Блокчейн — это распределенная система, в которой могут находиться тысячи участников. В отличие от обычных распределенных баз данных, в блокчейне почти всегда отсутствует центральный администратор, который конфигурирует узлы сети, поэтому получается, что архитектура блокчейна не просто распределена, но децентрализована. В связи с этим, актуальной для блокчейна является задача распределенного консенсуса, т.е. способность узлов сети достичь одинаковой точки зрения на журнал транзакций блокчейна в распределенной сети при условии, что произвольные узлы могут «падать» или зависать, руководствуясь лишь общими правилами обработки сообщений в сети.

В любой блокчейн-сети передаются два основных типа сообщений — транзакции и блоки.

Транзакции формируются участниками системы и их алгоритм консенсуса не касается. Например, чтобы инициировать отправку биткойнов, никакого соглашения не нужно, достаточно знать правильный ключ. Блоки, в свою очередь, являются основным продуктом алгоритма консенсуса и определяют, в каком порядке транзакции будут включены в журнал транзакций. Блоки создаются особой категорией узлов сети блокчейна — так называемыми узлами консенсуса. В случае биткойна и других криптовалют эти узлы называют майнерами, активно участвующими в формировании блокчейна, постоянно группируя входящие транзакции в блоки и распространяя их по сети.

Задача распределенного консенсуса не специфична для блокчейнов и имеет хорошо проверенные решения для многих других распределенных систем (например, баз данных NoSQL). Но биткойн и другие блокчейны отличаются от предыдущих наработок условиями работы сети. В обычных алгоритмах «византийского консенсуса» у узлов сети есть «личности», выражаемые через цифровые подписи или сходные криптопримитивы, а сам список узлов известен заранее или меняется редко, но предсказуемо. В биткойн-блокчейне все наоборот. Участники сети не только заранее неизвестны, но и могут свободно подключаться или отключаться от сети. При этом блокчейн, являясь децентрализованной системой, имеет определенные свойства: устойчивость к цензуре (никто не может запретить майнить криптовалюту) и объективность (для определения текущей версии журнала транзакций не нужно доверие неким авторитетным источникам — корень доверия находится в самом блокчейне). Из-за этого обычные алгоритмы «византийского консенсуса» для блокчейна не подходят. Поэтому было предложено множество различных алгоритмов, среди которых выделяются две основные категории: алгоритмы на основе «доказательства работы» (proof-of-work, PoW) и алгоритмы на основе «подтверждения доли» (proof-of-stake, PoS).

Название «доказательство работы» отражает тот факт, что надо совершить вычислительную работу, ожидаемое количество которой измеримо. «Доказательство работы» похоже на цифровые подписи — оно обеспечивает целостность сообщения. Использование PoW для консенсуса, получившее название — консенсус Накамото, который предложил «подписывать» каждый создаваемый блок доказательством работы, сложность которого зависит от общей вычислительной сложности сети биткойна, дает ряд преимуществ:
— во-первых он позволяет решить главный бич анонимных сетей — т.н. «атаку Сибиллы» (создание ряда фейковых узлов для подавления получившимся большинством остальных пользователей), т.к. чтобы обладать мнением в консенсусе Накамото, нужно обладать реальной вычислительной мощностью, которую нельзя подделать, и которая не требует никакой дополнительной аутентификации — она сама по себе привязывает узлы к реальному миру.

— во вторых, доказательства нельзя подделать и «перенести» на другие блоки, что не позволяет майнерам воровать доказательства друг у друга.

— в-третьих, доказательства нельзя заготовить впрок — в каждый блок входит ссылка на предыдущий, поэтому начать работать над доказательством можно только после появления предыдущего блока в сети.

— в-четвертых, доказательства работы обеспечивают честность — награда каждого майнера пропорциональна его вычислительной мощности (хешрейту). Если у майнера есть 10% хешрейта от всей сети, то он будет в среднем создавать 10% блоков и получать 10% награды.

— в-пятых, на создание доказательства тратятся реальные ресурсы, которые в случае биткойна измеряются тысячами долларов в минуту, в связи с чем, у майнеров возникает совершенно новый стимул действовать в рамках протокола — нечестное поведение немедленно лишает их реальных денег.

Доказательства работы используются узлами биткойна для определения состояния системы. Актуальный журнал транзакций определяется как цепочка блоков с наибольшей суммарной сложностью доказательств работы. Майнеры, соответственно, должны искать блок поверх этой цепочки.

В то же время, у консенсуса Накамото есть свойство, которое многими воспринимается как большой недостаток, — для обеспечения безопасности нужно «работать», то есть производить доказательства работы. Вычисления, которые выполняются в рамках PoW, не служат никакой общественно полезной цели.
Помимо этого, майнинг все же подвержен проблеме централизации. Более 70% хешрейта биткойна на данный момент находится в одной стране — Китае. Многие криптовалюты пытаются децентрализовать майнинг за счет использования доказательств работы, которые экономически невыгодно вычислять на специализированном оборудовании, однако с таким подходом возникает другая проблема — если сделать выгодным майнинг биткойнов с помощью домашних компьютеров, то арендовать оборудование для атаки (или создать для нее ботнет) станет существенно дешевле и проще.
Пытаясь решить эти проблемы, сообщество предлагает множество алгоритмов консенсуса, которые не требуют «работы». Самая популярная категория таких алгоритмов основана на доказательствах доли (proof-of-stake, PoS). Доказательство доли похоже на доказательство работы, только вместо совершения определенной работы автор показывает, что у него есть доля в системе (например, в виде ненулевого баланса криптовалюты). Получается, что для майнинга с PoS достаточно «запастись» криптовалютой, после чего просто получать с нее «проценты».

Однако у доказательства доли есть серьезный недостаток в сравнении с PoW: поскольку доказательства доли базируются не на реальном мире (вычислительная мощность), а на чём-то внутри самого блокчейна (баланс криптовалюты), задача построения надежного PoS-алгоритма оказывается нетривиальной.
В простейших вариантах PoS-консенсуса возникают проблемы с базовыми свойствами. Оказывается, что в них самым экономически выгодным поведением является размножение форков блокчейна для повторной траты средств. Были созданы более сложные варианты доказательства доли, без явных дыр в безопасности; такие алгоритмы возвращают в консенсус фактор экономической ответственности за счет обязательного залога, который конфискуется в случае некорректного поведения участника.
У криптографического сообщества все еще остаются сомнения насчет возможности надежных алгоритмов с доказательством доли.
Кроме доказательства доли, блокчейн-энтузиасты экспериментируют и с другими алгоритмами «proof-of-*». Например, Брэм Коэн (Bram Cohen), создатель протокола BitTorrent, недавно предложил использовать для консенсуса в блокчейнах доказательство локального хранения файлов (proof-of-space), то есть заменить вычислительную мощность в PoW на дисковое пространство. Однако по степени зрелости подобные инициативы еще сильнее отстают от алгоритмов доказательства работы, чем proof-of-stake.

Одной из реальных альтернатив вышеуказанным алгоритмам является консенсус на основе авторитета узла (Proof of Authority, PoA) , представляющий собой простую и эффективную форму доказательства доли, подтверждаемой независимыми предварительно отобранными валидаторами (проверяющие эксперты).

Первой предложила подобное решение компания ORACLES NETWORK, согласно мнению которой PoA — это простая и эффективная форма доказательства доли, в которой используется набор «полномочий» — узлов, которым разрешено создавать новые блоки и обеспечивать блокировку.

Основной уровень Oracles NETWORK изначально состоит из двенадцати уважаемых лиц, обеспечивающих безопасность сети. Он разработан как блок-схема общего применения. То есть что можно сделать в сети Ethereum, также можно сделать в сети Oracles. Организации могут быстро и недорого строить другие специализированные сети на базе ORACLES с тем же или другим набором валидаторов, основанных на управлении Oracles Network. Разработчики могут развертывать DApps с использованием сети PoA. Oracles поддерживает транзакции с использованием клиента «PARITY». Первое приложение для реализации PoA — это «мастер ICO». ORACLES предлагает непосредственные варианты использования открытых сетей на основе идентичности PoA — tokensale-кампании, транзакции с недвижимостью и т.п., которые можно опробовать здесь: https://oracles.org/apps

В системе PoA валидатор не обязан удерживать долю в сети, а должен иметь известную и проверенную личность. Стимулирование валидатора к добросовестной и честной работе осуществляется путем вознаграждения за каждый блок, удостоверяемой им сделки. В случае возникновения подозрений в действиях со злым умыслом или в сговоре с другими валидаторами для совершения мошеннических действий либо правонарушений, валидаторы могут быть удалены и заменены. Кроме того, для защиты участников открытой сети от возможных вредоносных действий валидаторов используются существующие юридические гарантии защиты от мошенничества.

В сети ORACLES список валидаторов управляется смарт-контрактом на блокчейн-платформе ETHEREUM, каждый из них должен иметь действующую государственную лицензию нотариуса в Соединенных Штатах Америки. Публичные нотариусы проходят проверку через идентификацию в децентрализованных приложениях (DApps), после чего организуется церемония инициации для получения ключей, позволяющих им защищать сеть. Любая новая специализированная сеть поверх ORACLES NETWORK может использовать одних и тех же валидаторов или иметь своих собственных с любым видом лицензии.

Инициатором сети является т.н. «Церемониймейстер» (Мастер Церемонии), который, используя идентификацию DApp, создает 12 начальных ключей и передает их валидаторам. После этого, валидаторы заменяют исходные ключи новым подмножеством ключей, что позволяет запустить сеть.

Чтобы лучше понять роль валидаторов и механизм консенсуса, смотрите видео-интервью основателя ORACLES NETWORK Игоря Баринова с одним из валидаторов — Джеффом Флауэрсом:

https://youtu.be/5RumGukS8pw

Таким образом, в сети ORACLES консенсус обеспечивается на основе идентификации каждого отдельного валидатора и доверия к независимым и неаффилированным участникам.

Ожидается, что сеть ORACLES будет являться первым шагом к реализации горизонтальной масштабируемости блокчейна, так как его привязка к консенсусу о подтверждении авторитета, а также использование при этом таких протоколов INTERLEDGER как POLKADOT, поможет решить проблемы скорости транзакций, пропускной способности блокчейна и стоимости сетей.

Сеть ORACLES полностью совместима с протоколом ETHEREUM и поддерживает клиент PARITY начиная от версии 1.7. Она поддерживает надежную настройку, управление блокчейна и множество «доказательств идентичности» оракулов, что позволит ей закрыть разрыв между частными и общедоступными сетями и стать моделью для всех открытых сетей, основанных на консенсусе PoA. Этим самым, ORACLES позволит решить проблему дороговизны общественных сетей, а также повышения их скорости и сделать смарт-контрактную платформу дешевле и быстрее, чем ее предшественники, основывающие свою деятельность на консенсусе Proof of Work.

Таким образом, функция создания нескольких сетей, управляемых правилами Proof of Authority, позволит стать решением горизонтальной масштабируемости блокчейна.

Более подробную информацию можно найти здесь :

Сайт — https://oracles.org/