Hva er en konsensusalgoritme?
Blokkjedeteknologi og kryptovalutaer har introdusert en revolusjonerende måte å utveksle og lagre pengeverdier på. En konsensusalgoritme, også kjent som konsensusmekanismen, er kjernen i denne teknologien.
Ordet “konsensus” betyr “generell enighet”.
En blokkjede er en distribuert hovedbok som registrerer transaksjoner og kontosaldoer. Det må være enighet om hovedbokens tilstand blant alle deltakerne. – Det er her konsensusalgoritmen kommer inn i bildet.
Konsensusalgoritmen er prosessen der blokkjedenoder (datamaskiner som validerer og registrerer transaksjoner) blir enige om hovedbokens tilstand.
Konsensusalgoritmen er avgjørende for en blokkjede fordi den forhindrer at ondsinnede aktører kan jukse med systemet. Mekanismen forhindrer ondsinnede aktiviteter som “dobbeltbruk” av kryptovalutaer og Sybil-angrep ved å gi insentiver til ærlige aktører.
Derfor omfatter definisjonen av en konsensusalgoritme regler og insentiver som gjør det mulig for nettverket å bli enige om tilstanden til en blokkjede.
Hvordan fungerer en konsensusalgoritme?
Hvis vi for eksempel antar at Ole er en slem aktør som har en saldo på 10 kryptotokener. Max ønsker å “dobbeltbruke” kryptoen sin ved å sende 10 tokens til Nina og deretter overføre de samme 10 tokens til Erik.
For at Ole skal lykkes med å lure Nina og Erik må alle nodene i blokkjeden være enige i hans falske transaksjonshistorikk.
Men siden en offentlig blokkjede er desentralisert og åpen, er systemet avhengig av gode og motiverte aktører for å avvise falske transaksjoner. Så lenge de gode aktørene er flere enn de dårlige, vil Max ikke kunne doble utgiftene, ettersom det ikke vil være en “generell enighet” om de forfalskede transaksjonene.
Typer konsensusalgoritmer
La oss se nærmere på ulike typer konsensusalgoritmer som brukes i blokkjedesystemer. Her er en liste over de mest populære, vi velger å benytte de engelske navnene:
- Proof-of-Work (PoW)
- Proof-of-Stake (PoS)
- Delegated proof-of-stake (dPoS)
- Proof-of-authority (PoA)
- Hybrid PoW/PoS consensus
- Proof-of-Burn (PoB)
- Delayed proof-of-work (dPoW)
Proof-of-Work (PoW)
Proof-of-Work er den mest velkjente konsensusalgoritmen. Det er en konsensusalgoritme som ble brukt i den første offentlige kryptovaluta-baserte blokkjeden: Bitcoin.
I PoW-konsensusalgoritmen bruker nettverksdeltakere, kalt “utvinnere” eller “miners“, regnekraft og strøm for å validere transaksjoner og legge til nye blokker i blokkjedens hovedbok. Til gjengjeld belønnes utvinnerne med nye tokens (BTC i Bitcoins tilfelle) for sitt ærlige arbeid.
En PoW-blokkjede er sikker så lenge 51% av nettverkets regnekraft innehas av ærlige noder. Ettersom ærlige utvinnere kontrollerer majoriteten av datakraften, vil den ærlige kjeden (den ærlige versjonen av blokkjeden) utkonkurrere alle konkurrerende kjeder.
For å gjøre endringer i en tidligere blokk må en angriper bruke datakraft og elektrisitet på å endre den aktuelle blokken og alle blokkene etter den, og deretter overgå arbeidet til den ærlige kjeden. For en angriper kan det å bruke så mye datakraft og elektrisitet oppveie den økonomiske gevinsten ved angrepet.
Modne PoW-blokkjeder som Bitcoin har tilstrekkelig hashkraft til å gjøre det utrolig dyrt å forsøke seg på et 51 %-angrep.
Det samme kan imidlertid ikke sies om mindre PoW-blokkjeder med mindre hashkraft som sikrer nettverket.
Proof-Of-Stake (PoS)
Proof-of-Stake-konsensusalgoritme kom i rampelyset med Ethereums overgang fra PoW til PoS i 2022.
Her erstattes PoW-utvinnere av PoS-stakers. I motsetning til utvinnere trenger ikke stakers å bruke energi på å validere transaksjoner. I stedet må deltakerne satse kapital (i form av kryptovalutaer) som sikkerhet for å bli validatorer.
Validatorene velges ut tilfeldig for å opprette nye blokker. Etter at en ny blokk er opprettet, belønnes validatoren med nye kryptotokener.
Sikkerheten og blokkbelønningen sørger for at validatorene forblir ærlige og oppfyller sine plikter med å validere transaksjoner, opprette nye blokker og holde nettverket i gang.
En validator risikerer å miste den innsatte sikkerheten dersom han eller hun oppfører seg ondsinnet. Hvis en validator ikke deltar i nettverksaktiviteten når han eller hun blir bedt om det, går validatoren glipp av blokkbelønningen.
I skrivende stund må du satse 32 ETH for å bli en validator på Ethereum.
Viktige forskjeller mellom PoW og PoS
Proof-of-work (PoW) | Proof-of-stake (PoS) |
Utvinnere bruker datakraft og strøm for å validere transaksjoner og opprette nye blokker | Validerere staker kryptoer som sikkerhet for å validere transaksjoner og opprette nye blokker |
Velprøvd konsensusmekanisme | Yngre og mindre utprøvd sammenlignet med PoW |
Krever store mengder strøm, og anses derfor ikke som miljøvennlig | Krever store mengder strøm, og anses derfor ikke som miljøvennlig |
Utvinnere investerer i kostbar maskinvare | Validatorer kan kjøre PoS-programvare fra bærbare datamaskiner |
Utvinnere konkurrerer om å løse kryptografiske gåter for å få sjansen til å skape en blokk | En validator velges tilfeldig til å skape den siste blokken |
Ingen “slashing” | Uærlige validatorer risikerer å miste den innsatte sikkerheten i en hendelse som kalles slashing |
Delegated Proof-Of-Stake (dPoS)
Delegated proof-of-stake er en variant av PoS-konsensusmekanismen. Her stemmer nettverksbrukerne og velger delegater til å validere blokker.
dPoS er en omdømmebasert konensusalgoritme. Delegater velges basert på deres rykte om pålitelighet. dPoS-nettverk har færre validatorer sammenlignet med PoS-blokkjeder, noe som gjør at nettverket kan oppnå raskere konsensus.
dPoS-systemer kan imidlertid være sårbare for 51%-angrep, ettersom det er færre validatorer i nettverket. Det er også en risiko for sentralisering av makt, ettersom validatorene er få, og stemmegivningen er basert på omdømme.
Proof-of-Authority er en konsensusmekanisme der bare autoriteter får lov til å bli blokkvalidatorer.
Potensielle validatorer gjennomgår en kontrollprosess der de velges ut på grunnlag av troverdighet, moral, strafferegister, investerbar kapital, pålitelighet og omdømme. PoA regnes som en svært effektiv konsensusmekanisme, ettersom nettverket er avhengig av et lite antall toppvalidatorer.
I likhet med DPoS er også PoA-konsensusmekanismen sårbar for sentraliserings- og 51%-angrep.
Hybrid PoW/PoS consensus
Som navnet antyder, er hybrid PoW/PoS-konsensus en blanding av proof-of-work- og proof-of-stake-konsensusalgoritmer. Denne tilnærmingen forener PoW-sikkerhet og PoS-styring.
Et eksempel på en blokkjede som bruker en hybrid PoW/PoS-konsensus, er Decred. PoW-utvinnere på Decred spiller en lignende rolle som de gjør på Bitcoin-blokkjeden, dvs. verifisering av transaksjoner og opprettelse av nye blokker.
PoS på Decred er laget for styring. Innehavere av DCR-tokens kan satse myntene sine for å få stemmebilletter. Billettinnehaverne velges ut tilfeldig for å godkjenne PoW-utvinnere og stemme på endringsforslag.
Proof-Of-Burn (PoB)
Før vi begynner, må vi vite hva burning, eller “brenning” betyr. Dette er prosessen med å fjerne mynter permanent fra sirkulasjon ved å sende dem til en adresse som ikke kan hentes tilbake.
Proof-of-Burn er en konsensusalgoritme som krever at utvinnere brenner mynter. Forbrenning av mynter er kostnaden som kreves for å delta i utvinningsaktiviteten, dvs. verifisering av transaksjoner, opprettelse av nye blokker og mottak av blokkbelønninger.
Ifølge Iain Stewart, skaperen av PoB-konsensus, øker utvinningskapasiteten jo flere mynter en utvinner brenner.
Ettersom PoB-gruvearbeidere brenner mynter i stedet for å bruke strøm, slik PoW-gruvearbeidere gjør, er PoB betydelig mindre energikrevende enn PoW.
Delayed Proof-Of-Work (dPoW)
Delayed Proof-of-Work er en konsensusalgoritme der en blokkjede utnytter sikkerheten til et sekundært PoW-nettverk (f.eks. Bitcoin). Denne konsensusmekanismen ble utviklet av Komodo Foundation.
Ifølge Komodo bruker dPoW-nettverk den sekundære PoW-blokkjeden til å lagre sikkerhetskopier av blokkjedehistorikken. En enkelt kopi av den opprinnelige dPoW-kjeden gjør det mulig for hele nettverket å forynge seg i tilfelle et angrep på dPoW-kjeden.
Gjennom dPoW-konsensusmekanismen kan blokkjeder med lav hashrate stole på modne PoW-nettverk som Bitcoin når det gjelder sikkerhet.
Konklusjon
Konsensusalgoritmer er selve ryggraden i blokkjedeteknologien. Hver konsensusalgoritme har sine egne fordeler og begrensninger. Mens noen velger å satse på sikkerhet og desentralisering, kan andre prioritere hastighet og effektivitet.