Der Nakamoto-Konsens ist der Name des erstes Konsenssystem für Kryptowährungen generiert, dessen Name von seinem Schöpfer Satoshi Nakamoto abgeleitet ist, der auch Bitcoin entwickelt hat.
Dieses System ermöglicht den Betrieb von Bitcoin und vereint als Konsenssystem eine Reihe grundlegender Funktionen, um den Einsatz und Betrieb dieser Kryptowährung zu ermöglichen.
Was ist der Nakamoto-Konsens?
Der Nakamoto-Konsens ist eigentlich die Vereinigung verschiedener Algorithmen, die in ihrer Gesamtheit die Funktion von Bitcoin ermöglichen dezentrales Netzwerk, das auf einem P2P-Kommunikationsprotokoll basiert, ein Mining-System zur Generierung von Kryptowährungen, zur Validierung von Vorgängen und zur Erstellung einer Historie von Vorgängen innerhalb des Netzwerks.
Daher umfasst der Nakamoto-Konsens im Wesentlichen Folgendes:
- El Proof of Work (PoW)-Algorithmus, gilt als der erste Konsensalgorithmus basierend auf einem Arbeitsnachweis mit einem damit verbundenen Rechenaufwand.
- Un P2P-Kommunikationssystem. Ursprünglich, Bitcoin verwendete ein auf dem Protokoll basierendes System Kademlia, aber derzeit hat es sich weiterentwickelt und verwendet ein vom Gossip Protocol abgeleitetes System.
- Eine Reihe von Regeln, die sich auf die Arbeitsvalidierung konzentrieren wird von den Minern durchgeführt, die Teil des P2P-Netzwerks sind. Diese Regeln müssen Miner einhalten, damit ihre Arbeit vom Knotennetzwerk akzeptiert wird. Die Knoten sind verpflichtet, diese Arbeit zu validieren. Jeder Block, der außerhalb dieser Regeln liegt, wird verworfen. Die Idee besteht darin, dass alle Knoten die gleichen Regeln verwalten und durchsetzen, wodurch ein Konsens über die Geschichte entsteht und die Bildung eines Netzwerks mit Widerstand gegen byzantinische Angriffe (BFT) ermöglicht wird.
Auf diese Weise ist der Nakamoto-Konsens dafür verantwortlich, Bitcoin mit den notwendigen Funktionen und Fähigkeiten auszustatten, damit es dezentral und sicher funktionieren kann.
Wie der Nakamoto-Konsens funktioniert
Lassen Sie uns nun ein wenig analysieren, wie der Nakamoto-Konsens funktioniert, beginnend mit seinem grundlegendsten Punkt: der Beginn der Generierung eines Blocks für das Netzwerk.
Wenn Bitcoin sich darauf vorbereitet, einen neuen Block zu generieren, kommuniziert das Netzwerk dieses Ereignis durch eine Nachricht weist die Miner an, mit der Generierung eines neuen Blocks zu beginnen, unter Berücksichtigung des Schwierigkeitsgrades des Netzwerks und des Ziels.
Zu diesem Zeitpunkt wissen die Knoten und Miner, dass die Schwierigkeitsgrad und Ziel Dabei handelt es sich um Elemente, die Teil der Blockvalidierungsregeln im Nakamoto-Konsens sind. Tatsächlich müssen diese Werte berücksichtigt werden, wenn ein neuer Block für das Netzwerk generiert wird.
Zu diesem Zeitpunkt verfügen die Miner bereits über die notwendigen Elemente, um ihre Arbeit mit dem PoW-Algorithmus zu beginnen. Während ihrer Arbeit organisieren sie die zu validierenden Transaktionen innerhalb des Blocks und tun dies parallel dazu Erzeugen von SHA256-Hashes, die dem vom Netzwerk vorgegebenen Ziel entsprechen muss.
Wenn du deine Arbeit beendest, Miner erstellen den Block, indem sie die Generierungsregeln einhalten und übermitteln Sie es an das Netzwerk, damit die Knoten es überprüfen können.
Erst wenn der Block verifiziert ist, wird er zur Kopie der Blockchain des Knotens hinzugefügt und eine Nachricht wird an den Rest des Netzwerks gesendet, die angibt, dass ein neuer Block zusammen mit einer Reihe von hinzugefügt wurde Metadaten, die dem Rest des Netzwerks bei der Überprüfung helfen dass die Generierungsdaten dieses Blocks verfügbar sind und dieser Block somit einzeln neu erstellt und validiert werden kann.
Der Blockauswahlprozess
Jetzt ist die Blockauswahl dank der Einhaltung einer Reihe von Regeln möglich.
Die erste Regel zur Auswahl eines gültigen Blocks ist im Grunde ein Rennen. Nur von der Gruppe der Miner innerhalb des Netzwerks derjenige, der einen Block abschließt, der das Ziel erreicht Der vom Netzwerk angegebene Betrag wird der Gewinner des Rennens sein. Die Auszeichnung? Geben Sie den Block aus, damit er der Blockchain hinzugefügt werden kann, und beanspruchen Sie dadurch die Provisionen und die Münzbasis des Blocks.
Dieses Ergebnis gilt jedoch nur, wenn die zweite Regel erfüllt ist: Der Block wird nur hinzugefügt, wenn er innerhalb der längsten Kette erfüllt ist. Jedes Mal, wenn ein Block ausgegeben und validiert wird, wird er der Blockchain hinzugefügt, wodurch das Netzwerk wächst.
Wenn das Bitcoin-Netzwerk beispielsweise eine Höhe von 663.700 Blöcken hat und zufällig ein neuer Block generiert und validiert wird, hat das Netzwerk eine Höhe von 663.701 Blöcken.
Aber es gibt ein Problem. Das Netzwerk ist dezentralisiert, es gibt Tausende von Knoten und Minern, die alle parallel arbeiten. Daher kann es vorkommen, dass ein Teil des Netzwerks die gleiche Höhe hat (663.699 Blöcke) und der andere eine andere Höhe (663.700 Blöcke). In diesem Punkt sind die Regeln des Nakamoto-Konsenses sehr klar: Das längste Netzwerk gewinnt, also ist der Miner, der seine Arbeit im Netzwerk mit einer Höhe von 663.700 Blöcken geleistet hat, derjenige, der seinen Block tatsächlich zum Netzwerk hinzufügen und die Belohnung beanspruchen kann.
Diese Regel der „längsten Kette“ gilt nicht nur für Miner und ihre Arbeit, sondern auch für Knoten und deren Synchronisierung zur Konsensgenerierung. Wenn die Knoten einen Hard Fork des Netzwerks erkennen, bei dem es zwei Netzwerke mit unterschiedlichen Höhen und Historien gibt, entscheiden die Netzwerkknoten darüber Behalten Sie diejenige mit der größten Höhe und daher einer bestätigteren Historie und einem größeren Rechenpotenzial. Auf diese Weise erhält das Netzwerk einen Konsens darüber aufrecht, welche Geschichte verfolgt und geschützt werden soll.
Andererseits stellen die Validierungsregeln sicher, dass die vorgeschlagenen Blöcke alle für den PoW-Algorithmus erforderlichen Anforderungen erfüllen. Das heißt, Der Block muss über die Daten und einen gültigen Hash verfügen, sonst wird es abgelehnt.
Mit diesen einfachen Regeln schützt der Nakamoto-Konsens nicht nur die Netzwerkhistorie, sondern kümmert sich auch darum Löschen Sie die möglicherweise manipulierten Historien oder die nicht den für das ordnungsgemäße Funktionieren von Bitcoin erforderlichen Standards entsprechen.
Anreize und Knappheit
Darüber hinaus basiert der Nakamoto-Konsens auf zwei Schlüsselkonzepten: dem Anreize und Mangel.
Der erste von ihnen hält die Mining-Aktivität im Netzwerk aufrecht, da es die Anreize sind, die die Arbeit der Miner durch das Netzwerk vorantreiben Provisionen und Blockprämien.
Das zweite Konzept belastet diese Anreize: Knappheit. Bitcoin ist deflationär, mit a maximale Ausgabe von 21 Millionen Münzen. Dies führt zu begrenzten Anreizen und monetären Emissionen, was die Wertschätzung dieser Ressourcen erhöht. Daher streben Miner danach, die größtmögliche Menge an Rechenleistung anzusammeln, um die größtmöglichen Erträge aus dem Netzwerk zu erzielen und es somit abzuschirmen.
Dabei wendet Bitcoin ein deflationäres System an, das rErgibt etwa alle 4 Jahre Blockbelohnungen, wie wir es kennen Halbierung. So stieg die Blockbelohnung von Bitcoin in den ersten vier Jahren von 4 BTC auf 50 und liegt derzeit bei 25 BTC.
Die Emissionsreduzierung und die enorme angesammelte Rechenleistung sind dafür verantwortlich, dass der Nakamoto-Konsens robuster und die Netzwerksicherheit stärker denn je ist.
Nakamoto-Konsens über Bitcoin hinaus
Der Nakamoto-Konsens gilt als der erste Konsensalgorithmus, der eine bieten kann vollständige byzantinische Fehlertoleranz auf eine dezentrale digitale Währung angewendet. Eine solche Errungenschaft blieb nicht unbemerkt, nicht nur in der Computerwelt, sondern auch bei der Entwicklung neuer Kryptowährungsprojekte.
So wurde der Nakamoto-Konsens in anderen Projekten repliziert, beispielsweise Litecoin und sogar er selbst Ethereum, das den Nakamoto-Konsens in seiner PoW-Implementierung verwendet hat und derzeit eine modifizierte Version in seiner Implementierung verwendet Nachweis des Einsatzes.
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