Cunoscut si sub numele de protocol de consens sau algoritm de consens, un consensus mechanism este cel care le permite sistemelor distribuite, adica retelelor de computere, sa lucreze impreuna si sa ramana in siguranta. Decenii la rand, aceste mecanisme au fost folosite pentru stabilirea unui consens intre nodurile bazei de date, serverele de aplicatii si alte infrastructuri de intreprindere, insa in ultimii ani au fost inventate noi protocoale de consens pentru a le permite sistemelor cripto-economice, sa ajunga la un acord asupra starii retelei.
Ce reprezinta Consensus Mechanism
Este vorba despre un protocol care are rolul de a se asigura ca toate nodurile dintr-un blockchain sunt sincronizate intre ele. De asemenea, mecanismul de consens este si cel care garanteaza ca se stabileste un acord referitor la ce tranzactii pot fi efectuate si adaugate in blockchain si ca toti participantii se supun acelorasi reguli. Intr-un sistem crypto, consensus mechanism ajuta si la prevenirea anumitor tipuri de atacuri economice. Cum se intampla acest lucru? In teorie, un atacator poate compromite consensul prin controlarea a 51% din retea, insa mecanismele de consens sunt concepute pentru a face imposibil de realizat acest atac.
Un blockchain care nu are bine pus la punct un astfel de protocol se poate confrunta cu atacuri externe grave. Exista diferite modalitati prin care se poate realiza un mecanism de consens.
Tipuri de mecanisme de consens
Exista mai multe variante de mecanisme de consens. Iata cateva dintre cele mai cunoscute optiuni:
Proof-of-Work (PoW)
Dovada muncii sau PoW este primul consensus mechanism in blockchain. Acesta este cel pe care il foloseste si Bitcoin si pe care l-au adoptat si alte criptomonede. Prin intermediul Proof-of-Work, puterea de calcul este folosita pentru securizarea blockchain si crearea de noi block-uri. PoW presupune rezolvarea unor puzzle-uri criptografice, cu un consum energetic considerabil, deoarece sunt folosite ASICs (Application-Specific Integrated Circuits) și GPUs (Graphics Processing Units) pentru a crea noi blocks in blockchain. Procesul este denumit si mining, iar criptomonedele reprezinta recompensa oferita pentru obtinerea solutiei la problema matematica.
Descopera ce reprezinta sistemul Proof-of-Work
PoW este un consensus mechanism care asigura verificarea tranzactiilor din block-ul ce va fi adaugat, le organizeaza intr-o ordine cronologica si anunta crearea acelui block intregii retele. Cei care incearca sa rezolve puzzle-ul matematic se numesc mineri. Acestia folosesc o unitate de calcul puternica si consuma pentru minat o cantitate uriasa de curent electric.
Proof-of-Stake (PoS)
Conceput ca o alternativa la Proof-of-Work, acest consensus mechanism este un protocol considerat mai eco-friendly intrucat nu necesita un consum mare de energie. Proof-of-Stake se bazeaza pe ideea ca, daca un investitor detine multe criptomonede sau tokens intr-o retea, atunci acesta are un interes ridicat in mentinerea sigurantei retelei, pe langa faptul ca isi doreste ca valoarea tokenilor sa ramana una ridicata.
Descopera ce inseamna Staking sau Proof-of-Stake in lumea crypto
In loc sa fie necesara rezolvarea de puzzle-uri matematice de catre mineri, PoS foloseste validatori care investesc in criptomonede, pe care le blocheaza la staking. Acestia sunt selectati aleatoriu, in functie de valoarea criptomonedelor detinute in retea, fapt ce da aproape oricui sansa de a valida tranzactii sau primi recompense pentru asta. Spre deosebire de PoW, in PoS creatorii vor primi doar comisioanele de tranzactii ale blocurilor pe care le-au semnat. Ethereum, Polkadot sau Cardano sunt cateva exemple de criptomonede care folosesc Proof-of-Stake.
Proof-of-History (PoH)
Este un consensus mechanism care isi propune sa usureze load-ul nodurilor din retea, in procesarea block-urilor, oferind un mijloc de codificare a timpului in sine, pe blockchain. In acest fel, pe baza de timestamping, reteaua va sti ca tranzactiile au avut loc intr-o secventa particulara. Proof-of-History rezolva provocarea legata de timp si poate face blockchain-ul mai rapid deoarece reduce dificultatile de procesare. Conceptul criptografic poarta numele de Verifiable Delay Functions si poate fi rezolvat de un singur CPU, care aplica o anumita secventa de pasi, motiv pentru care nu se permite parallel processing. Solana este una dintre monedele care utilizeaza Proof-of-History.
Proof-of-Capacity (PoC)
Acest consensus mechanism functioneaza in asa fel incat le permite minerilor sa foloseasca spatiul liber disponibil pe hard disk, pentru minat si adaugarea de block-uri noi in blockchain. Prin urmare, minerii pot stoca pe hard disk lista posibilelor solutii, chiar dinainte sa inceapa efectiv procesul de minat. Cu cat au mai mult spatiu pentru stocarea solutiilor cu atat sansa gasirii hash-ului tinta si minarea unui block nou este mai mare.
Recompensa va fi achitata proportional, in functie de cat spatiuu liber hard disk pune nodul la dispozitia retelei. Printre proiectele blockchain care au ales sa foloseasca PoC se numara Filecoin, Storj si Burstcoin.
Proof-of-Elapsed Time (PoET)
Este vorba despre consensus mechanism introdus de Intel care are la baza un set special de comenzi CPU, care poarta numele de Intel Software Guard Extensions (SGX). PoET are un scop asemanator PoW, doar ca incearca sa realizeze consensul distribuit fara sa introduca si o parte de minat, consumatoare de enrgie. SGX permite aplicatiilor sa ruleze intr-un mediu sigur a codurilor de incredere.
Cum functioneaza PoET? In reteaua blockchain exista numeroase noduri, care realizeaza un timp aleatoriu de asteptare si apoi incep sa astepte. Nodul ce dispune de cel mai mic timp va putea integra un nou block in blockchain. Mai departe, acest proces va fi repetat iar si iar, cu mentiunea ca in fiecare runda un alt nod va crea un block nou. Proces de lucru este asemanator PoW, doar ca nu exista activitate de minat si se consuma mai putin curent electric.
Proof-of-Authority (PoA)
Forma alternativa a PoS, in Proof-of-Authority identitatea si reputatia servesc ca miza, in locul valorii monetare. Mai exact, validatorii trebuie identificati personal in cadrul platformei, ceea ce inseamna ca este obligatoriu ca identitatea lor sa fie reala. Prin acest consensus mechanism, validatorii isi dezvaluie identitatea cu scopul de a obtine dreptul de creare a noilor block-uri, asa ca si toate beneficiile activitatilor desfasurate de ei sunt publice.
Delegated Proof-of-Stake (DPoS)
O alternativa mult mai interesanta la PoS este acest consensus mechanism numit Delegated Proof-of-Stake. In cazul sau, la crearea block-urilor noi nu va putea participa toata lumea in mod direct, ci doar cei pe care ii voteaza comunitatea. Unul dintre dezavantajele sale este ca majoritatea delegatilor importanti formeaza grupuri majore si obliga votantii sa voteze intregul grup, in vederea obtinerii recompensei depline.
Blockchain-urile opereaza descentralizat, adica nu exista o autoritate care sa le gestioneze activitatea, de aceea este necesara existenta unui consensus mechanism pentru totul sa functioneze corect. Dupa cum se poate vedea exista diverse protocoale si chiar lista lor poate continua, insa fiecare are parte de propriile sale avantaje si dezavantaje.