Что такое алгоритм консенсуса и какими они бывают

Чтобы процесс проведения и подтверждения транзакции был достаточно безопасным, ноды, принимающие участие в функционировании сети, должны достигнуть консенсуса и подтвердить операцию.

Для этого в блокчейнах применяются специальные алгоритмы: на сегодняшний день их насчитывается не менее 10: более того, разработчики новых проектов постоянно презентуют собственные вариации, заявляя об их высокой эффективности.

Виды алгоритмов консенсуса

На сегодняшний день наиболее популярными и востребованными алгоритмами консенсуса являются:

1. Доказательство работы (PoW);
2. Доказательство доли владения (PoS);
3. Доказательство репутации (PoA);
4. Доказательство пространства (PoS).

Доказательство работы (PoW)

В сетях, использующих этот алгоритм, консенсус достигается при задействовании вычислительных мощностей. Этот процесс известен обывателям, как майнинг: ноды, подключенные к сети, через специальное ПО используют мощность своего оборудования (ASIC-майнера или фермы), чтобы подтверждать блоки транзакций. За каждый подтверждённый блок владелец оборудования получает соответствующее вознаграждение.

PoW эффективно обеспечивает безопасность сети, но у него есть несколько недостатков:

1. Постоянное повышение сложности и халвинг (уменьшение суммы вознаграждения), из-за которых майнинг при снижении курса валюты перестаёт быть рентабельным;
2. Угроза атаки 51%: согласно этой теории, компьютер, на который приходится более 50% мощности сети, может проводить двойные транзакции и прочие мошеннические схемы;
3. Большое энергопотребление, которое наносит урон окружающей среде.

Доказательство доли владения (PoS)

Новые проекты и проекты, запущенные в последние несколько лет, отказываются от PoW и используют алгоритм PoS. Он не предполагает использование вычислительных мощностей: вместо этого консенсус обеспечивают узлы-валидаторы, на балансе которых хранится большее количество монет.

Для создания таких узлов пользователи, которые хотят стать валидаторами, должны приобрести некоторое количество служебных токенов и заморозить их на определённый промежуток времени (варьируется в зависимости от особенностей проекта), а затем вывести вместе с небольшим процентом вознаграждения. По принципу это схоже с классическим банковским депозитом.

В отличие от PoW, в PoS-сетях монеты для вознаграждения валидаторов не создаются с нуля, а распределяются из комиссионных сборов. Процесс заморозки средств называется стейкингом.

Подтверждение репутации (PoA)

Однако ключевое отличие PoA от PoS и PoW заключается не в молодости, а в способе отбора валидаторов. В майнинге транзакцию подтверждает тот, кто использует больше вычислительной мощности; в стейкинге - тот, кто обладает наибольшим стейком. В PoA ноды выбираются случайно, но из числа заранее определённого ограниченного круга узлов.

Такие алгоритмы не подойдут для классических общих сетей, но хорошо зарекомендовали себя в локальных частных блокчейнах.

Доказательство пространства (POS)

Доказательство пространства (PoS) — также достаточно новый алгоритм консенсуса, используемый пока что в единственной криптовалюте: Chia. Имеет некоторые схожие черты с PoW, поскольку консенсус также зависит от оборудования.

Суть алгоритма заключается в том, чтобы предоставить данные о количестве свободного места на жёстком диске.

Фактически каждый из существующих сегодня алгоритмов консенсуса имеет свои преимущества и недостатки. Но можно с уверенностью сказать, что наиболее популярным, востребованным и часто используемым вариантом является Proof of Stake и его вариации: в частности, Ethereum планируют завершить переход на PoS в 2022 году.