Wanneer er geen tussenpersonen in de transactie zijn, kan elke deelnemer de andere misleiden. In de blockchain is het probleem opgelost met behulp van strikte wiskundige algoritmen waarvoor blokken zijn gemaakt.
In het materiaal zullen we u vertellen wie de blokken in de blockchain creëert en controleert. U leert hoe de consensusalgoritmen de beveiliging van dit proces garanderen.
- P2P: waar peer-netwerken worden gebruikt
- Encryptie in de blockchain: op de vingers
- BlockChalter - Keten van transactieblokken. We demonteren de definitie volgens
- Encryptie in de blockchain: waarom heb je een digitale handtekening nodig
- Beginsel van de werking van de blockchain: Who Creëert blokken
- Voor welke doeleinden en taken past bij de blockcha
Onthoud basisconcepten
- Een peer-netwerk is een netwerk waarin de knooppunten zonder tussenpersoon met elkaar communiceren.
- Blockchain is een soort peer-to-peer-netwerken, een keten transactieblokken.
- Block - Speciale structuur voor het opnemen van transacties.
- Transactie - een inschrijving op veranderingen in de staat van activa.
Wantrouwen in de blockchain
Aangezien er geen server in de blockchain is, voegt u informatie aan gebruikers zelf toe en verifiëren en verifiëren. Tegelijkertijd kan elke deelnemer zijn persoonlijke belangen achtervolgen met de schade aan de veiligheid van de blockchain. Vanaf hier is er een probleem van wantrouwen aan de deelnemers aan elkaar. Om het op te lossen, worden wiskundige algoritmen gebruikt, die verder zullen worden besproken.Stel je voor dat er activa op je portemonnee zijn en een andere Blockchain-gebruiker gelooft dat ze dat niet zijn. Zonder interferentie is het moeilijk om te beslissen welke van twee rechten. Het is noodzakelijk om te kiezen tussen gebruikers van degenen die de transacties zullen controleren en alleen het juiste toevoegen. Dergelijke gebruikers worden mijnwerkers genoemd.
Mainers - geblokkeerde deelnemers die zich bezighouden met het maken van nieuwe blokken en transactiescontroles.
Om de juiste werking van mijnwerkers te organiseren, is het noodzakelijk om het eens te zijn, wie zal zijn en hoe zij hun werk zullen uitvoeren. Dit is een moeilijke taak, omdat je met dergelijke regels moet komen, die winstgevender zullen zijn om de mijnwerkers te observeren dan te breken. Dit is een klassiek voorbeeld van een taak van de gametheorie: hoe een strategie te kiezen die hetzelfde voordelig zal zijn voor deelnemers met verschillende interesses.
Een dergelijke taak werd geformuleerd en opgelost door wiskundigen in de vorige eeuw. Nu biedt deze oplossing beveiliging, zowel in de blockchain als in andere complexe technologieën. Om te begrijpen hoe Mainers het niet slagen om de belangen van elkaar te schenden, overweeg dan deze taak meer.
De taak van Byzantijnse generaals
In het wetenschappelijke artikel 1982 werd een logisch dilemma geformuleerd. Het illustreert het probleem van het communiceren van knooppunten van een peer-to-peer-netwerk dat onderhandelt over de volgende stap. Als analogie werd Byzantium gebruikt - een oude feodale toestand met een veelheid aan onafhankelijke legers. Vandaar de naam - de taak van Byzantijnse generaals.
De actie vindt plaats tijdens de belegering van de stad van het Byzantijnse leger. 'S Nachts omringden legioenen van verschillende kanten de stad. De generaals van elk legioen wachten op de volgorde van de in-chief. Bestelopties: "Attack" of "Retreat".
De eerste complexiteit van de taak - het Empire is in verval. Elk van de generaals en zelfs de commandant-in-chief kunnen verraders zijn van Byzantium geïnteresseerd in nederlaag. Generaals moeten worden beschouwd als het ongunstige uitkomst niet toestaan. In totaal, drie uitkomst van de strijd:
Gunstige uitkomst. Als alle generaals aanvallen - Byzantium de vijand vernietigen.
Tussenuitkomst. Als alle generaals terugtrekken - Byzantia zal hun leger behouden.
Een ongunstig resultaat. Als sommige generaals worden aangevallen, en sommige zullen zich terugtrekken - de vijand vernietigt uiteindelijk het hele leger van Byzantium in delen.
Als elke generaal naar eigen goeddunken zal handelen, is de kans op een gunstig resultaat vrij laag. Daarom moeten de generaals onderling informatie uitwisselen om naar een enkele oplossing te komen.
De tweede complexiteit in de taak is het ontbreken van een betrouwbaar communicatiekanaal tussen de generaals. Zelfs als er geen verraders zijn bij de generaals, kan de informatie niet waar zijn. De koerier zal bijvoorbeeld uitstellen of vangt. Deze situatie zal andere generaals verwarren en er zal een onjuiste beslissing worden genomen. In dergelijke omstandigheden moet u een uniforme strategie ontwikkelen van acties die voordelig zullen zijn voor alle generaals.
Wiskunde bewees dat het altijd mogelijk is om een oplossing in deze taak te verkrijgen, als de juiste generaals meer dan tweederde van het totaal zijn. In verschillende systemen kan de taak op verschillende manieren worden opgelost.
Byzantijnse fouttolerantie - het vermogen van het netwerk om te blijven werken, zelfs als sommige van de knooppunten kwaadwillig weigerden of handelen. Met andere woorden, deze eigenschap van het netwerk waarin de taak van Byzantijnse generaals is opgelost.
Byzantijnse fouttolerantie is nodig in de systemen van vliegtuigmotoren, bij kerncentrales en praktisch in elk systeem, waarvan de acties afhankelijk zijn van de resultaten van het werk van een groot aantal sensoren. Zelfs SpaceX beschouwt het als een potentiële vereiste voor zijn systemen.
Als deze taak van toepassing is op de context van de blockchain, dan zijn de generaals mijnwerkers. Ze moeten het eens zijn en de transactie tot echt herkennen, zodat het in de blockchain viel. Dit proces wordt consensus genoemd.
Miners zien bijvoorbeeld dat een gebruiker Bitcoins naar de andere wil sturen. De eerste Mainer is van mening dat een dergelijke transactie moet worden goedgekeurd. De tweede vermoedt dat deze operatie een aanvaller produceert. De derde losgekoppeld van het netwerk en controleerde de transactie niet. Neem een enkele oplossing en kom dan naar consensus.
Aangezien de taak van Byzantijnse generaals verschillende oplossingen heeft, bereiken verschillende blokken de Byzantijnse fouttolerantie met behulp van verschillende consensusalgoritmen. Overweeg meer de meest voorkomende.
Algoritmen consensus
De blockchain werkt op basis van een gedistribueerd netwerk. Er is geen enkel centrum dat dit netwerk beheert. Om de veilige werking van de blockchain te organiseren, moet u onderhandelen over wie mijner zal zijn en hoe het blokkeert. Mainers werken aan strikt gedefinieerde regels die consensusalgoritme worden genoemd.
Het consensusalgoritme is een methode die beschrijft hoe Mainer in de blockchain is geselecteerd en door welke regels het blokkeert.
Om beter te begrijpen wat een consensus nodig is in het Blockchain-systeem, stel je voor dat de huurders van een appartementengebouw. De blockchas ze zijn nodig om met elkaar te communiceren en beslissingen te nemen over de ontwikkeling van het huis: het verzamelen van geld voor revisie, kies voor de onderhoudsorganisatie of benoeming. Er zijn drie manieren om te onderhandelen - drie verschillende consensusalgoritmen. Elk van hen is gebaseerd op een bepaald wiskundig model.
Bewijs van werk (POW) is een algoritme voor bewijs van werk. Mainer kan thuis een vest worden. Om nieuwe blokken te maken, moet het zijn computer gebruiken om complexe cryptografische taken op te lossen.
Het algoritme zal de juiste versie van de blockchain in overweging nemen waarin de meeste blokken. En de meeste van de gehele blokken zullen in de versie zijn, naar de creatie waarvan de huurders de meeste van de volledige computercapaciteit doorbrachten. Een zeer democratische methode wordt verkregen: als 51% van de mijnwerkers van mening is dat transacties in blokken correct zijn en zullen zijn. Daarom is de blockchain bijna onmogelijk om te hacken.
Bewijs van staak (POS) is een algoritme voor het beproefde deel van het eigendom. Mainers worden degenen die meer activa in de blockchain hebben. We zullen deze huurders hebben met de grootste appartementen. En in de etherische blockchalter zal het bijvoorbeeld gebruikers zijn die de meeste cryptocurrency eth hebben. Met dit algoritme zijn elektriciteitskosten minimaal, aangezien de oprichting van blokken in de blockchain niet langer nodig is om complexe cryptografische taken op te lossen. Hoe meer uw aandeel in de blockchain, hoe vaak u nieuwe blokken maakt.
De juiste versie van de blockchain, zoals in het bewijs van werk, zal worden beschouwd als degene waarin de meeste blokken. Maar het bewijs van de inzet kan niet Democratisch worden genoemd. De meeste blokken zullen niet de meeste bewoners creëren, maar de rijkste huurders. Het is echter zelfs veiliger. Als Majnem tot het grootste deel van het huis behoort, wordt het kwaadaardig om te laten gebeuren.
Prof van autoriteit (POA) is een algoritme van persoonlijkheidsbewijs. Het kan zijn dat de huurders zich verzamelden en besloten dat er één appartement zal zijn om blokken te maken. Dit algoritme wordt verdeeld in privé, gesloten blokken. Het is bijvoorbeeld goed geschikt voor het beheren van een appartement thuis uit ons voorbeeld.
De gekozen mijnwerker zelf kiest de ware versie van de blockchain. Hij zal zichzelf moeten identificeren, zodat alle bewoners hem geloven. Als op een gegeven moment de huurders ophouden om medeklinkers te zijn met de manieroplossingen, kunnen ze een andere toewijzen. De nieuwe Mainer begint zijn blokketen te bouwen en de oude blockchain zal afzonderlijk bestaan. Een dergelijk proces in de blockchain wordt hardforka genoemd.
Consensus-algoritmen zijn veel. Voortdurend nieuw uitvinden, maar deze drie zijn de meest bekende, tijd getest en vaak gebruikt.
Conclusie
In alle peer-to-peer-netwerken is er wantrouwen tussen de deelnemers. In de blockchain lossen mijnwerkers dit probleem op. Dit zijn de gebruikers die de transacties controleren en alleen correct toevoegen aan nieuwe blokken.
Het artikel 1982 beschrijft de taak van Byzantijnse generaals. Het werd voor het eerst beschreven in het algoritme van hoe het netwerk kan blijven werken, zelfs als sommige knooppunten werden geweigerd of toegebracht.
In de blockchain worden drie variëteiten van consensusalgoritmen gebruikt:
- Bewijs van werk (POW) is een algoritme voor bewijs van werk.
- Bewijs van staak (POS) is een algoritme voor het beproefde deel van het eigendom.
- Prof van autoriteit (POA) is een algoritme van persoonlijkheidsbewijs.