Wenn es keine Zwischenheime in der Transaktion gibt, kann jeder Teilnehmer den anderen täuschen. Im Blockchain wird das Problem mit strengen mathematischen Algorithmen gelöst, für die Blöcke erstellt werden.
Im Material sagen wir Ihnen, wer die Blöcke im Blockchain erstellt und überprüft. Sie erfahren, wie die Konsensalgorithmen die Sicherheit dieses Prozesses gewährleisten.
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- Blockchalter - Kette von Transaktionsblöcken. Wir zerlegen die Definition nach
- Verschlüsselung im Blockchain: Warum benötigen Sie eine digitale Signatur?
- Prinzip des Betriebs des Blockchains: Wer erstellt Blöcke
- Für welchen Zwecken und Aufgaben passt der Blockcha
Erinnern Sie sich an grundlegende Konzepte
- Ein Peer-Netzwerk ist ein Netzwerk, in dem die Knoten ohne Zwischenvermittler miteinander interagieren.
- Blockchain ist eine Art Peer-to-Peer-Netzwerke, eine Kette von Transaktionsblöcken.
- Block - spezielle Struktur zum Aufzeichnen von Transaktionen.
- Transaktion - Ein Eintrag von Änderungen des Vermögens.
Misstrauen im Blockchain
Da es keinen Server in der Blockkain gibt, fügen Sie Informationen an Benutzer selbst hinzu und überprüfen Sie sie. Gleichzeitig kann jeder Teilnehmer seine persönlichen Interessen an den Schaden der Sicherheit des Blockchains jagen. Von hier aus gibt es ein Problem des Misstrauens der Teilnehmer aneinander. Um es zu lösen, werden mathematische Algorithmen verwendet, die weiter diskutiert werden.Stellen Sie sich vor, es gibt Vermögenswerte auf Ihrer Brieftasche, und ein anderer Blockchain-Benutzer glaubt, dass sie nicht sind. Ohne außerhalb von Interferenzen ist es schwierig, welche von zwei Rechten zu entscheiden. Es ist notwendig, zwischen Benutzern derjenigen zu wählen, die die Transaktionen überprüfen und nur das Richtige hinzufügen. Solche Benutzer werden Bergleute genannt.
Maders - blockierte Teilnehmer, die mit der Erstellung neuer Blöcke und Transaktionsprüfungen tätig sind.
Um den ordnungsgemäßen Betrieb von Bergleuten zu organisieren, ist es notwendig, zuzustimmen, wer und wie sie ihre Arbeit ausführen werden. Dies ist eine schwierige Aufgabe, da Sie solche Regeln einsetzen müssen, was profitabler sein wird, um die Bergleute zu beobachten, als zu brechen. Dies ist ein klassisches Beispiel für eine Aufgabe aus der Spieltheorie: Wie Sie eine Strategie auswählen, die für die Teilnehmer mit unterschiedlichen Interessen derselbe ist.
Eine solche Aufgabe wurde im letzten Jahrhundert von Mathematikern formuliert und gelöst. Jetzt bietet diese Lösung Sicherheit sowohl im Blockchain als auch in anderen komplexen Technologien. Um zu verstehen, wie sich die Maders schaffen, die Interessen eines anderen nicht zu verletzen, berücksichtigen Sie diese Aufgabe mehr.
Die Aufgabe von byzantinischen Generälen
Im wissenschaftlichen Artikel von 1982 wurde ein logisches Dilemma formuliert. Es zeigt das Problem der Kommunikation von Knoten eines Peer-to-Peer-Netzwerks, das den nächsten Schritt aushandelt. Als Analogie wurde Byzantium verwendet - ein alter Feudaler Zustand mit einer Vielzahl unabhängiger Armeen. Daher der Name - die Aufgabe von byzantinischen Generälen.
Die Aktion findet während der Belagerung der Stadt der byzantinischen Armee statt. Nachts umgeben sich die Legionen aus verschiedenen Seiten die Stadt. Die Generäle jeder Legion warten auf die Reihenfolge des Oberbefehlshabers. Bestellmöglichkeiten: "Angriff" oder "Retreat".
Die erste Komplexität der Aufgabe - das Reich ist im Rückgang. Jeder der Generäle und sogar der Commander-in-Chief kann Verräter von Byzantium an der Niederlage interessieren. Generäle müssen als nicht ungünstiges Ergebnis angesehen werden. Insgesamt drei Ergebnisse der Schlacht:
Günstiges Ergebnis. Wenn alle Generäle angreifen - Byzantium zerstören den Feind.
Zwischenergebnis. Wenn alle Generäle zurückziehen, wird Byzantia ihre Armee behalten.
Ein ungünstiges Ergebnis. Wenn einige Generäle angegriffen werden, und einige ziehen sich zurück - der Feind zerstört schließlich die gesamte Armee von Byzantium in Teilen.
Wenn jeder General nach eigenem Ermessen handelt, ist die Wahrscheinlichkeit eines günstigen Ergebnisses ziemlich gering. Daher müssen die Generäle Informationen untereinander austauschen, um zu einer einzelnen Lösung zu kommen.
Die zweite Komplexität in der Aufgabe ist das Fehlen eines zuverlässigen Kommunikationskanals zwischen den Generälen. Auch wenn es keine Verräter unter den Generälen gibt, können die Informationen falsch sein. Zum Beispiel wird der Kurier verzögern oder erfasst. Diese Situation wird andere Generäle verwirren und eine falsche Entscheidung erfolgt. In solchen Bedingungen müssen Sie eine einheitliche Strategie von Maßnahmen entwickeln, die für alle Generäle von Vorteil sein wird.
Mathematik bewies, dass es immer möglich ist, eine Lösung in dieser Aufgabe zu erhalten, wenn die korrekten Generäle mehr als zwei Drittel der Summe sind. In verschiedenen Systemen kann die Aufgabe auf unterschiedliche Weise gelöst werden.
Byzantinische Fehlertoleranz - Die Fähigkeit des Netzwerks, weiterzuarbeiten, auch wenn einige der Knoten böswillig abgelehnt oder handeln. Mit anderen Worten, diese Eigenschaft des Netzwerks, in dem die Aufgabe der byzantinischen Generäle gelöst wurde.
Byzantinische Fehlertoleranz ist in den Systemen von Flugzeugmotoren, an Kernkraftwerken und praktisch in jedem System erforderlich, deren Handlungen von den Ergebnissen der Arbeit einer großen Anzahl von Sensoren abhängen. Sogar SPACEX betrachtet es als potenzielle Anforderung für seine Systeme.
Wenn diese Aufgabe auf den Kontext des Blockchains anwenden soll, sind die Generäle Miner. Sie müssen die Transaktion zustimmen und erkennen, damit sie in den Blockchain fiel. Dieser Prozess wird als Konsens bezeichnet.
Zum Beispiel sehen Bergleute, dass ein Benutzer Bitcoins an einen anderen senden möchte. Der erste Mainer ist der Ansicht, dass eine solche Transaktion genehmigt werden muss. Die zweite Verdächtige, die dieser Vorgang einen Angreifer erzeugt. Der dritte getrennte vom Netzwerk getrennt und überprüfte die Transaktion nicht. Nehmen Sie eine einzelne Lösung und kommen Sie dann zum Konsens.
Da die Aufgabe von byzantinischen Generälen mehrere Lösungen aufweist, erreichen verschiedene Blöcke die byzantinische Fehlertoleranz mit unterschiedlichen Konsensalgorithmen. Betrachten Sie mehr die häufigste.
Algorithmenkonsens.
Der Blockchain funktioniert auf der Grundlage eines verteilten Netzwerks. Es gibt kein Einzelzentrum, das dieses Netzwerk verwaltet. Um den sicheren Betrieb des Blockchains zu organisieren, müssen Sie verhandeln, wer Miner sein wird und wie es Blöcke erstellt wird. Diejäger arbeiten an streng definierten Regeln namens Konsensalgorithmus.
Der Konsensalgorithmus ist eine Methode, in der beschrieben wird, wie der Maderer im Blockchain ausgewählt ist und mit welchen Regeln Blöcke erstellt wird.
Um besser zu verstehen, worauf ein Konsens im Blockchain-System benötigt wird, stellen Sie sich die Mieter eines Wohnungsgebäudes vor. Die Blockchas werden sie benötigt, um miteinander zu interagieren und Entscheidungen über die Entwicklung des Hauses zu treffen: Sammeln Sie Geld für die Überholung, wählen Sie Wartungsorganisation oder Ernennung. Es gibt drei Möglichkeiten, zu verhandeln - drei verschiedene Konsensalgorithmen. Jeder von ihnen basiert auf einem bestimmten mathematischen Modell.
Arbeitsnachweis (POW) ist ein Algorithmus für Beweise für die Arbeit. Dernerer kann zu Hause jede Weste werden. Um neue Blöcke zu erstellen, muss er seinen Computer verwenden, um komplexe kryptographische Aufgaben zu lösen.
Der Algorithmus berücksichtigt die korrekte Version des Blockchains, in der die meisten Blöcke sind. Und die meisten der gesamten Blöcke sind in der Version, auf die die Erstellung der Mieter die meisten der gesamten Computerkapazitäten verbracht haben. Eine sehr demokratische Methode wird erhalten: Wenn 51% der Bergleute glauben, dass Transaktionen in Blöcken korrekt sind und sein werden. Daher ist der Blockchain fast unmöglich zu hacken.
Einsatznachweis (POS) ist ein Algorithmus für den bewährten Eigentum. Die Mainer werden zu denjenigen, die mehr Vermögenswerte im Blockchain haben. Wir werden diese Mieter mit den größten Apartments haben. Und in dem ätherischen Blockchallter werden beispielsweise Benutzer, die die engste ETH haben. Mit diesem Algorithmus sind die Stromkosten minimal, da die Schaffung von Blöcken im Blockkain nicht mehr erfordert, um komplexe kryptographische Aufgaben zu lösen. Je mehr Ihr Anteil am Blockchain-Anteil, desto öfter erstellen Sie neue Blöcke.
Die richtige Version des Blockchains, wie im Arbeitsnachweis, wird als derjenige angesehen, in dem die meisten Blöcke sind. Der Anteil des Anteils kann jedoch nicht demokratisch bezeichnet werden. Die meisten Blöcke werden nicht die meisten Bewohner schaffen, sondern die reichsten Mieter. Es ist jedoch noch sicherer. Wenn Majnem zum größten Teil des Hauses gehört, wird es dann böswillig zu sein.
Profi für Autorität (POA) ist ein Algorithmus von Persönlichkeitsnachweis. Möglicherweise sollen die Mieter gesammelt und entschieden, dass es eine Wohnung gibt, um Blöcke zu erstellen. Dieser Algorithmus ist in privaten, geschlossenen Blöcken verteilt. Zum Beispiel eignet es sich gut für die Verwaltung eines Apartments nach Hause aus unserem Beispiel.
Der gewählte Bergmann selbst wählt die wahre Version des Blockchains aus. Er muss sich selbst identifizieren, damit alle Bewohner ihm glauben. Wenn die Mieter irgendwann aufhören, Konsonanten mit den Manierlösungen zu sein, können sie ein anderes zuweisen. Der neue Mainer beginnt, seine Kette von Blöcken zu bauen, und der alte Blockchain wird separat existieren. Ein solcher Prozess im Blockchain wird Hardforca genannt.
Konsensalgorithmen sind viel. Ständig neu erfinden, aber diese drei sind die bekanntesten, zeitgesteuert und häufig verwendet.
Fazit
In jedem Peer-to-Peer-Netzwerken gibt es Misstrauen zwischen den Teilnehmern. Im Blockchain lösen Bergarbeiter dieses Problem. Dies sind die Benutzer, die die Transaktionen überprüfen und neue Blöcke nur korrekt hinzufügen.
Der Artikel von 1982 beschreibt die Aufgabe von byzantinischen Generälen. Es wurde erstmals im Algorithmus beschrieben, wie das Netzwerk weiterarbeiten kann, selbst wenn einige der Knoten verweigert oder böswillig verweigert wurden.
Im Blockchain werden drei Sorten von Konsensalgorithmen verwendet:
- Arbeitsnachweis (POW) ist ein Algorithmus für Beweise für die Arbeit.
- Einsatznachweis (POS) ist ein Algorithmus für den bewährten Eigentum.
- Profi für Autorität (POA) ist ein Algorithmus von Persönlichkeitsnachweis.