Kryptovaluta konsensusalgoritmer forklart

Kryptovaluta konsensusalgoritmer er ryggraden i desentraliserte blokkjede-nettverk. Proof of Work (PoW) konsensusalgoritmen brukes av Bitcoin. Mens Proof of Work har vært den dominerende konsensusalgoritmen tidligere, har Proof of Stake (PoS) vunnet popularitet på grunn av potensialet til å være mer energieffektiv og kostnadseffektiv. Det finnes flere forskjellige Proof of Stake (PoS) varianter i markedet.

Gasper er konsensusmekanismen som ble utviklet for Ethereums overgang fra Proof of Work til Proof of Stake-konsensus. Proof of Staked Authority (PoSA) er en konsensusalgoritme som brukes i BNB Smart Chain-nettverket. Ouroboros er en Proof of Stake (PoS) konsensusalgoritme som brukes av Cardano blokkjede-nettverket. Tendermint er en Byzantine Fault Tolerant (BFT) konsensusalgoritme. Delegated Proof of Stake (DPoS) er en konsensusalgoritme utviklet av Dan Larimer.

Avslutningsvis er kryptovaluta konsensusalgoritmer ryggraden i desentraliserte blokkjede-nettverk.

Hva er konsensusalgoritmer?

Kryptovaluta konsensusalgoritmer er ryggraden i desentraliserte blokkjede-nettverk. Konsensusalgoritmer sikrer at transaksjoner valideres og nye blokker legges til blokkjeden. Konsensusalgoritmer tillater et nettverk av desentraliserte noder å bli enige om tilstanden til blokkjeden og forhindre uredelig aktivitet eller såkalt double spending.

Det finnes forskjellige typer konsensusalgoritmer, men de jobber alle for å oppnå det samme målet: å skape et sikkert og desentralisert nettverk der transaksjoner kan gjøres uten behov for mellommenn. De mest populære konsensusalgoritmene tatt i bruk av kryptovalutaer er Proof of Work (PoW) og Proof of Stake (PoS).

PoW, brukt av Bitcoin og flere andre kryptovalutaer, krever at minere løser komplekse matematiske ligninger for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjeden. På den annen side innebærer PoS, brukt av Ethereum og andre kryptovalutaer, at validatorer staker sine egne mynter for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjeden.

Kryptovaluta konsensusalgoritmer er viktige fordi de sikrer integriteten og sikkerheten til blokkjede-nettverket. Uten en konsensusalgoritme ville nettverket være sårbart for angrep, og transaksjoner ville ikke bli validert, noe som førte til et sammenbrudd av tillit til nettverket. Ved å bruke konsensusalgoritmer kan blokkjede-nettverk oppnå konsensus blant desentraliserte noder og gi en sikker og pålitelig plattform for transaksjoner.

Hva er Proof of Work-konsensusalgoritmen?

Proof of Work (PoW) konsensusalgoritmen brukes av Bitcoin. Det er også andre kryptovalutaer som bruker PoW, inkludert Bitcoin Cash, Litecoin og Dogecoin. PoW innebærer at minere løser komplekse matematiske problemer for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjeden.

Proof of Work var hovedvalget for konsensusalgoritmen tidlig på 2010-tallet. Situasjonen er annerledes nå. Praktisk talt alle store kryptovalutaer lansert siden 2017 bruker Proof of Stake-konsensus.

Når en bruker starter en Bitcoin-transaksjon, sendes den til nettverket av noder. Disse nodene bekrefter transaksjonens gyldighet før den legges til i mempool, et utvalg av ubekreftede transaksjoner. Minere konkurrerer deretter om å løse et komplekst matematisk problem kalt et hash-puslespill for å validere transaksjonene i mempoolen og legge til en ny blokk i blokkjeden.

Bitcoin minere, også kjent som ASIC-er (applikasjonsspesifikke integrerte kretser), er spesialisert maskinvare designet for å utføre de komplekse beregningene som kreves for Bitcoin-mining. ASIC-er er mer effektive og kraftige enn tradisjonelle CPU-er eller GPU-er og brukes av minere til å konkurrere om blokkbelønninger i Bitcoin-nettverket. Noen PoW-kryptovalutaer kan også utvinnes med CPUer og GPUer.

Bildet nedenfor har ASIC-minere produsert av kinesiske Bitmain.

Hash-puslespillet er med vilje designet for å kreve betydelig beregningskraft for å løse, noe som stimulerer minere til å bruke dyr maskinvare og forbruke store mengder strøm for å konkurrere. Beregningskraften som kreves for å løse puslespillet fungerer også som en form for nettverkssikkerhet, noe som gjør det vanskelig for en angriper å ta kontroll over blokkjeden.

For å oppnå konsensus er nettverket avhengig av den lengste kjederegelen, som sier at den gyldige blokkjeden med den mest akkumulerte PoW er den sanne. Dette betyr at hvis en ondsinnet miner prøver å legge til en ugyldig blokk i blokkjeden, vil nettverket avvise den fordi den ikke vil ha samme nivå av akkumulert PoW som hovedkjeden. Derfor følger nettverket alltid kjeden med det høyeste nivået av PoW, og sikrer integriteten og sikkerheten til blokkjeden.

PoW vs. PoS

Mens Proof of Work har vært den dominerende konsensusalgoritmen tidligere, har Proof of Stake (PoS) vunnet popularitet på grunn av potensialet til å være mer energieffektiv og kostnadseffektiv. Ethereum, BNB Chain, Cardano og dusinvis av andre smart kontraktsplattformer er eksempler på PoS-kryptovalutaer.

Hovedforskjellen mellom PoW og PoS er metoden de oppnår konsensus på. PoW er avhengig av minere for å løse komplekse matematiske gåter og konkurrere om å lage nye blokker, som bruker store mengder energi og beregningsressurser. PoS-systemer har validatorer i stedet for minere.

Validatorer er insentivert til å opprettholde nettverkets integritet ved å stake sine egne mynter, som holdes som sikkerhet, og de blir straffet hvis de prøver å lure systemet. Ved å skade nettverket vil de også krasje prisen på tokens de har staket.

Validatorer er vanligvis standard nettverksservere som bare krever en brøkdel av energien sammenlignet med Bitcoin minere.

Generelt bestemmer mengden stakede mynter sannsynligheten for at en validator blir valgt til å opprette en ny blokk. Hver Proof of Stake-variant har litt forskjellige regler. Vi går gjennom de mest populære PoS-konsensusalgoritmene i de neste kapitlene.

Det er også forskjeller mellom PoW og PoS i nivået av sikkerhet og desentralisering de tilbyr. Mens PoW generelt anses å være sikrere og desentralisert på grunn av det store antallet minere i nettverket, har PoS potensialet til å være like sikkert og desentralisert hvis det er designet riktig. Dette avhenger mye av nettverket og hvordan det er utformet.

Totalt sett har både PoW og PoS sine styrker og svakheter. Det ser ut til at PoS har blitt de facto konsensusalgoritmen på grunn av å være mer energieffektiv og kostnadseffektiv.

Proof of Stake varianter

Det finnes flere forskjellige Proof of Stake (PoS) varianter i markedet. Hver PoS-konsensusalgoritme har et litt ulikt sett med regler. Her er fire grunner til at det er behov for forskjellige PoS-varianter:

1. Ulike mål og krav
2. Innovasjon og eksperimentering
3. Geografiske og regulatoriske hensyn
4. Ulike samfunn og interessenter

Ulike blokkjeder har forskjellige mål og krav, noe som kan påvirke valget av PoS-variant. For eksempel kan et prosjekt som prioriterer hastighet og skalerbarhet, velge en annen PoS-variant enn en som prioriterer sikkerhet og desentralisering.

Cardanos Ouroboros er en populær PoS-variant. Som prosjekt har Cardano tatt en annen tilnærming sammenlignet med mange andre populære PoS-kryptovalutaer.

Blokkjede-industrien er fortsatt relativt ny og utvikler seg raskt, og utviklere eksperimenterer kontinuerlig med nye konsensusalgoritmer og forbedrer eksisterende. Dette har ført til etableringen av nye PoS-varianter designet for å løse forskjellige problemer og oppnå forskjellige mål.

Blokkjede-prosjekter kan operere på forskjellige geografiske steder og må overholde ulike regelverk. PoS-varianter kan utformes for å overholde spesifikke forskrifter eller oppfylle spesifikke geografiske krav, for eksempel energiforbruk eller nettverksventetid.

Ulike blokkjede samfunn kan ha forskjellige preferanser og krav til deres konsensusalgoritme. For eksempel kan et samfunn som verdsetter desentralisering foretrekke en PoS-variant som fordeler makt bredere blant deltakerne.

De mest populære PoS-variantene er Ethereums Gasper, Proof of Staked Authority, Ouroboros, Tendermint og Delegated Proof of Stake. Du får nå en kort introduksjon til hver.

Ethereums Gasper

Gasper er konsensusmekanismen som ble utviklet for Ethereums overgang fra Proof of Work til Proof of Stake-konsensus. Gasper er en kombinasjon av to separate komponenter: Casper the Friendly Finality Gadget (Casper-FFG) og LMD-GHOST fork choice rule.

Casper-FFG er en finalitetsgadget som bruker PoS for å oppnå konsensus. Den introduserte en ny type node på Ethereum-nettverket, kalt validatornoder, som erstattet minere i PoW-modellen. Validatorer er ansvarlige for å foreslå og validere nye blokker. De er pålagt å stille Ether (ETH) som sikkerhet for å delta i konsensusprosessen. Til gjengjeld tjener de belønninger for sin deltakelse.

Minste beløp for staking er 32 ETH. I praksis er det mulig å stake mindre beløp ved å bruke tredjepartsapper eller kryptobørser. Det er for tiden over 560K validatorer som har staket 17.9 millioner ETH. Dette er omtrent 15% av den totale ETH-forsyningen.

LMD-GHOST fork choice rule er en modifikasjon av gaffelvalgregelen Greedy Heaviest Observed Sub-Tree (GHOST). Fork choice rule bestemmer hvilken kjede av blokker som regnes som den «kanoniske» kjeden når det gjelder en fork. Det er avgjørende for å opprettholde konsensus i et desentralisert system.

Sammen danner Casper-FFG og LMD-GHOST Gasper-konsensusmekanismen. Validatornoder foreslår og validerer nye blokker, og LMD-GHOST Fork choice rule sikrer at kjeden med mest støtte fra validatornoder regnes som den kanoniske kjeden. Gasper introduserer også et nytt konsept kalt «finality», som betyr at når en blokk er lagt til den kanoniske kjeden, anses den å være «endelig» og kan ikke reverseres.

Proof of Staked Authority (PoSA)

Proof of Staked Authority (PoSA) er en konsensusalgoritme som brukes i BNB Smart Chain-nettverket. Det er den nest største smart kontraktsplattformen i markedet etter Ethereum. PoSA er en variant av Proof of Authority (PoA) og Proof of Stake (PoS) konsensusalgoritmer.

I PoSA velges validatorer basert på antall BNB-tokens de har og staker i nettverket. Validatorer er ansvarlige for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjeden, og de mottar belønninger for sin deltakelse i nettverket. Jo mer BNB de holder og staker, desto større er sjansene deres for å bli valgt som validator.

I motsetning til Ethereums PoS, som bruker en tilfeldig ledervalgprosess for å velge validatorer, bruker PoSA en deterministisk prosess basert på mengden BNB som stakes av validatorer. Dette gjør utvalget av validatorer mindre tilfeldig og mer forutsigbart.

Foruten BNB Smart Chain, bruker ingen andre kryptovalutaer for øyeblikket PoSA, da det er en proprietær konsensusalgoritme utviklet av Binance. Imidlertid bruker flere andre kryptovalutaer varianter av PoS eller PoA. Lær mer om BNB Smart Chain og dens teknologi fra vår nybegynnerveiledning for BNB Chain.

Ouroboros

Ouroboros er en Proof of Stake (PoS) konsensusalgoritme som brukes av Cardano blokkjede-nettverket. Den er designet for å oppnå et sikkert, skalerbart og desentralisert nettverk samtidig som energiforbruket minimeres.

I Ouroboros velges validatorer tilfeldig for å delta i konsensusprosessen, med sannsynlighet for valg basert på mengden kryptovaluta de har staket. Validatorer er ansvarlige for å opprette nye blokker og validere transaksjoner.

For å sikre desentralisering bruker Ouroboros et konsept kalt «staking pools», der flere brukere kan slå sammen sine stakede kryptovaluta for å øke sjansene for å bli valgt som validator. Stakingutvalg kan opprettes og administreres av brukere eller tredjeparts tjenesteleverandører.

Belønningene for staking pools er også designet til å gå lavere når størrelsen vokser. Dette stimulerer stakers til å skape flere små staking pools, noe som igjen bidrar til desentralisering av nettverket. Bildet under viser statistikk fra nettstedet adapools.org. Det står at over 910K nettverksdeltakere har delegert sin eierandel i 3.2K staking pools.

Epoker i Ouroboros er tidsperioder hvor et sett med validatorer velges for å lage nye blokker. Hver epoke består av flere spor, med en enkelt validator som er ansvarlig for å lage en blokk i hvert spor. Validatorer som lykkes med å lage blokker og validere transaksjoner, mottar belønninger i form av kryptovaluta.

Ouroboros brukes for tiden av Cardano blokkjede-nettverk, som har som mål å gi en mer bærekraftig, skalerbar og sikker plattform for desentraliserte applikasjoner og finansielle transaksjoner. Les mer om Cardano fra vår grundige nybegynnerguide.

Tendermint

Tendermint er en Byzantine Fault Tolerant (BFT) konsensusalgoritme. Den bruker Proof of Stake for å oppnå konsensus i et blokkjede-nettverk. Tendermint er designet for å være rask, sikker og skalerbar.

I Tendermint velges validatorer basert på mengden kryptovaluta de har staket i nettverket. Validatorer er ansvarlige for å opprette nye blokker og validere transaksjoner. Utvelgelsesprosessen er deterministisk og basert på et sett med forhåndsdefinerte regler. Du kan lære mer om denne algoritmen ved å gå til tendermint.com.

Validatorer i Tendermint kan lage staking pools, der brukere kan samle sine stakede kryptovaluta for å øke sjansene for å bli valgt som validator. Stakingutvalg kan opprettes og administreres av brukere eller tredjeparts tjenesteleverandører.

Tendermint bruker et konsept som kalles runder, som er tidsperioder der et sett med validatorer er ansvarlige for å lage nye blokker. Hver runde består av flere trinn, med en enkelt validator som er ansvarlig for å lage en blokk i hvert trinn. Validatorer som lykkes med å lage blokker og validere transaksjoner, mottar belønninger i form av kryptovaluta.

Flere blokkjede-prosjekter bruker Tendermint. Den mest kjente er Cosmos, et nettverk av interoperable blokkjede-nettverk som bruker Tendermint for å oppnå konsensus og sikre transaksjoner på tvers av de forskjellige nettverkene.

Delegated Proof of Stake

Delegated Proof of Stake (DPoS) er en konsensusalgoritme utviklet av Dan Larimer. Flere blokkjedeprosjekter, inkludert EOS, Steem og BitShares, bruker det. Disse er alle grunnlagt av Larimer også. I DPoS stemmer tokeninnehavere i nettverket for å velge en gruppe «vitner» eller «delegater» som er ansvarlige for å opprette nye blokker og validere transaksjoner.

Disse vitnene er insentivert til å opprettholde integriteten til nettverket og sikre at transaksjoner behandles effektivt. De mottar belønninger for sin deltakelse i nettverket, som kan inkludere transaksjonsgebyrer og nylig produserte tokens.

Vitner i DPoS kan opprette staking pools, der brukere kan slå sammen sine staked kryptovaluta for å øke stemmeretten og påvirke utvelgelsen av vitner. Stakingutvalg kan opprettes og administreres av brukere eller tredjeparts tjenesteleverandører.

Blokkopprettelse i DPoS utføres av de valgte vitnene eller delegatene, som er ansvarlige for å validere transaksjoner og legge dem til blokkjeden. De velges basert på antall stemmer de mottar fra tokenholderne i nettverket.

Samlet sett er DPoS designet for å oppnå raske og effektive transaksjoner samtidig som man opprettholder en høy grad av desentralisering.

Konklusjon

Avslutningsvis er kryptovaluta konsensusalgoritmer ryggraden i desentraliserte blokkjede-nettverk. De sikrer at transaksjoner valideres og nye blokker legges til blokkjeden, noe som muliggjør en sikker og desentralisert plattform for transaksjoner. De mest populære konsensusalgoritmene i kryptovalutaer er Proof of Work (PoW) og Proof of Stake (PoS).

PoW, brukt av Bitcoin og flere andre kryptovalutaer, krever at minere løser komplekse matematiske ligninger for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjeden. PoS, brukt av Ethereum og andre kryptovalutaer, innebærer at validatorer staker sine egne mynter for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjeden.

PoS anses å være mer energieffektiv og kostnadseffektiv enn PoW. Imidlertid er Bitcoins PoW det tryggeste valget og uten tvil det mest desentraliserte også.

Det finnes flere forskjellige varianter av PoS, hver med litt forskjellige regler og mål. De mest populære PoS-variantene er Ethereums Gasper, BNB Chains Proof of Authority, Cardanos Ouroboros og Cosmos’ Tendermint. Hver PoS-konsensusalgoritme har sine egne styrker og svakheter, noe som gjør det viktig for blokkjede-prosjekter å velge riktig algoritme som samsvarer med deres mål og krav.