Навряд чи є компоненти блокчейну, важливіші за алгоритми та протоколи. Більш чіткою фразою для обох буде «вони є двигунами блокчейну». Коли біткойн був представлений світові в 2009 році, такі терміни, як протокол консенсусу, стали більш поширеними для громадськості. Це єдиний спосіб, яким децентралізовані системи можуть домовитися про запуск процесу.
Визначення ключових термінів
Перш за все, що таке алгоритм? Що таке протокол? Алгоритм відноситься до набору правил або процесів, яких слід дотримуватися під час процесу розв’язування задач, таких як обчислення. Здебільшого вони застосовні, але не обмежуються комп’ютерами.
З іншого боку, протокол — це встановлена процедура або система правил, які регулюють виконання чогось. Протокол консенсусу, у свою чергу, призначений для регулювання того, що має містити блокчейн у будь-який момент часу. Найважливіше з того, що визначається, це те, чи блок, який додається, є тим, на який узгоджені всі вузли в мережі. Терміни консенсусний протокол і алгоритм консенсусу можуть використовуватися як взаємозамінні.
Протокол консенсусу/алгоритм консенсусу
Як було встановлено, протокол консенсусу відіграє ключову роль у визначенні того, які блоки додаються до блокчейна. Саме це визначення через угоди всіма вузлами в мережі блокчейну називається мережею, яка перевіряє транзакцію.
Цей процес незамінний для блокчейну, який функціонує як система децентралізованих реєстрів. Це також те, що забезпечує цілісність блокчейну, що робить його дуже складним для акторів, щоб обдурити або зламати систему. Потрібно подолати правило атаки 51%, щоб мати можливість змінити блок і обдурити систему. Це дуже малоймовірно, особливо для будь-якої великої мережі блокчейн, оскільки потрібно одночасно контролювати тисячі комп’ютерних вузлів. Однак це не є неможливістю.
Основні типи консенсусних протоколів
Однак єдиного протоколу консенсусу там немає. Протягом багатьох років простір зазнав величезних інновацій та змін. Кожен новий протокол консенсусу надає блокчейну його характеристики, а іноді й перевагу над попередніми блокчейн-системами. Головне серед переваг — те, як блокчейн усуває 51% вразливості атак або як підвищити швидкість транзакцій. Нижче наведено два основних типи консенсусних протоколів.
Доказ роботи
Протокол консенсусу підтвердження роботи був першим, який використовувався в блокчейні, оскільки він був у перших блокчейнах, таких як Bitcoin і Litecoin. Протокол працює для перевірки транзакцій за допомогою обчислення хеш-значень.
Щоб обчислити хеш-значення, майнер повинен вирішити складну криптографічну головоломку. Певна кількість кінцевих нулів, знайдених у хеш-значенні, — це те, на що спрямований процес. Число, яке генерує хеш-значення із зазначеною кількістю кінцевих нулів у хеш-функції, називається одноразовим.
Протокол консенсусу розроблений для відкритих книг без дозволу. Щоб досягти консенсусу, обчислювальна потужність вузлів у системі використовується для вирішення криптографічної головоломки та створення хешів.
Блоки розташовані лінійно, кожен з яких представляє групу транзакцій. Кожна транзакція в блоці перевіряється та підписується цифровим підписом за допомогою приватних і відкритих ключів кожного користувача.
Недолік
PoW дуже вимогливий до потужності. Наприклад, процес видобутку біткойн споживає більше енергії, ніж Республіка Аргентина. Інші новіші протоколи менш енергоємні в порівнянні.
Доведення ставок
Протокол proof of stake також є одним із найстаріших, що використовуються в блокчейні. Ethereum, який є другим за величиною блокчейном, ознаменував появу провідних гравців, які вибрали цей протокол.
На відміну від підтвердження роботи, майнери не генерують хеші. Для підтвердження транзакції кожному майнеру призначається блок. Вони, у свою чергу, повинні відкласти певну частину своїх криптовалютних активів, щоб почати перевірку. Процес відомий як стейкинг, звідси й назва proof of stake. Після успішного підтвердження транзакції майнер отримує криптовалюту, яку він раніше зробив, а також комісію за транзакцію.
Майнери, які проводять перевірку, обираються відповідно до їх економічної частки в мережі блокчейн. Таким чином, протокол може децентралізувати центри майнінгу, а також надати можливість стейка кожному учаснику блокчейну. Надмірне споживання електроенергії обмежено.
Недолік
PoS збільшує вразливості безпеки. Зловмиснику потрібно контролювати трохи більше 50% усіх вузлів порівняно з 51% у PoW. Також існує ймовірність хабарницького нападу. Зловмисник може скасувати транзакцію жертви, а потім підкупити зловмисників, щоб вони підтвердили транзакцію.
Інші види використання алгоритмів і протоколів в блокчейні
Хоча протоколи консенсусу є основним застосуванням протоколів і алгоритмів у блокчейні, є й інші варіанти використання. Перший – при проведенні торгів. Алгоритми криптоторгівлі виконують торгові доручення за допомогою автоматизованих торгових інструкцій. Інструкції попередньо запрограмовані та розроблені для врахування важливих змінних, таких як час, обсяг торгівлі та ціни.
Інше використання алгоритмів у формі смарт-контрактів. Вони є самовиконавальними контрактами між двома сторонами і записані безпосередньо в коді програми. Вони незамінні в просторі децентралізованих фінансів, який зараз є найактивнішим місцем у блокчейні. Він відповідає за створення токенів та їх кардинальних інновацій, таких як Non-Fungible Tokens (NFT)
Забрати
Алгоритми та протоколи є, мабуть, найважливішим аспектом криптовалют. Вони становлять основу основних операцій блокчейну.
За допомогою консенсусних протоколів алгоритми та протоколи визначають, як транзакції перевіряються великою мережею децентралізованих вузлів. Вони покращують безпеку самого блокчейну та роблять його захищеним від несанкціонованого доступу. Два основних протоколи консенсусу, Proof of Work і Proof of Stake, добре пояснені. Існує багато інших, таких як Доказ простору, Доказ минулого часу тощо.
Алгоритми торгівлі та смарт-контракти є іншими способами, якими алгоритми є життєво важливими для блокчейнів. Такі знання є вирішальними для всіх, хто цікавиться технологією Blockchain.
Джерело: https://crypto.news/algorithms-and-protocols-as-used-in-blockchain/