จาก "กระแสหลัก" สู่กระแสหลัก: วิวัฒนาการของฉันทามติของ PoS

คำอธิบายภาพ

เรามาทบทวนกันก่อนว่า PoW ทำงานอย่างไร

ชื่อเรื่องรอง

กำเนิดของกลไก PoS

ภายใต้กลไก PoW ความน่าจะเป็นของการสร้างบล็อกนั้นสัมพันธ์กับขนาดของพลังการประมวลผล ผู้มาทีหลังพยายามใช้การถือครองสกุลเงินแทนพลังการประมวลผลเป็นพื้นฐานในการพิสูจน์ การวิจัยของพวกเขาล้วนชี้ไปที่ปัญหา: โดยไม่ต้องใช้วัสดุ เราสามารถบรรลุระดับความปลอดภัย PoW? ในปี 2011 แนวคิดของ Proof of Stake ถูกเสนอครั้งแรกโดยชาวเน็ตชื่อ Quantum Mechanic ในฟอรัม Bitcointalk ชุมชน Bitcoin ที่มีชื่อเสียง บทความนี้เสนอวิธีแก้ปัญหามากมายที่คาดการณ์ไว้ซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน เช่น แทนที่น้ำหนักของพลังการคำนวณด้วยการถือครองสกุลเงิน สิทธิ์การมอบหมายและผลประโยชน์ การกระจายรางวัล และอื่นๆ

คนแรกที่ใช้แนวคิดของกลไก PoS กับโครงการบล็อคเชนจริงคือ Peercoin (Peercoin) ที่นำโดย SunnyKing (ชื่อสุทธิ เนื้อหาจริงก็ลึกลับเช่นกัน) ตั้งแต่ Quantum Mechanic เสนอ PoS ในปี 2554 SunnyKing ในปี 2555 ใช้เวลามากกว่าหนึ่งปีในการตระหนักถึงสิ่งนี้ในเดือนสิงหาคม 2010 และมูลค่าตลาดของ Peercoin เคยขึ้นเป็นอันดับสามในมูลค่าตลาดของสกุลเงินดิจิตอลทั้งหมด รองจาก Bitcoin และ Litecoin แต่เนื่องจากไม่มีการสนับสนุนการลงทุน จึงมี ขาดทรัพยากรสำหรับการพัฒนาต่อไป หลังจากนั้นมูลค่าตลาดของ Peercoin ก็ดิ่งลง ในปี 2556-2558 Nxt, Blackcoin, Shadowcoin และ cryptocurrencies อื่น ๆ ที่ใช้กลไก PoS ปรากฏขึ้นทีละรายการ แต่พวกมันก็ค่อย ๆ หายไปจากการมองเห็น

ชื่อเรื่องรอง

ตัวแทน: แก้ปัญหาแบบสุ่มและเพิ่มอัตราส่วนการเดิมพัน

เป้าหมายของกลไกฉันทามติคือการสุ่มเลือกผู้ผลิตบล็อกถัดไป แต่กลไก PoS ในยุคแรก ๆ ไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้เป็นอย่างดี พวกเขามักจะใช้พารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงตามพฤติกรรมของผู้คนในบล็อกเชน (เช่นค่าแฮชของบล็อกก่อนหน้า) เป็นเมล็ดสุ่ม จากนั้นสร้างตัวเลขสุ่มเทียมตามเมล็ดสุ่มนี้ ซึ่งทำให้สามารถทำนายหรือแม้แต่จัดการตัวเลขสุ่มได้ ในเดือนธันวาคม 2013 BM (Daniel Larimer) พูดเป็นครั้งแรกในฟอรัมว่าปัญหาแบบสุ่มสามารถแก้ไขได้โดยผู้ถือโทเค็นลงคะแนนเพื่อเลือกผู้ผลิตบล็อกตามสิทธิ์และผลประโยชน์ของพวกเขา เนื่องจากผลการลงคะแนนที่มีจำนวนมาก ของผู้เข้าร่วมเป็นเหตุการณ์พฤติกรรมมนุษย์ที่คาดเดาไม่ได้ กลไกนี้ที่อนุญาตให้ผู้ถือโทเค็นมอบสิทธิ์ในการตรวจสอบบล็อกไปยังโหนดมืออาชีพโดยการจำนำโทเค็นและการลงคะแนนเรียกว่า DPoS (Delegate Proof of Stake) จากนั้น BM นำไปใช้ในโครงการ Bitshares และสร้างแพลตฟอร์มกราฟีนที่เหมาะกับสถาปัตยกรรม DPoS ต่อมาเทคโนโลยีกราฟีนนี้กลายเป็นชั้นล่างสุดทั่วไปของกลไก DPoS โครงการสองโครงการต่อมาของ BM Steemit, EOS และ LOOM และโครงการอื่นๆ แพลตฟอร์มกราฟีนเพื่อสร้างห่วงโซ่สาธารณะ DPoS

กลุ่มเครือข่ายสาธารณะ DPoS เช่น EOS และ Tron มีจำนวน supernodes ที่แน่นอน และเฉพาะ supernodes ที่ได้รับการจัดอันดับที่ดีที่สุดเท่านั้นจึงจะมีสิทธิ์สร้าง block แม้ว่าการลงคะแนนโดยผู้ถือเหรียญจะเป็นกระบวนการสุ่มในทางทฤษฎี ขยายพันธุ์การหาเสียง ในขณะเดียวกัน หลังจากยืนยันสถานะการลงคะแนนแล้ว supernodes ของเครือข่ายสาธารณะ DPoS ประเภทนี้จะผลัดกันสร้างบล็อกตามลำดับที่แน่นอน แทนที่จะสร้างบล็อกแบบสุ่ม ระดับของการกระจายอำนาจของห่วงโซ่สาธารณะประเภทนี้จึงเป็นที่ถกเถียงกัน

ทิศทางการพัฒนาอีกประการของกลไก DPoS คือการรักษาแกนกลางของกลไกที่ผู้ถือโทเค็นให้คำมั่นและมอบความไว้วางใจให้กับโหนด แต่ไม่จำกัดจำนวนโหนด และในขณะเดียวกันก็สุ่มเลือกโหนดตามอัตราส่วนของส่วนทุกๆ เวลาที่ผลิตบล็อก โครงการใหม่เช่น Tezos, Wanchain และโครงการยอดนิยมเช่น Cosmos จำเป็นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดบางประการที่กำหนดโดยเครือข่ายสาธารณะจึงจะกลายเป็นโหนดได้ แต่ไม่จำกัดจำนวนโหนด โดยทั่วไปจำเป็นต้องจำนำโทเค็นตามจำนวนที่ระบุ และเป็นไปตามข้อกำหนดของการทำงานของโหนดการกำหนดค่าคอมพิวเตอร์ เนื่องจากการมีอยู่ของกลไกการมอบหมาย/การอนุญาตผู้ถือโทเค็นที่มีจำนวนโทเค็นไม่เพียงพอหรือผู้ที่ไม่มีเงื่อนไขโหนดปฏิบัติการที่เสถียรยังสามารถเข้าร่วมในการขุดผ่านการปักหลักและรับเงินปันผล ดังนั้นกลไก DPoS จึงปรับปรุงอัตราส่วนการปักหลักอย่างมาก ของเครือข่ายทั้งหมด ห่วงโซ่สาธารณะมีถึง 80% หรือมากกว่า 90% ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่ยอดเยี่ยมอย่างไม่ต้องสงสัยเมื่อเทียบกับห่วงโซ่สาธารณะ PoS ในยุคก่อน ซึ่งปรับปรุงความปลอดภัยของห่วงโซ่สาธารณะอย่างมาก

ชื่อเรื่องรอง

การประยุกต์ใช้ "สิ่งมหัศจรรย์" ทางวิชาการ: BFT+PoS

Byzantine Fault Tolerant Algorithm (BFT) มาจากปัญหา Byzantine Generals ในปี 1982 โดยพื้นฐานแล้วเป็นปัญหาของการใช้โปรโตคอลแบบกระจายในเครือข่ายการสื่อสารที่ถูกบุกรุก ในยุคของ Internet จำเป็นต้องแก้ไขเฉพาะค่าความทนทานต่อความผิดพลาดเท่านั้น ดังนั้นอัลกอริทึม BFT ไม่มีผลกระทบใดๆ และยังไม่เป็นที่รู้จักนอกวงวิชาการจนกระทั่ง Satoshi Nakamoto ออกแบบให้มันอยู่ในโครงร่างบล็อกเชน แอปพลิเคชันแรกในสภาพแวดล้อมเครือข่ายสาธารณะของ PoS คืออัลกอริทึม Tendermint ที่เสนอโดย Jae Kwon น่าแปลกที่อัลกอริทึม BFT และกลไก PoS ดูเหมือนจะสะท้อนถึงความเข้ากันได้ที่ยอดเยี่ยม ความทนทานต่อข้อผิดพลาดของ BFT สามารถสร้างประโยชน์มากมายให้กับเครือข่ายแบบกระจาย และการเน้นย้ำอย่างมากเกี่ยวกับความสอดคล้องของเครือข่าย ทำให้การยืนยันการบล็อกเป็นขั้นสุดท้าย ทำให้การยืนยันการบล็อกเร็วขึ้น และแก้ปัญหาการ Fork หาก Pure PoS ช่วยแก้ปัญหาการใช้พลังงานเมื่อเทียบกับ PoW เท่านั้น จากนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับ Pure PoS แล้ว BFT+PoS จะแก้ปัญหาการยืนยันธุรกรรมของ PoW การ Fork ธุรกรรม และประสิทธิภาพต่ำ การก้าวกระโดดที่เกิดจาก PoW ไม่สามารถเพิกเฉยได้ ท้ายที่สุด เมื่อเทียบกับเวลาในการพัฒนาบล็อกเชนในเวลาเพียงสิบปี การวิจัยด้านความปลอดภัยของอัลกอริทึม BFT ก็ผ่านไปแล้ว 30 ปี

ชื่อเรื่องรอง

วิถีแห่งอนาคต: ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

ประสิทธิภาพของเครือข่ายสาธารณะนั้นวัดจากสามด้านหลัก ได้แก่ ความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และการกระจายอำนาจ ก่อนที่จะมีการอัปเกรดกลไกฉันทามติ EOS ได้รับการพิจารณาว่าได้สละระดับของการกระจายอำนาจเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพสูง ดังนั้น จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุประสิทธิภาพสูง ในสามด้านในเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตาม หลังจากที่กลไกฉันทามติได้รับการอัปเกรดเป็น BFT+DPoS และโครงการ BFT+PoS อื่นๆ ก็ออนไลน์ ระดับการกระจายอำนาจของเครือข่ายสาธารณะ DPoS ก็ค่อยๆ ดีขึ้น และกลไกก็ค่อยๆ ดีขึ้น จุดเน้นของการพัฒนากลไก PoS ในอนาคตคือการปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องบนพื้นฐานของการกระจายอำนาจ

ระดับความปลอดภัยส่วนใหญ่มีสองด้าน หนึ่งคือระดับของการสุ่มเลือกโดยผู้ผลิตบล็อก และอีกระดับคือระดับของการมีส่วนร่วมในการตรวจสอบบล็อก แม้ว่ากลไก DPoS และอัลกอริธึมหมายเลขสุ่มจะแก้ปัญหาแบบสุ่มได้บางส่วน แต่การสร้างตัวเลขสุ่มจริงยังคงเป็นความท้าทายที่แทบเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น โหนดที่เลือกแบบสุ่มที่มีอยู่จึงมักถูกตั้งคำถามว่าเป็นการสุ่มหลอกและมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย Cardano ซึ่งเป็นโครงการเครือข่ายสาธารณะของ PoS ที่มีมูลค่าตลาดใหญ่เป็นอันดับสองมุ่งมั่นที่จะแก้ปัญหาจำนวนสุ่ม อัลกอริทึม Ouroboros ที่สอดคล้องกันที่สร้างขึ้นโดยถือเป็นโปรโตคอลพิสูจน์การมีส่วนได้ส่วนเสียแรกที่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์เพื่อความปลอดภัย โปรโตคอล Algorand ที่เสนอโดยศาสตราจารย์ Silvio Micali จากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ MIT และผู้ร่วมงานของเขาใช้โปรโตคอลฉันทามติไบแซนไทน์ใหม่ ซึ่งสามารถพิสูจน์ได้ว่าผู้ตรวจสอบที่เข้าร่วมในการลงคะแนนแต่ละรอบได้รับการสุ่มเลือก ซึ่งเป็นการสุ่มมากกว่า ฉันทามติของ PoS ก่อนหน้า คาดเดาไม่ได้และยากต่อการจัดการ นี่คือการพัฒนาฉันทามติของ PoS เกี่ยวกับการสุ่ม

คำอธิบายภาพ

คำอธิบายภาพ

แหล่งที่มาของแผนภูมิ: stakerewards.com

ในแง่ของประสิทธิภาพ ปัจจุบัน EOS สามารถสร้างบล็อกทุกๆ 500 มิลลิวินาที และเนื่องจากไม่มีการแยก การบล็อกจะได้รับการยืนยันทันที แทนที่จะรอถึง 6 บล็อกหรือหนึ่งชั่วโมงเพื่อยืนยันการทำธุรกรรมเช่น Bitcoin ประสิทธิภาพสูงมาก ยกพื้น สำหรับระบบนิเวศแบบ cross-chain ในอนาคต โครงการแบบ cross-chain ที่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน Cosmos และ Polkadot ยังใช้ฉันทามติ BFT+PoS เป็นโครงสร้างพื้นฐานแบบ cross-chain โปรเจ็กต์ PoS มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าโปรเจ็กต์ PoW อย่างไม่ต้องสงสัย และด้วยการพัฒนาอัลกอริทึม BFT และเทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพจะดีขึ้นไปอีก

ภาพบางส่วนมาจากอินเตอร์เน็ต