Пример представьте, что Анна отправляет 1 биткойн Борису. Эта транзакция записывается в блок, который затем подтверждается множеством других узлов в сети блокчейн. Как только блок подтвержден и добавлен в цепочку, его нельзя изменить.
Если злоумышленник попытается взломать блокчейн и изменить эту транзакцию (например, чтобы сделать так, чтобы Анна отправила 1 биткойн злоумышленнику, а не Борису), ему придется изменить этот блок и каждый последующий блок в цепочке на более чем 50% всех узлов в сети12. Это требует огромных вычислительных ресурсов и практически невозможно с точки зрения логистики и затрат.
Таким образом, благодаря криптографической защите, децентрализации, консенсусу, неизменяемости и прозрачности, блокчейн обеспечивает высокий уровень безопасности, делая мошенничество и взлом практически невозможными.
Однако, были случаи успешных атак 51% на некоторые блокчейн-сети, особенно те, которые имеют меньшую вычислительную мощность по сравнению с крупными блокчейнами, такими как Bitcoin или Ethereum. Вот некоторые примеры:
Ethereum Classic (ETC): В январе 2019 года сеть Ethereum Classic подверглась атаке 51%, в результате которой злоумышленники смогли дважды потратить криптовалюту на сумму около 1,1 миллиона долларов.
Bitcoin Gold (BTG): В мае 2018 года сеть Bitcoin Gold также стала жертвой атаки 51%. Атакующие смогли украсть криптовалюту на сумму более 18 миллионов долларов.
Vertcoin (VTC): В декабре 2018 года сеть Vertcoin подверглась атаке 51%, которая привела к двойной трате криптовалюты.
Эти атаки подчеркивают важность повышения уровня безопасности в блокчейн-сетях, особенно для тех, которые имеют относительно низкую вычислительную мощность. Они также вызывают обсуждения о том, как можно улучшить механизмы консенсуса и другие аспекты безопасности блокчейн, чтобы предотвратить подобные инциденты в будущем.
10 механизмов консенсуса блокчейна
1. Proof of Work (PoW): Этот механизм консенсуса требует от участников (майнеров) выполнение сложных математических задач для добавления нового блока в блокчейн. Это процесс, известный как «майнинг», где майнеры соревнуются в решении этих задач, используя вычислительную мощность своих компьютеров. Каждый раз, когда майнер успешно решает задачу, новый блок добавляется в блокчейн, и майнер получает вознаграждение13 в токенах (например, биткоинах). Этот процесс обеспечивает безопасность и интегрированность транзакций в сети, но также требует значительного количества энергии.
2. Proof of Stake (PoS): В отличие от PoW, механизм PoS позволяет участникам валидировать и подтверждать транзакции на основе количества токенов, которыми они владеют и «ставят» как залог. Чем больше токенов участник «ставит», тем больше его шансы на добавление нового блока в блокчейн. В PoS нет майнинга, и, следовательно, он не требует такого количества энергии, как PoW. Вместо этого, участники с большим количеством токенов выбираются для валидации транзакций и добавления блоков. Это обеспечивает более энергоэффективный и устойчивый метод обеспечения консенсуса в блокчейн.
3. Proof of Activity (PoA): Этот механизм сочетает в себе протоколы PoW и PoS, позволяя участникам как майнить, так и ставить свои токены для валидации блоков. Майнеры соревнуются за майнинг новых блоков в обмен на вознаграждение в токенах. Однако сами блоки не содержат транзакций; это пустые шаблоны с информацией о транзакции и адресом вознаграждения. Этот механизм помогает уменьшить вероятность атаки 51%, так как его структура делает практически невозможным предсказать, какие валидаторы будут подписывать блок в каждой будущей итерации.
4. Proof of Authority (PoA): модель на основе репутации для валидации транзакций и генерации новых блоков. Валидаторы в блокчейне PoA это пользователи, выбранные и одобренные другими участниками сети. PoA требует от валидаторов рисковать своим социальным капиталом, а не только финансовым.
5. Proof of Burn (PoB): Майнеры умышленно и навсегда уничтожают токены, чтобы получить право на майнинг новых блоков. Чем больше токенов сжигает майнер, тем выше вероятность того, что он будет выбран валидатором следующего блока.
6. Proof of Capacity (PoC) / Proof of Space (PoSpace): Использует доступное пространство на жестком диске майнера для определения его прав на майнинг. Чем больше у майнера места для хранения, тем выше вероятность, что он сможет совпадать с требуемым хешем нового блока и получать вознаграждение за майнинг.
7. Proof of Contribution (PoC/PoCo): Основан на специализированных алгоритмах для мониторинга вклада всех активных узлов в сети во время каждого раунда консенсуса. Каждое выполнимое действие может быть назначено определенным порогом доверия.
8. Proof of History (PoH): Работает через встроенную историческую запись, которая доказывает конкретный момент времени, в который произошло каждое событие в блокчейне. Каждый валидатор Solana поддерживает свой внутренний часы, кодируя прохождение времени в простой функции задержки SHA-256.
9. Proof of Importance (PoI): Это разновидность PoS, которая стремится принимать более целостный подход к оценке вклада узла. Вместо того чтобы сосредотачиваться только на требованиях капитала для участия в консенсусе, PoI учитывает дополнительные факторы.
10. Proof of Storage (PoStorage), Proof of Replication (PoRep) & Proof of Spacetime (PoSpacetime): Основан на данных вместо финансового стейкинга. Вероятность выбора узла для майнинга новых блоков определяется объемом данных, который этот узел активно предоставил сети.
Механизмы консенсуса в блокчейне играют критически важную роль:
1. Децентрализация: одной из основных особенностей блокчейна является его децентрализованная природа. В отсутствие центрального органа, который бы решал, какие транзакции являются действительными, необходим механизм, который позволит всем участникам сети прийти к соглашению (консенсусу) относительно состояния блокчейна.
2. Безопасность: механизмы консенсуса предотвращают двойные траты и другие виды мошенничества. Они обеспечивают, чтобы только действительные транзакции были добавлены в блокчейн, делая атаки и манипуляции дорогостоящими и, в большинстве случаев, невыгодными.
3. Согласованность: в децентрализованных системах, где множество участников имеют разные копии данных, механизмы консенсуса гарантируют, что все эти копии остаются синхронизированными и согласованными.
4. Доверие: в традиционных системах доверие базируется на третьих сторонах (например, банках). В блокчейне доверие достигается через криптографию и механизмы консенсуса, что позволяет участникам сети доверять системе без необходимости доверять друг другу.
5. Стимулирование участников: многие механизмы консенсуса, такие как Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS), предоставляют вознаграждения участникам за их вклад в поддержание и безопасность сети.
6. Адаптивность: различные механизмы консенсуса могут быть адаптированы для различных применений и требований. Например, некоторые механизмы могут быть оптимизированы для максимальной производительности, в то время как другие могут сосредотачиваться на экологической эффективности или децентрализации.
7. Инновации: постоянное развитие и исследование в области механизмов консенсуса приводят к созданию новых и улучшенных методов, которые могут решать проблемы и ограничения существующих методов.