Вступ

Біткоін представив світу перший універсальний механізм консенсусу в 2009 році. Це започаткувало початок нової ери, однак його ексцесивне енергоспоживання створило проблему, змусивши розробників шукати більш життєздатні рішення для недоліків механізмів, таких як механізм Підтвердження Власності (PoS), механізм консенсусу Делегованого Підтвердження Власності (DPoS) та новіші рішення, які називають механізм консенсусу Простору-Часу, який поєднує найкраще з механізму Простору та механізму Часу.

Що таке Proof of Space (PoSpace)?

Proof-of-Space є механізмом консенсусу на основі доказів, який вимагає від учасника довести, що він зарезервував визначену кількість простору для зберігання та що простір заповнений даними, визначеними мережею. Це можна здійснити за допомогою хеш-функції для відображення даних на короткий вихід, відомий як «Зобов'язання».

Після відображення учасник надсилає короткий вихід в мережу як доказ свого зарезервованого простору для зберігання. Після отримання доказу мережа може попросити учасника про частину даних, пов'язаних з їх зобов'язанням. Учасник надасть це зобов'язання протягом певного періоду, щоб довести свою чесність або активність.

Що таке доказ часу (PoT)?

Proof-of-Time (PoT) - децентралізований алгоритм консенсусу, який вибирає валідаторів згідно з їхніми рейтинговими балами та фіксованими ставками. Рейтинговий бал - це число, яке надається кожному валідатору алгоритмом мережі, щоб показати, наскільки точно валідатор перевірив попередні дані. Він також включає відгуки інших валідаторів про їх взаємодію з валідатором.

Однак, фіксований вклад - це метод вкладення, який зобов'язує кожного валідатора вкласти однакову кількість власного токена платформи, щоб приєднатися до процесу консенсусу. Хоча схожий, він відрізняється від механізму Proof-of-Stake (PoS), який дозволяє валідаторам вкласти великі суми токенів платформи для участі в процесі консенсусу.

З доказом часу (PoT) консенсусу, будь-який вузол може стати валідатором, якщо він вкладає необхідну кількість токенів і має хороший рейтинг. Це можливо завдяки функції перевірки затримки (VDF), яка випадковим чином вибирає пропонентів блоків, відомих як часові виборці, та підтверджувачів блоків, відомих як часові вузли.

Наостанок, хоча всі вузли мають однакові ставки токенів, функція перевірки затримки (VDF) віддає перевагу вузлам з вищими рейтинговими балами для запропонування або підтвердження блоків.

Що таке Proof-of-Space-Time (PoST)?

Механізм згоди Proof-of-Space-Time (PoST) є новим концептом, який поєднує як механізм Proof-of-Space (PoSpace), так і Proof-of-time (PoT), щоб створити алгоритм згоди, який дозволяє учасникам мережі довести, що вони зарезервували певну кількість простору для зберігання на визначений період часу, майже не використовуючи обчислювальну та електричну потужність.

Це було розроблено для створення екологічно чистих та масштабованих децентралізованих мереж, використовуючи простір зберігання як ресурс. Це значно протистоїть консенсусу Proof-of-Work (PoW), який ґрунтується на вирішенні криптографічних головоломок, що споживають велику кількість електрики та обчислювальної потужності.

Нарешті, доказ-простір-час (PoST) може налаштовувати складність доказу, змінюючи тривалість зберігання замість підвищення обчислювальних вимог, що підвищує безпеку мережі без необхідності споживати більше енергії. Зосереджуючись на зберіганні, доказ-простір-час (PoST) зменшує витрати на операції мережі, зменшує негативний вплив на навколишнє середовище та створює більш децентралізовану мережу.

Як працює доказ простору-часу (PoST)?

Для участі в мережі PoST вузол спочатку має створити великий набір даних на диску, який називається "Plot". Створений Plot складається з криптографічних доказів, побудованих на загальнодоступних параметрах, відомих як виклики. Мережа регулярно оновлює виклики, щоб забезпечити активність плотів і не допустити їх створення і відкидання.

Після того, як вузол створений, наступним кроком є створення нових блоків у мережі. Для цього вузол повинен надати доказ того, що він зберігав ділянку протягом певного періоду часу, відомого як епоха. Цей доказ є частиною сюжету, створеного раніше, який відповідає поточному виклику мережі.

Після того, як доказ надано, мережа перевіряє його, переконуючись, що він відповідає поставленому виклику та попереднім доказам, надісланим тим самим вузлом. Таким чином, мережа гарантує, що вузли не змінюють і не видаляють свої ділянки протягом кожної епохи.

Нарешті, вузол, який може найшвидше та найточніше надати докази, отримує право виробляти наступний блок та отримувати винагороду.

Переваги доказу простору-часу (PoST)

Комбінація зберігання та часу надає консенсусу Proof-of-Space-Time кілька переваг, які є дуже корисними для мереж, які використовують цей консенсус, а також для користувачів самої мережі. Деякі з цих переваг включають:

Економічна ефективність

Припускаючи, що вартість значно залежить від місткості, насправді вона пов'язана з тривалістю використання зберігання. Надаючи доказ, що зарезервоване місце не піддається втручанню протягом певного періоду, PoST забезпечує регулярне використання зберігання, значно зменшуючи вартість.

Енергоефективність

Незважаючи на доказ роботи згоди, який споживає багато енергії під час видобутку, доказ просторово-часової згоди споживає значно менше енергії. Він більше покладається на простір диска та доказ, ніж на обчислювальну потужність та видобуток.

Децентралізація

Консенсус Proof-of-Space-Time може залишатися дійсно децентралізованим, на відміну від консенсусу Proof-of-Stake. Це можливо завдяки механізмам, які дозволяють користувачам брати участь у наданні простору для зберігання, а не вкладати великі суми токенів мережі, як у випадку з механізмом Proof-of-Stake.

З системою PoST зберігання є ресурсом і використовується замість фінансових інвестицій. Це забезпечує, що кожен учасник може активно брати участь в мережі, оскільки жодна конкретна група чи учасник не може домінувати в операціях мережі.

Безпека

Консенсус Proof-of-Space-Time має подвійну систему безпеки, яка забезпечує участь в мережі лише вузлів, що відповідають вимогам простору та часу. Це обмежує можливість недоброчесної гри потенційно поганих вузлів та зменшує можливість атак на мережу.

Блокчейни, що використовують алгоритм підтвердження простору-часу

Незважаючи на те, що це ще новий концепт, кілька проєктів вже прийняли механізм консенсусу доказу простору-часу. Деякі з цих проектів включають:

Мережа Chia

Джерело: Чія

Об'єкт Мережа Chiaє платіжною системою De-Fi, створеною для зменшення витрат на транзакції та покращення ефективності мережевих транзакцій. Протокол використовує власну мову програмування розумного контракту під назвою Chialisp, яка є перевіреною, безпечною та прозорою. Вона також допомагає створювати нові криптографічні інструменти для підвищення безпеки її розумного контракту.

Замість того, щоб використовувати механізм, який покладається на токени або майнінг, мережа Chia покладається на апаратне забезпечення комп'ютерного зберігання даних через механізм консенсусу Proof of Space-Time. Мережеві фермери отримують винагороду у вигляді токена Chia, виділяючи частину свого жорсткого диска для зберігання випадкових даних, які називаються ділянками.

Після створення мережа генерує завдання, отримане з попередніх блоків, і надсилає його фермерам для пошуку на їх зарезервованому сховищі (плотах). Коли завдання знайдено і мережа сповіщена, його передають учаснику, якого називають «Timelord», який потім виконує обчислення на основі даних, наданих фермером.

За допомогою консенсусу Proof of Space-Time вона може надавати послуги, такі як Атомний Своп, Відновлювані Гаманці, Авторизовані Платежі, Гаманці з обмеженим рахунком, Ескуроу Clawback та Повільний Паперовий Гаманець.

Filecoin

Джерело: Супра

FilecoinЦе мережа на основі блокчейн, призначена для децентралізованого зберігання даних. Платформа дозволяє користувачам працювати з вузлами Lotus через свої комп'ютери. Ці вузли надають функції децентралізованого зберігання для мережі та дозволяють користувачам майнити токени Filecoin за допомогою методу консенсусу доказу простору-часу.

На Filecoin для доведення того, що провайдери зберігання постійно надають зберігання, використовується консенсус доказу простору-часу. Угоди укладаються між клієнтами та провайдерами зберігання для надання зберігання на зазначений період від 180 до 540 днів.

Протягом зазначених періодів постачальники сховищ повинні постійно доводити, що дані, якими вони володіють, є доступними та незмінними. Платформа має випробувальний період, коли кожен сектор зберігання 32 або 64 гігабайт перевіряється раз на 24 години.

Кожний період підтвердження розбивається на 48 30-хвилинних строків, які залишаються окремими один від одного. Простір для зберігання потім групується на розділи, які завжди перевіряються протягом того самого строку підтвердження.

Доказ-часу-простору (PoST) проти іншого механізму консенсусу

Build на існуючій консенсусі Proof of Space (PoSpace) і поєднання з ним консенсусу Proof of Time (PoT), Proof-of-Space-Time (PoST) покращує безпеку та ефективність мережі. Це надає консенсусу певні переваги перед іншими механізмами консенсусу, такими як Proof-of-Work (PoW), Proof-of-Stake (PoS) та Proof-of-Capacity.

Proof-of-Work (PoW) Проти Proof-of-Space-Time (PoST)

Доказ роботи - це механізм консенсусу, який використовується Bitcoin. Він перевіряє та додає нові блоки, розв'язуючи складні математичні рівняння. Хоча відомий своєю безпекою, він також відомий своєю високою енергоспоживаністю та потребою у високоефективному обчислювальному обладнанні.

Proof-of-Space-Time (PoST), однак, є механізмом, який пишається своєю екологічною безпечністю та низьким споживанням енергії. Замість того, щоб акцентувати увагу на високопродуктивних обчисленнях, таких як Proof-of-work (PoW), Proof-of-Space-Time (PoST) ґрунтується на виділенні простору для зберігання учасниками протягом визначеного періоду.

Завдяки цим можливостям Proof-of-Space-Time (PoST) може зберігати більше енергії та дозволяє паралельне створення та перевірку блоків, підвищуючи масштабованість. Нарешті, на відміну від PoW, який працює за принципом "перший прийшов, перший обслужений" та доступний лише майнерам з передовим обладнанням, PoST є справедливим та дозволяє всім вузлам створювати блоки без їхнього рівня ресурсів або впливу.

Доказ часового і просторового простору (PoST) проти доказу власності (PoS)

Доказ вільного простору-часу (PoST) та Доказ роботи з вкладом (PoS)механізми консенсусу похвалюються зменшеними рівнями споживання енергії, але відрізняються у створенні та підтвердженні блоків. Консенсус PoS фокусується на кількості монет, яку у користувача є та яку він ставить у мережу, тоді як PoST призначений для винагородження учасників за зберігання даних в блокчейні.

Хоча обидва механізми є екологічно чистими, консенсус на основі Proof-of-Stake може стати централізованим і втратити свою систему бездозвільності. Це стається через те, що платформа повністю залежить від свого токену, дозволяючи користувачам з більшими токенами мати більше впливу на процес прийняття рішень в мережі. Однак з Proof-of-Space-Time учасники ставлять у валідацію та створення блоків власне простір для зберігання.

Proof-of-Space-Time (PoST) Проти Proof-of-Capacity

Доказ-заємність та доказ-простір-часу мають схожі атрибути, причому обидва механізми залежать від використання простору зберігання для підтвердження блоків. Однак, на відміну від PoST, згода Доказ-заємність дозволяє вузлам в мережі використовувати порожні простори на своєму жорсткому диску для видобутку токенів мережі. Це дозволяє користувачам зберігати список можливих рішень на жорсткому диску свого пристрою перед початком процесу видобутку.

Це дає користувачам з більшим простором для зберігання можливих рішень, що дозволяє їм краще шанси відповідати вимаганому значенню хешу, що призводить до більшої кількості можливостей для добування та отримання винагород.

Висновок

Консенсус доказу простору-часу вводить нову еру механізмів консенсусу блокчейну, які забезпечують безпеку та ефективне використання обмежених ресурсів. Його поєднання Простору та Часу забезпечує підвищену децентралізацію, що сприяє більшому поширенню механізму.