2.2 Алгоритмы консенсуса и их разновидности

Алгоритмы консенсуса – это механизмы, которые позволяют участникам распределенной системы достичь согласия относительно состояния системы без необходимости доверия друг другу. В контексте блокчейна это правила, определяющие, как происходит валидация транзакций и создание новых блоков. Основные алгоритмы консенсуса:

1. Proof of Work (PoW, доказательство работы): Первый и наиболее известный алгоритм консенсуса, используемый в Bitcoin. Участники сети (майнеры) соревнуются в решении сложной математической задачи, требующей значительных вычислительных ресурсов. Первый, кто решает задачу, получает право добавить новый блок в цепочку и вознаграждение в виде новых монет. Преимуществом PoW является высокая безопасность, но к недостаткам относятся большое энергопотребление и относительная медленность транзакций.

2. Proof of Stake (PoS, доказательство владения): Альтернативный алгоритм, где право создания нового блока зависит от количества криптовалюты, которой владеет участник (валидатор). Чем больше криптовалюты у валидатора, тем выше его шансы на создание блока. PoS более энергоэффективен, чем PoW, и обеспечивает более высокую скорость транзакций. Ethereum перешел с PoW на PoS в рамках обновления Ethereum 2.0.

3. Delegated Proof of Stake (DPoS, делегированное доказательство владения): Модификация PoS, где право создания блоков передается ограниченному числу делегатов, выбранных голосованием держателей токенов. DPoS обеспечивает более высокую скорость транзакций и масштабируемость. Используется в таких блокчейнах, как EOS и Tron.

4. Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT): Алгоритм, обеспечивающий устойчивость системы к ошибкам и злонамеренным действиям отдельных узлов. PBFT требует, чтобы большинство узлов (обычно 2/3 + 1) пришли к согласию о состоянии системы. Используется в корпоративных блокчейнах, таких как Hyperledger Fabric.

5. Proof of Authority (PoA, доказательство авторитета): В этом алгоритме право создания блоков предоставляется заранее выбранным узлам (авторитетам), которые должны подтвердить свою личность. PoA эффективен в закрытых блокчейнах, где важна контролируемость процессов.

6. Proof of Burn (PoB, доказательство сжигания): Участники "сжигают" часть своих монет, отправляя их на адрес, с которого их невозможно потратить. В обмен они получают право на создание блоков. Чем больше монет "сожжено", тем выше вероятность выбора.

7. Proof of Capacity (PoC, доказательство емкости): Участники выделяют пространство на жестких дисках вместо использования вычислительной мощности. Чем больше выделено пространства, тем выше шансы на создание блока.

Выбор алгоритма консенсуса зависит от целей и задач конкретного блокчейн-проекта, требуемого уровня безопасности, пропускной способности сети и других факторов.

2.3 Процесс майнинга и его роль в функционировании криптовалютной сети

Майнинг (от англ. mining – «добыча полезных ископаемых») – это процесс, посредством которого в блокчейнах с алгоритмом консенсуса Proof of Work (PoW) происходит валидация транзакций и создание новых блоков. Роль майнинга в криптовалютной сети многогранна и включает следующие аспекты:

1. Валидация транзакций: Майнеры собирают транзакции из общего пула и проверяют их на соответствие правилам сети (наличие достаточного баланса, корректность подписи и т.д.).

2. Создание новых блоков: После валидации транзакций майнеры группируют их в блоки и пытаются найти такое значение параметра nonce (число, используемое один раз), при котором хеш блока будет соответствовать определенным требованиям (обычно иметь определенное количество нулей в начале). Этот процесс требует перебора множества вариантов и значительных вычислительных ресурсов.