Алгоритмы консенсуса Писковский Виктор Олегович
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Алгоритмы консенсуса
Писковский Виктор Олегович
1План
Введение
1. История вопроса
2. Определения
3. Hash функция
4. Алгоритмы консенсуса
Blockchain
• Proof of work
• Proof of Storage
• Proof of Stake
• Byzantine Fault Tolerance
HashGraph
DAG
BlockDAG
TxDAG
2Определения
Консенсус - процесс принятия решений группой, в котором все
члены группы соглашаются поддержать решение в интересах целого.
Hash функция - Функция свёртки, преобразующая массив входных данных в
битовую строку заданной длины.
3Hash функция. Требования
1. Сюръективность.
2. Простота и высокая скорость прямого вычисления функции.
3. NP-сложность нахождения прообраза по значению функции.
4. Лавинный критерий («Strict Avalanche Criterion»).
5. Стойкость к коллизиям.
6. Псевдослучайность.
Примечание: Non-fungible Token (NFT), PCI-DSS
4Blockchain. Proof of Work (PoW)
Примен Про
Название Описание
ение изв.
Необходимо обеспечить наличие большого
количества вычислительных ресурсов с
соответствующим энергопотреблением для
Доказательство
выполнения требований получению блока, BitCoin,
работы 10
регулируется требованием к значению hash- Ehtereum
(Nakamoto TPS
функции. Цель использования таких требований, , Litecoin
consensus)
существенно замедляющих появление новых блоков
– синхронизация новых блоков между узлами
одноранговой сети
Примечание:
Прототип – Hashcache, защита от спама
5Blockchain. Proof of Storage (PoStorage)
Примен Произ
Название Описание
ение в.
Proof of Capacity
BurstCoi
(PoC), Proof of Для определения права на получение блока
nt, 140
Storage (PoStorage), сравнивается объём свободного места на жестком диске
SpaceMi TPS
Proof of Space вместо использования вычислительных ресурсов
nt, Chia
(PoSpace)
Provable Data
Для определения приоритета (в том числе для создания
Possession (PDP)
блока) на узел отправляется данные, а затем Filecoin
доказательство
периодически проверяют, хранит ли узел эти данные
владения данными
Proof-of- Тоже, что PDP, но добавляется возможность проверить,
Retrievability что узел в состоянии восстановить испорченные Filecoin
(PoRet) данные.
Для определения приоритета (в том числе для создания
Proof-of-Replication блока) используется доказательство того, что при
Filecoin
(PoRep) реплицированном хранении данных, каждая реплика
хранится отдельно и независимо
Chia,
В отличие от алгоритма PoC учитывает и период
Proof of Space and Spaceme
времени, во время которого используется дисковое
Time (PoST) sh,
пространство
Filecoin 6Blockchain. Proof of Stake (PoS)
Примен Произ
Название Описание
ение в.
Peercoin,
Proof-of-Stake (PoS
Учитывается количество монет, депонируемых за Tezos,
— Доказательство
возможность создавать блоки, как гарантия "честности" PayCoin, 150
доли, владения)
узла. После создания блока депозит возворащается Blackcoi TPS
Proof of Stake Time
владельцу n, Nxt,
(PoST)
Clobal.
Delegated Proof-of- EOS,
Узлы с большим количеством токенов выбирают узлы
Stake (DPoS) BitShare
для проверки транзакций и создания блока для цепи.
(Делегированное s, Lisk,
Каждый из выборанных узлов по круг (RoundRobin)
доказательство Ark,
собирают и подписывают блоки.
доли) Steem
Proof of Authority Авторизованные узлы создают блоки для цепи. Каждый
(POA) из авторизованных узлов может образовывать блоки.
Узлы с большим количеством токенов (выборщики)
назначают лидеров на несколько раундов создания
Ouroboros PoS Ada
блоков, блоки создаются лидером по одному в
определенный для этого лидера период времени.
Тоже, что DPoS, но можно брать монеты в лизинг и тем
Leased Proof of
самым пользоваться привилегией выбирать узлы для Waves
Stake (LPoS)
проверки 7Blockchain. Proof of Stake (PoS)
Название Описание Применение
. Proof-of-Activity
(PoA) Симбиоз PoW и PoS, используются оба алгоритма, при Kovan,
(Доказательство расхождении результатов вес блоков PoW больше. Decred
активности)
Proof-of-Devotion В сети действуют система ранжирования (Nebulas
(PoD) ranking)узлов, учитывающая ликвидность и влияние в сети
Nebulas
доказательство Узлы с наибольшим рангом получают право создавать
преданности блоки
Proof-of-Importance Для определения узлов для создания блоков учитыаются
(PoI) кроме наличия достаточного количества монет (PoS) также
NEM
(Доказательство репутация, определяемая по специальным правилам,
важности) количество транзакций.
PoS дополненная иформацией о географическом
. Proof-of-Location расположении мобильных узлов. Используется для
FOAM, Platin
(PoL) исполнепния смарт-контрактов, например, подтверждения
доставки товара по адресу из интернет магазина.
Proof-of-Elapsed-
Time (PoET) Узлы генерируют случайным образом время ожидания
(Доказательство Узел, у которого это время закончилось раньше других Intel
прошедшего создает новый блок в цепочке
8
времени)Blockchain. Proof of Stake (PoS)
Применени
Название Описание
е
Proof of Burn
(PoB) Для определения права на получение блока используется
Slincoin
доказательство отпварка токенов на кошелёк, к которому ни у кого нет доступа
сжигания
После обмена информацией которого заключается в
устранении дисбаланса при обмене информацией между
крупными и небольшими компаниями. Расчет баллов PoCS
осуществляется после завершения членами
Proof of Credit
альянса процессов обмена данными. Оценивается PoCS в
Share (PoCS)
зависимости от частоты транзакций. Эти
доказательство
параметры учитываются для проведения оплаты. Те из членов
доли кредита
альянса, которые имеют меньший счет,
будут вынуждены оплачивать более высокие комиссии. В то же
время для участников с высокими
счетами транзакционная комиссия будет снижаться.
Proof-of-
Signature Блоки подпсиываются всеми узлами, если узел замечен в
(PoSign) соверщении атаки, то он исключается из сети и далее в XTRABYTES
доказательство созхдании блоков не участвует
подписи 9Blockchain. Proof of Stake (PoS)
Название Описание Применение
Proof-of-Brain
Чем более качественное содержание блока, тем больше
доказательство Steemit,
голосов получает узел, создавший блок, тем больше монет он
«мозговой Golos
может получить
деятельности»
Мастер-узлы депонируют не менее определенного количества
монет за право участвовать в выборе узла для создания блока.
Proof of Service Для участия в выборе мастер узел депонируют дополнительно Remme
некоторое количество монет, которое получает обратно после
образования нового блока
Proof of Weight Используется механизм веса пользователей сети (узлов), чем
(PoWeight) больше монет - тем больше вес
10Blockchain. Byzantine Fault Tolerance (BFT)
Применен
Название Описание Пр-сть
ие
Practical Byzantine Fault Блок принимается даже, если у одной
Tolerance (pBFT) (Реализация трети узлов, создающих блок, значения Hyperledger
700 TPS
протокола задачи недоступны или отличаются. Round- , Chain
византийских генералов) robin
В отличие от pBFT протокол
асинхронный, не требует лидеров для
Honey Badger BFT (HBBFT) создания блока, все узлы предлагют
NEO 1 000 TPS
Democratic BFT свои блоки, использует эффективный
протокол для обмена информацией
между узлами небольшими порциями.
Улучшенный HBBFT, не допускает
Red Belly BFT (RBBC= Red 700 тцс. - 1
ответвлений, использует шардинг,
Belly BFT Consensus) мле TPS
параллельные вычисления ECDSA
Голосование по доверенности:
владелец монет назначает узел,
Delegated Byzantine Fault
которому он доверяет. Выбранная NEO, TON
Tolerance (DBFT)
таким образом группа узлов генерирует
новые блоки
11Blockchain. Byzantine Fault Tolerance (BFT)
Примен
Название Описание Пр-сть
ение
Определяются один генератор блоков и несколько
подписчиков. Выбранный узел (генератор блоков)
Simplified Byzantine
собирает и проверяет предложенные транзакции,
Fault Tolerance
периодически объединяя их в новый блок.
(SBFT)
Выбранные подписчики блоков проверяют и
ратифицируют новый блок.
PBFT, дополненная иерархией узлов. Комитет
занимается созданием блоков, Выбор узлов
комитета подвержен специальной процедуре,
обеспечивающей масштабирование системы. Если
Scalable BFT 4 000 TPS
в сети узлов много больше чем узлов, входящих в
комитет, то зависимость скорость регистрации
транзакций от числа узлов приближено к
линейной.
Federated Byzantine
Agreement (FBA) Блок принимается, если он подписан заранее
Stellar,
(Федеративное определённым количеством квалифицированных
Ripple
византийское подписчиков
соглашение
12HashGraph.BFT
Примен
Название Описание Пр-сть
ение
Asynchronous BFT Используется подход асинхронного BFT в рамках 250 - 350
Hedera
(ABFT) разработанного протокола gossip protocol. тыс. TPS
Примечание: не устойчив к атакам Sybil
13DAG.BlockDAG
Примен
Название Описание Пр-сть
ение
Каждый узел инициирует рекурсивного голосования для
SPECTRE > 1 млн
определения порядка доступных ему блоков
TPS,
Реализовано полностью линейное упорядочение
практическ
транзакций и блоков. Каждый узел ищет наибольший k-
и
PHANTOM кластер блоков, где k-степень узла, предопределена в
безграничн
реестре. K-кластер считается честным, и все блоки в нем
ая
линейно упорядочены
масштабир
в качестве главной цепи используется самая длинная
Conflux уемость
цепочка внутри самого тяжелого поддерева
14DAG.TxDAG
Применен
Название Описание Пр-сть
ие
Разновидноcть Asynchronous BFT (ABFT). Любой узел может
инициировать транзакцию, но для проверки он должен NXT IOTA
проверить две предыдущие транзакции в реестре. Для Tangle,
достижения консенсуса используется специально Holochain-
Tangle
асинхронный протокол. Чем длиннее ветвь проверяемой DLT,
транзакции, тем больший вес оно имеет. Пользователь RADIX > 1 млн
присоединяет хэши двух выбранных транзакций к новой (TEMPO) TPS,
транзакции и выполняет работу PoW практиче
Похож на PoS и aBFT. Выделена группа свидетелей, которые ски
Byteball и образуют новые элементы (сообщения) в одно-ранговой Obyte безграни
сети. чная
Nano работает с блочно-решетчатой структурой. Каждый масштаб
узел запускает локальную цепочку блоков, которая ируемост
пересекается с другими. Транзакция выполняется двумя ь
Nano Nano
транзакциями: транзакция отправки в блокчейне отправителя
и транзакция получения в блокчейне получателя. PoW Для
защиты от спама используется подход PoW
Avalanche Основан на BFT без лидера FBA
15Вы также можете почитать
