Consensus algorithm

Это фундаментальный процесс, обеспечивающий безопасность, надежность и децентрализацию системы, позволяя недоверяющим друг другу участникам приходить к единому мнению без центрального координатора.

Основная задача алгоритма консенсуса - решить так называемую «Задачу византийских генералов»: обеспечить согласованность действий и данных в сети, где часть участников может быть ненадежной или действовать злонамеренно.

Ключевые цели:

• Достижение согласия: Все честные узлы должны прийти к единому мнению о том, какие транзакции являются легитимными и в каком порядке они добавляются в блокчейн.
• Безопасность сети: Сделать атаки на сеть, такие как двойное расходование (double-spend) или подмена данных, экономически невыгодными или практически невозможными.
• Сохранение работоспособности: Обеспечить продолжение работы сети даже в случае выхода из строя или сбоя некоторых узлов.
• Стимулирование честности: Вознаграждать участников, которые следуют правилам, и наказывать или делать невозможными действия злоумышленников.

Принцип работы (общая схема)

1. Предложение блока: Один из узлов (валидатор или майнер) предлагает новый блок с транзакциями для добавления в блокчейн.
2. Проверка и голосование: Остальные узлы сети проверяют предложенный блок на соответствие правилам системы (корректность транзакций, подписей и т.д.).
3. Достижение консенсуса: Узлы с помощью алгоритма определяют, является ли предложенный блок валидным. Разные алгоритмы делают это по-разному (через сложные вычисления, через ставку монет и т.п.).
4. Добавление блока: Как только консенсус достигнут (блок считается подтвержденным), он добавляется в цепочку, и состояние реестра обновляется у всех участников.

Основные типы алгоритмов консенсуса

• Proof-of-Work (PoW — Доказательство выполнения работы):
  • Как работает: Майнеры соревнуются в решении сложной криптографической задачи. Тот, кто первым находит решение, получает право добавить блок и вознаграждение.
  • Примеры: Bitcoin (BTC), Ethereum (до перехода на PoS), Litecoin (LTC).
  • Для майнинга требуется: Специализированное оборудование (ASIC) или мощные видеокарты (GPU).
• Proof-of-Stake (PoS — Доказательство доли):
  • Как работает: Валидаторы «блокируют» некоторое количество своих монет (стейк) в сети. Вероятность того, что узел будет выбран для создания следующего блока, пропорциональна размеру его доли.
  • Примеры: Ethereum 2.0 (ETH), Cardano (ADA), Solana (SOL).
  • Для майнинга/стейкинга требуется: Наличие собственных монет криптовалюты и запуск ноды (часто можно делегировать монеты в пул).
• Delegated Proof-of-Stake (DPoS — Делегированное доказательство доли):
  • Как работает: Владельцы монет голосуют за избранных делегатов (свидетелей), которые производят блоки и поддерживают работу сети. Это более быстрая и эффективная версия PoS.
  • Примеры: EOS, TRON.
• Proof-of-Authority (PoA — Доказательство полномочий):
  • Как работает: Право на создание блоков предоставляется заранее одобренным, доверенным узлам (валидаторам), чья личность известна и проверена. Используется в частных и корпоративных блокчейнах.
  • Примеры: Сети на базе Binance Smart Chain (в модифицированном виде), частные корпоративные блокчейны.

Вывод

Алгоритм консенсуса - это «нервная система» любой криптовалюты, определяющая ее безопасность, децентрализацию, скорость и энергоэффективность. Выбор алгоритма напрямую влияет на то, как участники взаимодействуют с сетью: PoW требует инвестиций в вычислительное оборудование, а PoS в саму криптовалюту. Понимание этого принципа критически важно для инвестора, майнера или разработчика, работающего в этой области.