• предварительная подготовка – на данном этапе назначенный основной узел (лидер), отвечающий также за заказ транзакции, предлагает новый блок, передавая сообщение о предварительной подготовке всем другим узлам (репликам) в сети;
• подготовка – получив сообщение из предыдущей фазы, реплики проверяют предложенный блок и передают сообщение о подготовке всем другим узлам, указывая на свое согласие с предложенным блоком;
• фиксация – когда реплика получает подтверждение от достаточного количества узлов (не менее 2f + 1, где f – максимальное количество неисправных узлов, которое может выдержать система), она передает всем узлам сигнал о своей готовности зафиксировать предложенный блок;
• ответ – после сообщений о фиксации от необходимого количества узлов реплики обновляют свое локальное состояние и отвечают клиенту, подтверждая успешное добавление нового блока в блокчейн.
PBFT разработана для обеспечения высокой отказоустойчивости, что позволяет сети продолжать работать правильно даже при наличии вредоносных или неисправных узлов. PBFT может выдержать до f византийских сбоев (злонамеренных или неисправных узлов) в сети из 3f + 1 узлов. Это означает, что, пока количество неисправных узлов в сети не превышает одной трети, система может достичь консенсуса и сохранить свою целостность.
В PBFT роль основного узла (лидера) распределяется между всеми узлами по кругу. Такая ротация помогает снизить риск компрометации основного узла и гарантирует, что процесс консенсуса остается справедливым и децентрализованным.
Если есть подозрение, что основной узел неисправен или злонамерен, реплики могут инициировать изменение мнения, что подразумевает избрание нового основного узла и перезапуск процесса консенсуса. Данный механизм помогает поддерживать целостность и надежность сети перед лицом враждебного поведения.
Другие механизмы консенсуса: сравнительный обзор
В мире блокчейна и криптовалют было разработано множество механизмов консенсуса, отвечающих различным требованиям сети и условиям использования. В данном разделе представлен сравнительный обзор нескольких известных механизмов консенсуса. Мы рассмотрим их уникальные особенности, достоинства и потенциальные недостатки.
Leased Proof of Stake (LPoS), или арендованное доказательство доли, – это разновидность PoS, когда пользователи могут «сдать в аренду» свою долю узлу, участвующему в процессе консенсуса от их имени. Подобный подход дает членам сети возможность получать вознаграждение без непосредственного участия в процессе консенсуса. LPoS используется на платформе Waves, и его цель – повысить безопасность сети и децентрализацию, позволив большему количеству пользователей вносить свой вклад в процесс майнинга.
Доказательство полномочий (Proof of Authority, PoA) – это механизм консенсуса, применяемый в эксклюзивных блокчейн-сетях, где ограниченному числу предварительно одобренных узлов (валидаторов) разрешено создавать новые блоки и подтверждать транзакции. PoA известен своей высокой масштабируемостью, энергоэффективностью и быстрым проведением транзакций. Однако его критикуют за большую централизацию по сравнению с другими алгоритмами достижения консенсуса, поскольку контроль находится в руках ограниченного числа валидаторов. PoA используется в таких сетях, как VeChain и POA Network.
Доказательство сжигания (Proof of Burn, PoB) – это механизм консенсуса, при котором пользователи «сжигают» определенное количество криптовалюты, переводя ее на адрес без доступа, фактически выводя ее из обращения. Взамен отправители получают право майнить новые блоки или подтверждать транзакции. PoB считается альтернативой PoW, поскольку не так энергозатратен. Однако его критикуют за то, что он способствует расточительному поведению, побуждая пользователей сжигать ценные криптовалюты. PoB можно встретить в таких сетях, как Slimcoin и Counterparty.
Еще одним альтернативным механизмом консенсуса является Proof of Capacity (PoC), или доказательство емкости, который позволяет пользователям добывать новые блоки или подтверждать транзакции на основе объема доступного пространства хранилища на их устройствах. Данный алгоритм более энергоэффективен и экологичен, чем PoW, поскольку не требует интенсивных вычислений. Однако он подвержен централизации, поскольку пользователи с большим объемом памяти могут потенциально доминировать в сети. PoC используется в таких сетях, как Burstcoin и Chia.
Доказательство истекшего времени (Proof of Elapsed Time, PoET) – это механизм консенсуса, разработанный компанией Intel для эксклюзивных блокчейн-сетей. В нем задействована доверенная среда исполнения (Trusted Execution Environment, TEE) для обеспечения справедливой и безопасной системы лотереи, где узлы ждут в течение случайно выбранного периода времени, прежде чем создать новый блок или подтвердить транзакции. PoET разработана как энергоэффективная и масштабируемая система, но ее зависимость от специализированного оборудования (например, Intel SGX) вызвала опасения по поводу потенциальной централизации и уязвимости оборудования. PoET применяется в платформе Hyperledger Sawtooth.
В сфере блокчейна и криптовалют существует множество механизмов консенсуса, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики, достоинства и потенциальные недостатки. Выбор алгоритма зависит от таких факторов, как размер сети, желаемый уровень децентрализации, энергоэффективность и требуемая пропускная способность транзакций. По мере развития технологии могут появиться новые механизмы консенсуса для решения конкретных задач и проблем различных сетей и приложений блокчейна.
Сетевая безопасность: двойное расходование, атаки 51 % и Sybil-атаки
Блокчейн-сети и криптовалюты полагаются на надежные меры безопасности для поддержания доверия, целостности и безотказности. В данном разделе мы обсудим некоторые ключевые проблемы безопасности, с которыми сталкиваются эти сети, включая двойное расходование, атаки 51 % и Sybil-атаки, а также стратегии, применяемые для смягчения их последствий.
Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются цифровые валюты, является риск двойного расходования, когда пользователь тратит цифровой актив более раза. Это может произойти, если человек отправляет одну и ту же транзакцию нескольким получателям, пытаясь потратить один и тот же баланс несколько раз. Для предотвращения двойных трат в большинстве сетей блокчейн используются механизмы консенсуса, такие как PoW или PoS, которые обеспечивают принятие сетью только одной версии истории транзакций. Создавая единый, защищенный от взлома реестр, эти механизмы эффективно устраняют риск двойного расходования средств.
Атака 51 % относится к ситуации, когда отдельный человек или группа злоумышленников получает контроль над более чем 50 % мощности майнинга или стекинга в блокчейне. При таком уровне контроля нарушитель может манипулировать историей транзакций, останавливать новые транзакции или даже совершать двойные траты. Основной защитой от атак 51 % является обеспечение высокого уровня децентрализации сети, что затрудняет и удорожает получение контрольного пакета «акций» одним субъектом. Некоторые блокчейны также используют дополнительные меры безопасности в виде установки контрольных точек.
При атаке вида «Сивилла» (Sybil-атака) злоумышленник создает множество поддельных личностей (или узлов) в блокчейне, чтобы манипулировать процессом принятия решений, нарушить функционирование сети или получить несанкционированный доступ к ресурсам. Подобные атаки представляют собой серьезную проблему для децентрализованных систем, поскольку они могут подорвать механизмы доверия и консенсуса, на которые те полагаются. Для защиты от Sybil-атак применяются различные методы, например требование к узлам выполнять PoW или PoS или использовать систему репутации, которая присваивает узлам баллы доверия на основе их поведения в прошлом.
Поддержание безопасности сети имеет важное значение для блокчейна и криптовалют. Благодаря пониманию потенциальных угроз и принятию соответствующих контрмер эти сети могут обеспечить безопасную, децентрализованную и надежную среду для цифровых транзакций и хранения данных. По мере развития технологий могут возникать новые проблемы безопасности, и для обеспечения устойчивости сетей блокчейн к различным формам атак потребуются постоянные исследования и разработки.
Регулирование криптовалют и майнинг: юридические аспекты
Нормативно-правовая база по всему миру развивается, чтобы решить уникальные проблемы, возникающие по мере распространения криптовалют и технологии блокчейн. В данном разделе мы рассмотрим различные правовые стороны майнинга криптовалют, а также их последствия для майнеров, инвесторов и предприятий, работающих в этой сфере.
Нормативно-правовая база в отношении криптовалют в разных странах сильно различается. Некоторые приняли криптовалюты и технологию блокчейн, ведут активную поддерживающую политику и разрабатывают необходимые нормативные акты, в то время как другие придерживаются более осторожного или даже ограничительного подхода. Для майнеров и предприятий, вовлеченных в криптовалютный сектор, важно понимать и соблюдать соответствующие законы, чтобы избежать возможных проблем и штрафов.
Одним из основных юридических аспектов для майнеров является налогообложение. Многие страны ввели налоговые правила для криптовалют, которые обычно рассматривают вознаграждение за майнинг как налогооблагаемую базу. Майнеры должны декларировать свои доходы от добычи монет и делать соответствующие отчисления государству. Кроме того, когда майнеры продают криптовалюту, они могут облагаться налогом на прибыль, в зависимости от юрисдикции. Майнерам необходимо вести точный учет своей деятельности на рынке и консультироваться со специалистами по налогообложению, чтобы не нарушать местное налоговое законодательство.