немає нічого поганого в невеликій конкуренції, але гонка за створення кращих майнерів розвивається величезні експлуатаційні витрати. У результаті багато майнерів заблоковані в довгострокових схемах повернення інвестицій (ROI), які сприйнятливі до будь-яких значних змін обмінної вартості біткойна.

Зниження в ціна Bitcoin може зменшити стимул для багатьох майнерів брати участь. Хоча це T призведе до миттєвих збоїв, довгострокове здоров’я децентралізованої мережі може бути поставлене під загрозу, оскільки лише добре фінансовані видобувні підприємства можуть продовжувати роботу.

Враховуючи ці загрози, чи є альтернатива системам підтвердження роботи, які вирішують криптографічні проблеми та при цьому витрачають надмірні суми грошей і природних ресурсів?

Хоча було багато пропозицій використовувати докази роботи для корисного використання, наприклад для вирішення PRIME чисел або зміцнення особистого здоров'я, це також може бути не ідеальним рішенням.

Рішення в конвеєрі?

Можливе вирішення проблем, пов’язаних із підтвердженням роботи, може надійти від академічна робота опубліковано Мігелем Кастро та Барбарою Лісков з Массачусетського технологічного інституту в 1999 році, де представлено концепцію практичної стійкості до відмов (PBFT).

PBFT — це система, спочатку розроблена для систем зберігання з низькою затримкою — те, що можна застосувати в платформах на основі цифрових активів, які T вимагають великої пропускної здатності, але вимагають багато транзакцій.

Даніель Файхтінгер, співзасновник стартапу, подзвонив Гіперледжер який використовує PBFT, пояснює, як працює його розподілена система:

"Кожен вузол публікує відкритий ключ. Будь-яке повідомлення, що надходить через вузол, підписується вузлом для перевірки його формату. Після отримання достатньої кількості ідентичних відповідей ви можете погодитися, що транзакція є дійсною".

Ця угода є так званим «консенсусом». Подібно до того, як Bitcoin використовує децентралізовану систему для підтвердження транзакцій без необхідності участі довіреної третьої сторони, PBFT покладається на величезну кількість вузлів для підтвердження довіри. Як результат, у цьому процесі не потрібна потужність хешування.

«Коли ви взаємодієте з кількома сторонами, вам потрібен певний механізм консенсусу, щоб переконатися, що всі мають правильні записи», — сказав Ден О’Прей, другий співзасновник Hyperledger.

Консенсус уже в роботі

Механізми транзакцій на основі консенсусу існують на ринку вже деякий час. Ripple Labs використовує цей підхід як частину свого базового протоколу, заснованого на концепції PBFT.

Ripple Labs нещодавно випустила a білий папір на своєму алгоритмі консенсусу, який вказує на Проблема візантійських генералів через ненадійний LINK, те, що PBFT має вирішити.

У документі зазначено:

«Доведено, що жодне рішення проблеми візантійських генералів (яке вже передбачає синхронність і відомих учасників) не може допустити більше ніж (n−1)/3 візантійських помилок, або 33% мережі, яка діє зловмисно».

Як форк Ripple, the Смугаста цифрова валюта Stellar, заснований Джедом Маккалебом, також охоплює ці ж ідеали. Ідея, як показано на графіку вище, полягає в тому, що для кожного вузла, доданого до списку універсальних вузлів мережі, тим сильнішою стає система.

Проте існує ключова слабкість такої структури – джерело стимулів – і це справедливе запитання. На відміну від майнінгу, які стимули існують для фізичних або юридичних осіб розміщувати вузли?

І Ripple, і Stellar, а також Hyperledger вважають, що буде достатньо зацікавлених сторін для підтримки систем транзакцій на основі PBFT.

Підхід Hyperledger

Проект Hyperledger дозволяє розробникам створювати власні цифрові активи за допомогою розподіленої книги, що працює на основі вузлів, побудованих за принципом PBFT.

Цю систему можна використовувати для цифрового забезпечення реального активу (наприклад, будинку), створення нових монет або створення відмовостійкої системи консенсусу. Співзасновник Hyperledger Файхтінгер сказав, що використовує останній додаток, платформу його компанії можна навіть використовувати для передових ІТ-систем.

Він пояснив:

"Якщо ви на Amazon запускаєте розподілену файлову систему для AWS [веб-сервісів Amazon] у своєму центрі обробки даних, [ви] хочете бути впевненими, що помилка не пошкодить AWS [і] вам T потрібні стимули. Ви запускаєте вузли, які хочете, [використовуючи] систему консенсусу".

Ідея використання Hyperledger PBFT виходить за рамки систем на основі активів. Він використовує ідею алгоритму для досягнення консенсусу та використовує його для розповсюдження різноманітних технічних рішень, а не лише високошвидкісного рішення для зберігання файлів із низькою затримкою, для надання якого воно було створено.

Це може бути хорошим методом перевірки потужності вузлів, які не використовують стимул для розвитку своєї сили. Що буде без таких винагород? Такі системи, як Hyperledger, прагнуть з'ясувати.

"Якщо ви використовуєте Byzantine Fault Tolerance, в ідеалі проблеми [з корупцією] стримуються. Інші вузли можуть зрозуміти, що [вузол] поводиться неправильно, і не відповідати на його повідомлення", – сказав Файхтінгер.

Консенсус як послуга

Забезпечення консенсусу як послуги може бути корисним у спосіб, у який хмарні провайдери продають програмне забезпечення як послугу або інфраструктуру як послугу. У випадку Ripple і Stellar консенсус стає засобом обміну цінністю.

Файхтінгер пояснив:

"Так само, як Google використовує власні DNS-сервери – у їхніх інтересах мати справний DNS. Це означає, що вони можуть швидше розміщувати свою рекламу. Я вважаю, що DNS є хорошим прикладом для цього протоколу низького рівня. Підвищення працездатності системи".

Враховуючи той факт, що системи транзакцій на основі консенсусу все ще знаходяться в експериментальній фазі (як і вся цифрова валюта), очікуйте, що на ринку з’являться додаткові рішення, подібні до цих. Чи будуть вони життєздатною заміною системам підтвердження роботи, залежатиме від ONE : чи використовуються вони чи ні.

Палмер, чиє створення Dogecoin покладається на допоміжне підтвердження роботи (або «видобуток злиття») для захисту своєї мережі, додав, що потрібні нові та конкретні рішення, такі як Hyperledger і Stellar. Він вважає, що вони разом із Ripple можуть допомогти розвинути екосистему цифрових активів у цілому.

Він підсумував:

"Попереду захоплюючі часи. Приємно бачити справжні інновації в просторі цифрових валют, а не більше Пити Kool-Aid.”

Зображення ключа шифрування через Shutterstock