Često kod kriptovaluta susrećete različite termine, no nešto što svaka mora imati jest algoritam po kojem se postiže konsenzus. Postoje različite vrste tih algoritama od kojih se najčešće spominju Proof of Work i Proof of Stake. Cilj ovog članka je pojasniti te termine, po čemu se razlikuju te koji su prednosti i nedostaci svakog od njih.

NAPOMENA: Ovaj članak podrazumijeva da znate neke osnove, tako da ako niste upoznati sa osnovnim terminima, preporučujemo da pročitate naš vodič kroz kriptovalute!

Konsenzus ili sporazumna jednoglasna odluka je postupak donošenja odluka koji se ne zasniva na “vladavini većine” već na najvećoj mogućoj suglasnosti unutar skupine. U svijetu kriptovaluta, pojam konsenzusa se odnosi na princip verifikacije transakcija. Konsenzus je metoda kojim se razlikuju ispravne od “lažnih”, malicioznih transakcija.

Postoji više metoda kojima se postiže konsenzus. Najčešća metoda jest Proof of Work, što u prijevodu znači dokaz radomDokaz radom je najkorištenija metoda konsenzusa, a zapravo se odnosi na rudarenje (eng. mining). Također sve popularnija je nova metoda konesnzusa, Proof of Stake – dokaz ulogom. Postoji još niz metoda od kojih svaka ima svoje prednosti i nedostatke, pokušati ćemo u kraćem pregledu pojasniti po čemu se razlikuju.

PROOF OF WORK (PoW, RUDARENJE)

Kriptovalute: Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin, … (većina)

Prednosti:

  • Samu proizvodnju novog novca u cirkulaciji ulaže se vanjski faktor – struja i hardverska oprema
  • Bilo tko može rudariti te kriptovalute
  • Povoljno za krajeve sa puno neiskorištene el. energije ili puno prirodnih izvora energije (Kina, Island)

Nedostaci:

  • Mreža je spora kad je koristi velik broja korisnika, tj. nije primjenjiva na globalne razmjere
  • Rudarenje je isplativo samo uz korištenje profesionalne opreme i specijaliziranih procesora i grafičkih kartica
  • Velika potrošnja energije, ekološki neprihvatljiva metoda. Poskupljenje struje može narušiti postojanje kriptovalute

Proof of Work (hrv. dokaz radomPoW) je prvi osmišljeni algoritam postizanja konsenzusa. Razvio ga je Satoshi Nakamoto, tvorac Bitcoina. Ovaj pojam je zapravo istovjetan pojmu rudarenja (mining). PoW (ili rudarenje) je proces u kojemu računala koje nazivamo rudari (eng. miners) trebaju riješiti složene matematičke probleme. Nakon što riješe taj problem, nagrađeni su određenim iznosom kriptovalute koju rudare. Oni prilikom rudarenja troše električnu energiju u velikim količinama zbog opterećenosti procesora ili grafičkih kartica. Tada na temelju razlike dobivene vrijednosti kriptovaluta – (utrošak struje + oprema) izračunava profit.

Nakon što rudar riješi zadatak, osim što dobiva iznos kriptovalute, u postojeći lanac blokova (eng. blockchain) dodaje se novi blok i njemu pripadne transakcije. PoW se temelji na sistemu “najdulji lanac pobjeđuje”. Budući da svi rudare na istom lancu, kada napadač pokuša postaviti “lažni” blok, stvara se novi lanac. Tada se odlučuje koji je lanac onaj “pravi”. Duži lanac je onaj ispravan. To znači da je to onaj lanac u čije kreiranje je uloženo najmanje 51% ukupne računalne snage koja se koristi za rudarenje (eng. hashing power). Zato se kaže da je Bitcoin mreža sigurna dokle 51% moći nije u rukama jednog čovjeka ili male skupine ljudi.

Budući da se tijekom rudarenja povećava težina zadataka, sve više el. energije je potrebno za rudarenje blokova. Sva ta struja je zapravo utrošena na besmislene kalkulacije, a dovoljno nam govori podatak da mreža veličine Bitcoina potroši dnevno više struje nego cijeli Singapur. To je izrazito ekološki nepovoljno, te stoga sve više kriptovaluta napušta tu metodu postizanja konsenzusa. Čak i druga najpopularnija kriptovaluta, Ethereum, migrira na energetski isplativiji i ekonomičniji Proof of Stake.

PROOF OF STAKE (PoS, DOKAZ ULOGOM)

Proof of Stake (hrv. dokaz ulogomPoS) se u potpunosti razlikuje od Proof of Work. Umjesto izrade novih blokova na temelju rada računala, tvorac bloka se određuje sa udjelom novaca na računu – ulogom.

Kriptovalute: Cardano, Peercoin, QTUM, OmiseGo, uskoro Ethereum…

Prednosti:

  • Brza obrada transakcija te veća skalabilnost
  • Ne traži velik utrošak el. energije – ekološki prihvatljivo
  • Ne zahtjeva posebnu opremu, tj. zahtjevan hardver

Nedostaci:

  • Bogatiji se bogate, samo malen broj korisnika može sudjelovati
  • Može dovesti do udruživanja grupa ljudi koji imaju najveći udio kriptovalute
  • Nothing at Stake problem – u slučaju grananja (eng. fork) mreže, validatori mogu potvrđivati oba lanca blokova, jer tako sigurno dobivaju

Kod ovog sustava, tvorci (PoS ekvivalent rudaru) su odabrani da stvaraju blokove na temelju njihovog uloga valute i starosti tog uloga unutar mreže. Drugim riječima, u PoS sustavu tvorac blok, tj. onaj koji potvrđuje transakcije se određuje na temelju 2 parametra: koliko novaca ima na računu te koliko dugo.

Primjer: OmiseGo je jedna od kriptovaluta koja koristi PoS. Recimo da imate 20.000 OMG na računu. Tada je vjerojatnije da ćete biti izabrani kao tvorac blokova u odnosu na nekog tko ima 5.000 OMG. Također, još je vjerojatnije ako imate tih 20.000 OMG na računu već godinu dana.

To je sustav u kojem se bogatiji bogate. Kako se bogate? Svaka transakcija ima proviziju. Kada ste izabrani kao tvorac blokova u PoS sustavu, provizija svake transakcije koju potvrdite odlazi na vaš račun. Ovdje također nema nagrada za kreiranje bloka, kao u PoW sustavu opisanom ranije.

Budući da u ovakvom sustavu nema potrebe za rješavanjem teških zadataka, nema potrebe za nekom posebnom opremom kao kod rudarenja. Transakcije se potvrđuju puno brže te nema velikog utroška el. energije.

PoS sustav je također vrlo siguran, jer ukoliko izabrani tvorac bloka, tj. validator transakcija postaje maliciozan, tj. pokušava potvrđuje “lažne” transakcije, tada riskira sav svoj ulog. Također, takvim zloćudnim ponašanjem riskira ne samo svoj ulog, već i vrijednost valute, jer on jako puno gubi prilikom svakog pada cijene koje može uzrokovati takvo ponašanje. Da bi napadač mogao preuzeti kontrolu nad mrežom, tj. postići 51% napad spomenuti ranije, trebao bi biti vlasnik 51% te kriptovalute. Također, tada bi bilo nelogično uopće očekivati da bi netko pokušao manipulirati valutom riskirajući vrijednosti i izlagati se najvećem gubitku.

PoS se čini kao znatno bolje riješenje u odnosu na PoW, postižući visoku razinu sigurnosti sa istovremenim rješavanjem pojma skalabilnosti.

DELEGIRANI PROOF OF STAKE (DPoS)

Kriptovalute: BitShares, Steem, EOS, Lisk, ARK…

Prednosti:

  • Brza obrada transakcija, može podnijeti veliko opterećenje mreže
  • Svaka nepravilnost u mreži se detektira unutar 1-2 minute
  • Svi korisnici mreže imaju pravo u odlučivanju tko će postati delegat, sustav je djelomično centraliziran no uz veliku dominaciju demokracije
  • Kao i PoS, ekološki je prihvatljiv

Nedostaci:

  • Može doći do udruživanja delegata u grupacije koje tada manipuliraju mrežom
  • Zbog manjeg broja odgovornih ljudi, teoretski je lakše izvesti 51% napad na mrežu, no takva situacija se još nije dogodila

Blockchain inženjer Daniel Larimer je shvatio da je rudarenje Bitcoina nerazumno trošenje energije. Također je prepoznao da rudarenje Bitcoina će postati centralizirano u budućnosti, gdje nekoliko velikih rudarskih udruženja (eng. mining pools) kontrolira Bitcoin mrežu. Larimer je želio stvoriti sustav koji je sposoban postići brzine transakcija poput 100.000 transakcija po sekundi. Bitcoin na temelju načina postizanja konsenzusa (PoW) nije mogao ostavriti takve karakteristike.

Stoga je početkom u travnju 2014. godine objavio znanstveni rad u kojem objašnjava novi sustav koji koristi malo el. energije, brz je i siguran – Delegirani Proof of Stake (DPoS, hrv. delegirani dokaz ulogom).

Kod DPoS sustava, cijela zajednica odabire 20-101 delegata, računala koja služe kao validatori transakcija. Oni su plaćeni na temelju provizija za svoj rad. Ti delegati se odabiru na temelju glasanja, koje je zapravo uvijek aktivno, tj. u tijeku. Svatko tko ima udio neke kriptovalute ovog sustava u svom novčaniku, ima pravo glasa. No “težina”, važnost glasa nije jednaka među korisnicima. Važnost glasa je veća kod onih koji imaju veću količinu novaca na računu.

Delegati nemaju mogućnost modifikacije transakcija, ali mogu odbiti njihovo uključenje u neki blok i time usporiti određenu transakciju. Budući da su sve radnje delegata javne, svako zloćudno ponašanje je vidljivo. Velik broj ljudi želi postati delegat, tako da svatko tko izgubi povjerenje zajednice vrlo brzo je zamijenjen sa sljedećim kandidatom.

PROOF OF CAPACITY (PoC, DOKAZ KAPACITETOM)

Kriptovalute: Burstcoin, SpaceMint

Prednosti:

  • Može se koristiti običan hard disk za rudarenje, ne treba posebna oprema
  • Korištenje hard diska je 30x energetski učinkovitije nego specijalizirani ASIC procesori
  • Veća je stopa decentralizacije u odnosu na PoW sustave
  • Ne mora se kontinuirano nadograđivati oprema – stariji hard diskovi su također dobri za ovaj princip rudarenja
  • Ukoliko korisnik odustane od rudarenja, može obrisati podatke i dalje koristiti te hard diskove u druge svrhe

Nedostaci:

  • Ovaj princip rudarenja je možda trenutno “povoljan”. Što se više kriptovaluta s takvim sustavom pojavi, to će biti sve veća konkurencija između minera. To bi moglo dovesti do porasta cijene hard diskova i pohrane petabajta (PB), možda i zetabajta (ZB) beskorisnih kalkulacija
  • To je relativno nov sustav sa malim udjelom korisnika – sigurnost sustava i dalje nije u potpunosti testirana
  • Može se lako razviti malware (zloćudno program) koji bi koristio prostor na disku korisnika za rudarenje, bez znanja korisnika

Ova konsenzus metoda jest u biti varijanta rudarenja (PoW). PoC algoritam slobodan prostor tvrdog diska (hard disc) na računalu. Slično je konceptu Proof of Space, iako se čini malo naprednijim. Konkretno, PoC zahtjeva da korisnici odvoje velik dio prostora na disku kako bi obavljali rudarenje.

Osnovni razlog nastanka ovog sustava jest da trenutni algoritmi koji se rješavaju tijekom procesa rudarenja su prezahtjevni za prosječna računala. Kod PoW sustava, tj. “standardnog” rudarenja, riješava se algoritam koji nudi rješenja za trenutni blok. Budući da su vremena za rješavanje bloka fiksna (npr. 10 min), obična računala ne mogu riješiti algoritam u tom zadanom vremenu, jednostavno su prespora. Kod PoC, taj proces se odvija unaprijed. Računalo riješava algoritme i rješenja pohranjuje na disk. Kada dolazi do potreba za validacijom, pretražuju se postojeća, pohranjena rješenja čime se potvrđuje blok, odnosno transakcije.

PoC je možda najlakše shvatiti ovim primjerom: Zamislite da ste napunili prostor na disku sa brojevima za lutriju. Nakon što se izvuče dobitna kombinacija, brzo pretražujete disk da li imate pohranjenu tu kombinaciju. Ako je imate, nagrađeni ste kao rudar (miner)Tu kombinaciju također možete ponovno koristi prilikom sljedećeg izvlačenja – kreiranja novog bloka.

Na taj način obična računala mogu sudjelovati u procesu rudarenja, koristeći slobodan prostor računala. Ukoliko netko želi biti konkurentniji, treba kupiti više memorije, koja je relativno jeftina u odnosu na specijalizirane procesore / grafičke kartice.

BYZANTINE FAULT TOLERANCE (BFT)

Kao što je prikazano na slici iznad, bizantski generali su sa svojim dijelovima vojske okružili grad. Generali su različito udaljeni, te moraju slati poruke da bi komunicirali. Moraju jednoglasno odlučiti da li napasti ili ne. Ako jedan ili više generala promijeni odluku te ne napadne, opsada će biti neuspješna.

Kriptovalute: Ripple, Stellar Lumens, Hyperledger, Dispatch

Prednosti:

  • Može podnijeti velik broj zahtjeva, tj. transakcija
  • Mala cijena održavanja
  • Visoko skalabilan sustav

Nedostaci:

  • Centralizacija, potrebno je dopuštenje za pridruženje mreži

BFT se odnosi na poznati problem u distribuiranim sustavima. Odnosi se na situaciju kada imamo pokvarenu elektroničku komponentu, no nepotpunu informaciju o tome koja komponenta je zakazala. To je klasičan problem koji se objašnjava situacijom Bizantskih generala (otuda ime). Nekoliko kriptovaluta je razvilo protokole za konsenzus temeljene na BFT, svaki sa svojim prednostima i nedostacima.

U ovakvom sustavu, svaki “general” (računalo) posjeduje informaciju. Kada generali prime poruku, oni kombiniraju tu poruku sa vlastitom informacijom kako bi pokušali riješiti algoritam. Rješenje algoritma daje generalu informaciju koja mu pomaže u odluci kod postavljenog pitanja. Tako da kada donese odluku o primljenoj poruci, general podijeli odluku sa drugim generalima u sustavu. Konsenzus je postignut na temelju svih odluka donesenih od svakog generala.

Ovaj protokol ima nekoliko varijanti, od kojih su najznačajniji PBFT i FBA. PBFT (eng. Practical Byzantine Fault Tolerance) kod kriptovaluta, a trenutačno ga koristi Hyperledger Fabric.

FBA (eng. Federated Byzantine Agreement) koriste kriptovalute Stellar i Ripple. Kod FBA svaki “general” (validator, node) jest odgovoran za održavanje vlastitog lanca. Kod Ripple su validator pred-odabrani od strane Ripple-a. Kod Stellar-a, bilo tko može biti validator, te sami odlučujete koje validatoru ćete vjerovati.

USMJERENI ACIKLIČKI GRAF (DAG)

Kriptovalute: IOTA, RaiBlocks (NANO), Hashgraph

Prednosti:

  • Visoka skalabilnost, teoretski trenutačne transakcije
  • Niska potrošnja energije – ekološki prihvatljivo
  • Transakcije su bez provizija

Nedostaci:

  • Još uvijek u razvoju, slabo prihvaćena zbog teške implementacije
  • Sigurnost još nije do kraja potvrđena i testirana

DAG (eng. Directed Acyclic Graph) jest novi pristup u izradi sustava kriptovaluta. Da bi razumjeli DAG, zamislite drvo. Drvo se sastoji od niza par velikih grana, koje se dalje račvaju (granaju). Svako račvište je čvor. Grane se račvaju u samo jednom smjeru. Kad se grana račva, ona se više nikada ne može vratit rastom na istu točku račvanja. DAG je graf koji se sastoji od točki (čvorova) koje su povezane u samo jednom smjeru (A -> B no ne i B -> A), i on je aciklički – nikada se ne može vratit na početak ili prethodne točke.
Takva struktura mreže se ponaša potpuno drugačije za razliku od blockchain tehnologije na kojoj počivaju većina kriptovaluta.

Budući da ovakva struktura nema dodirnih točaka sa poznatim blockchainom, skeptično je dočekana. Inicijalno je predstavljena od strane IOTA, koja se pokazala vrlo uspješnom zbog postizanja dotad nemogućeg. Naime, ovakav dizajn sustava omogućava ne samo teoretski neograničenu skalabilnost, već i transakcije bez provizija. Također izbacuje i koncept rudarenja. Je li to najbolji mogući sustav, teško je reći. DAG je još u razvoju, no dosad se pokazao kao vrlo uspješno rješenje problema s kojima se suočava blockchain.

ZAKLJUČAK

Ovdje smo naveli puno različitih sustava kojim se postiže konsenzus kod kriptovaluta. Postoji još puno varijaciji poput Proof of Stake Anonymous (PoSA), Proof of Importance (POI), Proof of Activity (PoA) itd. Teško je reći koji od njih je najbolji, većina su stari tek par godina, te samo s vremenom ćemo vidjeti koji sustav je najbolji za praktičnu primjenu.

Komentiraj

Upišite komentar!
Upišite svoje ime

Ova web-stranica koristi Akismet za zaštitu protiv spama. Saznajte kako se obrađuju podaci komentara.