Att få en djupare förståelse för ett populärt – men allmänt missförstått – koncept inom blockchain-teknik: konsensusalgoritmen.
Cointelegraph följer utvecklingen av en helt ny blockkedja från start till mainnet och vidare genom sin serie Inside the Blockchain Developer's Mind. I tidigare delar diskuterade Andrew Levine från Koinos Group några av de utmaningar som teamet har ställts inför sedan de identifierade nyckelproblemen de avser att lösa och beskrev tre av de "kriser" som håller tillbaka blockchain-antagandet: uppgraderingsbarhet , skalbarhet och styrning . Den här serien är fokuserad på konsensusalgoritmen: Del 1 handlar om proof-of-work , del 2 handlar om proof-of-stake och del 3 handlar om proof-of-burn.
Den här artikeln är den andra i min serie om konsensusalgoritmer, där jag utnyttjar mitt unika perspektiv för att hjälpa läsaren att få en djupare förståelse för detta ofta missförstådda koncept. I den första artikeln i serien utforskade jag proof-of-work (og-konsensusalgoritmen) och i den här artikeln kommer jag att utforska proof-of-stake.
Som jag förklarade i den förra artikeln, ur ett spelteoretiskt perspektiv, är blockkedjor ett spel där spelare tävlar om att validera transaktioner genom att gruppera dem i block som matchar de transaktionsblock som skapas av andra spelare. Kryptografi används för att dölja data som skulle tillåta dessa personer att fuska, och sedan används en slumpmässig process för att distribuera digitala tokens till personer som spelar efter reglerna och producerar block som matchar blocken som skickats in av andra personer. Dessa block kedjas sedan samman för att skapa en verifierbar registrering av alla transaktioner som någonsin utförts på nätverket.
När människor producerar nya block med olika transaktioner i dem kallar vi detta en "gaffel", eftersom kedjan nu klaffar i två olika riktningar, och det som säkerställer att alla uppdaterar sin databas för att matcha varandra är hur de straffas när de låt bli.
Den verkliga innovationen inom Bitcoin ( BTC ) var skapandet av ett elegant system för att kombinera kryptografi med ekonomi för att utnyttja elektroniska mynt (nu kallade "kryptovalutor") för att använda incitament för att lösa problem som algoritmer ensamma inte kan lösa. Människor tvingades utföra meningslöst arbete för att bryta block, men säkerheten härrör inte från utförandet av arbetet, utan vetskapen om att detta arbete inte kunde ha uppnåtts utan kapitalets uppoffring. Om så inte är fallet skulle det inte finnas någon ekonomisk komponent i systemet.
Verket är en verifierbar proxy för offrat kapital. Eftersom nätverket inte har några medel att "förstå" pengar som är externa till det, behövde ett system implementeras som omvandlade det externa incitamentet (fiat-valutan) till något nätverket kan förstå – hash. Ju mer hash ett konto skapar, desto mer kapital måste det ha offrat, och desto mer incitament är det att producera block på rätt gaffel.
Eftersom dessa människor redan har spenderat sina pengar för att skaffa hårdvara och köra den för att producera block, är deras uppmuntrande straff lätt eftersom de redan har blivit straffade! De spenderade sina pengar, så om de vill fortsätta att producera block på fel kedja är det bra. De kommer inte att tjäna några belöningar och de kommer inte att tjäna tillbaka sina pengar. De kommer att ha offrat de pengarna för ingenting. Deras block kommer inte att accepteras av nätverket och de kommer inte att tjäna några tokens.
Detta proof-of-work-system säkerställer att det enda sättet för någon som inte vill följa reglerna (aka en illvillig skådespelare) är att skaffa och köra mer hårdvara än alla andra tillsammans (dvs. göra en attack på 51 %). Detta är elegansen bakom proof-of-work. Systemet kan inte fungera utan att offra allt större kapital. Proof-of-stake fungerar dock på ett fundamentalt annorlunda sätt som har viktiga spelteoretiska konsekvenser.
Relaterat: Bevis på insats vs. bevis på arbete: Skillnader förklaras
Bevis på insats
Proof-of-stake (PoS) föreslogs först 2011 av Bitcointalk-forummedlemmen QuantumMechanic som ett mindre kostsamt (för gruvarbetaren) alternativ till proof-of-work:
"Jag undrar om en övergång från ett proof of work-baserat system till ett proof of stake kan inträffa när bitcoins blir mer spridda. Vad jag menar med bevis på insats är att istället för att din 'röst' på den accepterade transaktionshistoriken viktas av andelen datorresurser du tar med till nätverket, så vägs den med antalet bitcoins du kan bevisa att du äger, med hjälp av din privata nycklar."
Istället för att tvinga blockproducenter att offra kapital för att förvärva och driva hårdvara för att få möjligheten att tjäna blockbelöningar, i proof-of-stake, behöver tokeninnehavarna bara offra likviditeten i sitt kapital för att tjäna blockbelöningar. Människor som redan innehar token från ett nätverk kan tjäna ännu mer av den token om de ger upp rätten att överföra dessa tokens under en viss tid.
Detta är ett attraktivt erbjudande till personer som är vana vid att offra pengar för att köpa och köra hårdvara för att tjäna blockbelöningar. Proof-of-work är bra för att starta upp en kryptovaluta, men när den fasen är över måste innehavarna av denna värdefulla valuta byta ut frukterna av sitt arbete – den värdefulla valutan – mot en extern valuta (ofta, fiat-valuta som de till synes konkurrerar med) för att köpa kapitalutrustning och energi bara för att underhålla sitt system.
Relaterat: Proof-of-stake vs proof-of-work: Vilken är "rättvisare"?
Proof-of-stake är bra för att göra det möjligt för dessa personer att öka sina vinstmarginaler samtidigt som de kan behålla kontrollen över nätverket. Problemet är att det minskar nätverkssäkerheten eftersom den illvilliga aktören inte längre behöver offra sina pengar på en stor mängd hårdvara och köra den för att utföra en attack. Angriparen behöver bara förvärva 51 % av basvalutan på plattformen och satsa på den för att ta kontroll över nätverket.
För att motverka denna attack måste PoS-system implementera ytterligare system för att "slasha" blockbelöningarna för en validator som visar sig ha producerat oåterkalleliga block på en "förlorande" kedja ("slashing conditions"). Tanken är att om någon förvärvar 49% av tokentillgången och använder den insatsen för att producera block på en förlorande gaffel, kommer de att förlora sina insatta tokens i huvudkedjan.
Dessa är komplicerade system utformade för att "häva tillbaka" blockera belöningar från användarkonton, vilket ökar beräkningskostnaderna för nätverket samtidigt som det väcker legitima etiska problem ("Är det mina pengar om de kan skäras ned?"). De fungerar också bara om angriparen inte lyckas skaffa 51 % av tokentillgången. Detta är särskilt problematiskt i en värld med centraliserade börser med förvaringsinstitutioner. Detta innebär att det är fullt möjligt för en börs att ha kontroll över över 51 % av en given token-tillgång utan att ha ådragit sig någon risk, vilket gör att kostnaden för en attack är minimal . Faktum är att detta redan har hänt under senare tid på en av de mest använda blockkedjorna i världen, vid en tidpunkt värderad till nästan 2 miljarder dollar: Steem.
En utmärkt historia om den händelsen finns här . De viktiga detaljerna för våra syften, enligt det kontot, är att de medel som innehas av tre börser framgångsrikt användes för att förvärva 51% kontroll över en stor blockkedja. Med det mest välgörande perspektivet av alla deltagare "kostade" det helt enkelt alla dessa enheter väldigt lite att ta kontroll över kedjan eftersom de hade förvärvat stora andelar till mycket låg kostnad. Faktum är att centraliserade utbyten bokstavligen betalas för att ackumulera stora insatser eftersom deras syfte är att fungera som centraliserade väktare av tokens.
Relaterat: Hur Steem-sagan avslöjar farorna med att satsa pooler
Att implementera dessa skärande villkor är inte på något sätt trivialt, vilket är anledningen till att så många proof-of-stake-projekt som Solana, som de själva erkänner, har lanserats med centraliserade lösningar på plats och varför så många andra projekt (som ETH 2.0) tar så lång tid att implementera PoS. Den typiska lösningen är att ge en stiftelse en tillräckligt stor insats så att den ensam har makten att avgöra vem som är en illvillig aktör och dra ner på deras belöningar.
Sammanfattningsvis är proof-of-work bra för att starta decentralisering, men det är ineffektivt. Proof-of-stake är bra för att sänka driftskostnaderna för ett decentraliserat nätverk i förhållande till proof-of-work, men det befäster ytterligare gruvarbetare, kräver komplexa och etiskt tvivelaktiga slashing-förhållanden och misslyckas med att förhindra "utbytesattacker".
Vad jag kommer att diskutera i min nästa artikel är den hypotetiska frågan om det finns en "bästa av två världar"-lösning som ger decentralisering och säkerhet för proof-of-work med effektiviteten av proof-of-stake. Så håll utkik!
De åsikter, tankar och åsikter som uttrycks här är författarens ensamma och återspeglar eller representerar inte nödvändigtvis Cointelegraphs åsikter och åsikter.
Andrew Levine är VD för Koinos Group, ett team av branschveteraner som accelererar decentralisering genom tillgänglig blockchain-teknik. Deras grundprodukt är Koinos, en avgiftsfri och oändligt uppgraderbar blockkedja med universellt språkstöd.
Att få en djupare förståelse för ett populärt – men allmänt missförstått – koncept inom blockchain-teknik: konsensusalgoritmen.
Cointelegraph följer utvecklingen av en helt ny blockkedja från start till mainnet och vidare genom sin serie Inside the Blockchain Developer's Mind. I tidigare delar diskuterade Andrew Levine från Koinos Group några av de utmaningar som teamet har ställts inför sedan de identifierade nyckelproblemen de avser att lösa och beskrev tre av de "kriser" som håller tillbaka blockchain-antagandet: uppgraderingsbarhet , skalbarhet och styrning . Den här serien är fokuserad på konsensusalgoritmen: Del 1 handlar om proof-of-work , del 2 handlar om proof-of-stake och del 3 handlar om proof-of-burn.
Den här artikeln är den andra i min serie om konsensusalgoritmer, där jag utnyttjar mitt unika perspektiv för att hjälpa läsaren att få en djupare förståelse för detta ofta missförstådda koncept. I den första artikeln i serien utforskade jag proof-of-work (og-konsensusalgoritmen) och i den här artikeln kommer jag att utforska proof-of-stake.
Som jag förklarade i den förra artikeln, ur ett spelteoretiskt perspektiv, är blockkedjor ett spel där spelare tävlar om att validera transaktioner genom att gruppera dem i block som matchar de transaktionsblock som skapas av andra spelare. Kryptografi används för att dölja data som skulle tillåta dessa personer att fuska, och sedan används en slumpmässig process för att distribuera digitala tokens till personer som spelar efter reglerna och producerar block som matchar blocken som skickats in av andra personer. Dessa block kedjas sedan samman för att skapa en verifierbar registrering av alla transaktioner som någonsin utförts på nätverket.
När människor producerar nya block med olika transaktioner i dem kallar vi detta en "gaffel", eftersom kedjan nu klaffar i två olika riktningar, och det som säkerställer att alla uppdaterar sin databas för att matcha varandra är hur de straffas när de låt bli.
Den verkliga innovationen inom Bitcoin ( BTC ) var skapandet av ett elegant system för att kombinera kryptografi med ekonomi för att utnyttja elektroniska mynt (nu kallade "kryptovalutor") för att använda incitament för att lösa problem som algoritmer ensamma inte kan lösa. Människor tvingades utföra meningslöst arbete för att bryta block, men säkerheten härrör inte från utförandet av arbetet, utan vetskapen om att detta arbete inte kunde ha uppnåtts utan kapitalets uppoffring. Om så inte är fallet skulle det inte finnas någon ekonomisk komponent i systemet.
Verket är en verifierbar proxy för offrat kapital. Eftersom nätverket inte har några medel att "förstå" pengar som är externa till det, behövde ett system implementeras som omvandlade det externa incitamentet (fiat-valutan) till något nätverket kan förstå – hash. Ju mer hash ett konto skapar, desto mer kapital måste det ha offrat, och desto mer incitament är det att producera block på rätt gaffel.
Eftersom dessa människor redan har spenderat sina pengar för att skaffa hårdvara och köra den för att producera block, är deras uppmuntrande straff lätt eftersom de redan har blivit straffade! De spenderade sina pengar, så om de vill fortsätta att producera block på fel kedja är det bra. De kommer inte att tjäna några belöningar och de kommer inte att tjäna tillbaka sina pengar. De kommer att ha offrat de pengarna för ingenting. Deras block kommer inte att accepteras av nätverket och de kommer inte att tjäna några tokens.
Detta proof-of-work-system säkerställer att det enda sättet för någon som inte vill följa reglerna (aka en illvillig skådespelare) är att skaffa och köra mer hårdvara än alla andra tillsammans (dvs. göra en attack på 51 %). Detta är elegansen bakom proof-of-work. Systemet kan inte fungera utan att offra allt större kapital. Proof-of-stake fungerar dock på ett fundamentalt annorlunda sätt som har viktiga spelteoretiska konsekvenser.
Relaterat: Bevis på insats vs. bevis på arbete: Skillnader förklaras
Bevis på insats
Proof-of-stake (PoS) föreslogs först 2011 av Bitcointalk-forummedlemmen QuantumMechanic som ett mindre kostsamt (för gruvarbetaren) alternativ till proof-of-work:
"Jag undrar om en övergång från ett proof of work-baserat system till ett proof of stake kan inträffa när bitcoins blir mer spridda. Vad jag menar med bevis på insats är att istället för att din 'röst' på den accepterade transaktionshistoriken viktas av andelen datorresurser du tar med till nätverket, så vägs den med antalet bitcoins du kan bevisa att du äger, med hjälp av din privata nycklar."
Istället för att tvinga blockproducenter att offra kapital för att förvärva och driva hårdvara för att få möjligheten att tjäna blockbelöningar, i proof-of-stake, behöver tokeninnehavarna bara offra likviditeten i sitt kapital för att tjäna blockbelöningar. Människor som redan innehar token från ett nätverk kan tjäna ännu mer av den token om de ger upp rätten att överföra dessa tokens under en viss tid.
Detta är ett attraktivt erbjudande till personer som är vana vid att offra pengar för att köpa och köra hårdvara för att tjäna blockbelöningar. Proof-of-work är bra för att starta upp en kryptovaluta, men när den fasen är över måste innehavarna av denna värdefulla valuta byta ut frukterna av sitt arbete – den värdefulla valutan – mot en extern valuta (ofta, fiat-valuta som de till synes konkurrerar med) för att köpa kapitalutrustning och energi bara för att underhålla sitt system.
Relaterat: Proof-of-stake vs proof-of-work: Vilken är "rättvisare"?
Proof-of-stake är bra för att göra det möjligt för dessa personer att öka sina vinstmarginaler samtidigt som de kan behålla kontrollen över nätverket. Problemet är att det minskar nätverkssäkerheten eftersom den illvilliga aktören inte längre behöver offra sina pengar på en stor mängd hårdvara och köra den för att utföra en attack. Angriparen behöver bara förvärva 51 % av basvalutan på plattformen och satsa på den för att ta kontroll över nätverket.
För att motverka denna attack måste PoS-system implementera ytterligare system för att "slasha" blockbelöningarna för en validator som visar sig ha producerat oåterkalleliga block på en "förlorande" kedja ("slashing conditions"). Tanken är att om någon förvärvar 49% av tokentillgången och använder den insatsen för att producera block på en förlorande gaffel, kommer de att förlora sina insatta tokens i huvudkedjan.
Dessa är komplicerade system utformade för att "häva tillbaka" blockera belöningar från användarkonton, vilket ökar beräkningskostnaderna för nätverket samtidigt som det väcker legitima etiska problem ("Är det mina pengar om de kan skäras ned?"). De fungerar också bara om angriparen inte lyckas skaffa 51 % av tokentillgången. Detta är särskilt problematiskt i en värld med centraliserade börser med förvaringsinstitutioner. Detta innebär att det är fullt möjligt för en börs att ha kontroll över över 51 % av en given token-tillgång utan att ha ådragit sig någon risk, vilket gör att kostnaden för en attack är minimal . Faktum är att detta redan har hänt under senare tid på en av de mest använda blockkedjorna i världen, vid en tidpunkt värderad till nästan 2 miljarder dollar: Steem.
En utmärkt historia om den händelsen finns här . De viktiga detaljerna för våra syften, enligt det kontot, är att de medel som innehas av tre börser framgångsrikt användes för att förvärva 51% kontroll över en stor blockkedja. Med det mest välgörande perspektivet av alla deltagare "kostade" det helt enkelt alla dessa enheter väldigt lite att ta kontroll över kedjan eftersom de hade förvärvat stora andelar till mycket låg kostnad. Faktum är att centraliserade utbyten bokstavligen betalas för att ackumulera stora insatser eftersom deras syfte är att fungera som centraliserade väktare av tokens.
Relaterat: Hur Steem-sagan avslöjar farorna med att satsa pooler
Att implementera dessa skärande villkor är inte på något sätt trivialt, vilket är anledningen till att så många proof-of-stake-projekt som Solana, som de själva erkänner, har lanserats med centraliserade lösningar på plats och varför så många andra projekt (som ETH 2.0) tar så lång tid att implementera PoS. Den typiska lösningen är att ge en stiftelse en tillräckligt stor insats så att den ensam har makten att avgöra vem som är en illvillig aktör och dra ner på deras belöningar.
Sammanfattningsvis är proof-of-work bra för att starta decentralisering, men det är ineffektivt. Proof-of-stake är bra för att sänka driftskostnaderna för ett decentraliserat nätverk i förhållande till proof-of-work, men det befäster ytterligare gruvarbetare, kräver komplexa och etiskt tvivelaktiga slashing-förhållanden och misslyckas med att förhindra "utbytesattacker".
Vad jag kommer att diskutera i min nästa artikel är den hypotetiska frågan om det finns en "bästa av två världar"-lösning som ger decentralisering och säkerhet för proof-of-work med effektiviteten av proof-of-stake. Så håll utkik!
De åsikter, tankar och åsikter som uttrycks här är författarens ensamma och återspeglar eller representerar inte nödvändigtvis Cointelegraphs åsikter och åsikter.
Andrew Levine är VD för Koinos Group, ett team av branschveteraner som accelererar decentralisering genom tillgänglig blockchain-teknik. Deras grundprodukt är Koinos, en avgiftsfri och oändligt uppgraderbar blockkedja med universellt språkstöd.
e-cyklar var fortfarande mycket på modet 2022 och är fortfarande svåra att få tag på. Bra priser är sällsynta. Det är särskilt värt att ta en titt på detta kvarvarande lager av en elcykel hos Aldi. Den snygga pedelecen för endast 979 euro bryter den magiska prisgränsen på 1 000 euro. Inte vilken elcykel som helst, förresten, utan en märkesmodell från den välkända terrängfordonstillverkaren Jeep.
