7 лучших блокчейн-протоколов, которые нужно знать сегодня

В 2023 году мировой рынок блокчейн-технологий оценивался примерно в 10 миллиардов долларов США, и ожидается, что его среднегодовой темп роста (CAGR) в период с 2023 по 2030 год составит 67.3%. Этот рост свидетельствует о важности понимания необходимых для понимания блокчейн-протоколов, которые способствуют их внедрению в различных отраслях — от финансов до здравоохранения.

Протоколы блокчейна — это основополагающие структуры, определяющие работу сети блокчейнов, включая её безопасность, масштабируемость и функциональность. Они устанавливают правила проверки транзакций, поддержания консенсуса между узлами и обеспечения общей целостности децентрализованной системы.

В этой статье подробно объясняются необходимые для изучения протоколы блокчейна, которые формируют будущее децентрализованных технологий. 

Основные выводы

• Протоколы блокчейна — это основополагающие правила, определяющие, как проверяются транзакции, обеспечивается безопасность и достигается консенсус в сети блокчейна.

• Различные протоколы блокчейнов используют различные механизмы консенсуса, такие как Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Proof of History (PoH) и Proof of Staked Authority (PoSA).

• Каждый протокол имеет определенные преимущества, такие как энергоэффективность, масштабируемость или компромиссы в области безопасности.

• Экологические проблемы и конфиденциальность данных являются важными факторами, которые следует учитывать при разработке блокчейн-протоколов, поскольку они подчеркивают важность повышения устойчивости и конфиденциальности.

Что такое протоколы блокчейна?

Источник: Freepik

Протоколы блокчейна представляют собой набор правил и стандартов, определяющих порядок передачи, защиты и проверки данных в сети блокчейна. Эти протоколы обеспечивают целостность, безопасность и эффективность транзакций, сохраняя при этом децентрализованную природу технологии блокчейна. 

Каждый протокол блокчейна служит основой конкретной сети блокчейнов, определяя ее структуру, механизмы консенсуса, управление и процессы обмена данными.

Почему протоколы блокчейна так важны?

Протоколы блокчейна имеют решающее значение для функционирования и развития технологии блокчейн по нескольким причинам:

• Безопасность.: Протоколы определяют, как проверяются и защищаются транзакции, обеспечивая доверие к децентрализованной системе без центрального органа.

• Масштабируемость: По мере роста внедрения блокчейна протоколы играют важную роль, позволяя сетям обрабатывать больше транзакций без ущерба для скорости или эффективности.

• Взаимодействие: При наличии множества сетей блокчейнов протоколы играют важнейшую роль в обеспечении возможности взаимодействия и совместной работы различных сетей.

• Инновации: Многие инновации блокчейна, такие как смарт-контракты и децентрализованных финансов (DeFi), построены на фундаментальных структурах, определенных протоколами блокчейна.

Типы блокчейн-сетей

Источник: Freepik

Вот некоторые типы сетей блокчейнов:

• Общественные блокировки: Это децентрализованные и открытые сети, где любой может участвовать в процессе достижения консенсуса, например, Bitcoin и Ethereum. Они обеспечивают прозрачность и неизменность, но могут сталкиваться с проблемами масштабируемости.

• Частные блочные цепи: Частные блокчейны, управляемые одной организацией, ограничивают участие и предлагают повышенную конфиденциальность и контроль над данными, обычно используемые в корпоративных решениях.

• Блокчейны консорциума: Эти блокчейны управляются группой организаций, обеспечивая баланс между децентрализацией и конфиденциальностью, часто используются в таких отраслях, как финансы и управление цепочками поставок.

• Гибридные блокчейны: Эти сети сочетают в себе элементы как публичных, так и частных блокчейнов, обеспечивая гибкость, позволяя общественности участвовать в обеспечении прозрачности, сохраняя при этом конфиденциальные данные.

Ключевые термины в протоколах блокчейна

Источник: Freepik

Механизмы консенсуса

Механизмы консенсуса — это методы, используемые сетями блокчейн для достижения согласия между распределенными узлами относительно действительности транзакций.

Nodes

Это отдельные устройства или компьютеры, которые хранят и проверяют транзакции в сети блокчейна. Узлы играют важнейшую роль в поддержании децентрализации и обеспечении консенсуса в сети.

Смарт-контракты

Смарт-контракты — это самоисполняющиеся контракты с заранее определенными условиями, закодированными в блокчейне. После выполнения условий контракт автоматически исполняется, что снижает необходимость в посредниках. Ethereum является пионером в области функциональности смарт-контрактов.

Лексемы

Токены — это цифровые активы, созданные на основе блокчейна, которые могут представлять различные вещи, такие как валюта, активы или утилитарность в сети. Существует два основных типа токенов:

• Взаимозаменяемые жетоны: Идентичные и взаимозаменяемые токены, такие как криптовалюты (например, Bitcoin, Ethereum).

• Не взаимозаменяемые токены (NFT): Уникальные цифровые активы, которые представляют собой право собственности или права на определенный предмет, например, произведения искусства или предметы коллекционирования.

7 протоколов блокчейна, которые нужно знать

Источник: Ledger Academy

Вот семь лучших блокчейн-протоколов, которые обязательно нужно знать:

1. Доказательство работы

Биткойн использует протокол блокчейна, известный как Proof of Work (PoW). В этой системе майнеры соревнуются в решении сложных криптографических задач , и тот, кто первым решит задачу, получает право добавить новый блок транзакций в блокчейн.

Этот процесс требует значительных вычислительных мощностей и энергии, но он обеспечивает безопасность и целостность сети, затрудняя манипулирование ею.

Одна из главных проблем Биткоина — масштабируемость. Сеть может обрабатывать лишь около 7 транзакций в секунду (TPS), что значительно медленнее, чем у других блокчейн-сетей. Это ограничение обусловлено:

• Размер блока: Каждый блок Bitcoin ограничен размером 1 МБ, что ограничивает количество транзакций на блок.

• Операционные издержки: По мере роста использования сети растут и комиссии за транзакции, что делает Bitcoin менее удобным для повседневных транзакций.

Были предприняты усилия по улучшению масштабируемости, включая разработку Lightning Network — решения второго уровня, которое обеспечивает более быстрые и дешевые транзакции вне сети, сохраняя при этом безопасность основной сети Bitcoin.

2. Доказательство кола

Изначально Ethereum работал на основе механизма консенсуса Proof of Work (PoW) , аналогичного Bitcoin. Однако высокое энергопотребление PoW и ограниченная масштабируемость привели к переходу на Proof of Stake (PoS) с запуском Ethereum 2.0.

В Ethereum 2.0 (также известном как Merge) PoS заменил PoW для повышения эффективности. Теперь валидаторы обеспечивают безопасность сети, стейкая Ether (ETH), что значительно снижает энергопотребление и повышает масштабируемость сети. Этот переход позволяет Ethereum поддерживать до 100 000 транзакций в секунду благодаря будущим обновлениям, таким как шардинг.

Система PoS способствует более децентрализованному участию, снижая требования к оборудованию для запуска узлов и предлагая вознаграждения валидаторам. Ethereum 2.0 повышает безопасность, затрудняя злоумышленникам взлом сети, поскольку для этого потребуется контролировать значительную часть застейканных ETH.

3. Доказательство наличия полномочий

Binance Smart Chain (BSC), разработанный для параллельной работы с Binance Chain, использует уникальный механизм консенсуса, известный как Proof of Staked Authority (PoSA), который сочетает в себе элементы Proof of Stake (PoS) и Proof of Authority (PoA). 

BSC позволяет пользователям создавать децентрализованные приложения (dApps) и смарт-контракты, используя преимущества высокой пропускной способности и быстрой обработки транзакций Binance. Вот как работает PoSA:

• Validators: Для создания блоков выбирается ограниченное количество валидаторов (21). Выбор валидаторов осуществляется на основе их стейкинга BNB (Binance Coin) и репутации в сети.

• Эффективность: PoSA обеспечивает более быстрое время формирования блока (около 3 секунд) и более низкие транзакционные издержки по сравнению с исходным Proof of Work (PoW) Ethereum.

• Проблемы централизации: Одним из замечаний к PoSA BSC является относительно небольшое количество валидаторов, что может привести к рискам централизации по сравнению с более децентрализованными сетями, такими как Ethereum.

4. Делегированное доказательство доли (DPoS) 

Делегированное доказательство доли владения (DPoS) — это блокчейн-протокол, разработанный для повышения масштабируемости и производительности блокчейн-сетей. Разработанный Дэном Ларимером, DPoS используется такими платформами, как EOS, TRON и Steem. В DPoS пользователи голосуют за небольшую группу доверенных валидаторов, или производителей блоков, для обеспечения безопасности сети, делая её более демократичной и эффективной.

Вместо тысяч отдельных узлов сети DPoS выбирают ограниченное количество валидаторов для создания блоков и проверки транзакций. Это снижает общее энергопотребление и обеспечивает более высокую скорость транзакций. DPoS обеспечивает высокую пропускную способность: такие сети, как EOS, обрабатывают до 4,000 транзакций в секунду (TPS).

Хотя DPoS более эффективен, его иногда критикуют за потенциальные риски централизации, поскольку власть сосредоточена в руках небольшого числа производителей блоков. DPoS часто используется в блокчейн-сетях, где скорость и масштабируемость важнее полной децентрализации, предлагая баланс между эффективностью и демократическим управлением.

5. Доказательство сжигания (PoB)

Доказательство сжигания (PoB) — это протокол, в котором участники «сжигают» или уничтожают часть своей криптовалюты, чтобы получить право на майнинг новых блоков. Сжигание монет уменьшает их оборотное предложение, повышая ценность оставшихся токенов и стимулируя майнеров действовать честно.

Для участия в сети майнеры отправляют токены на адрес, с которого их невозможно восстановить, фактически выводя их из обращения. В отличие от Proof of Work (PoW), PoB не требует вычислительной мощности, что делает его более экологичным.

Майнеры, сжигающие токены, получают возможность добавить новый блок в блокчейн и получить вознаграждение в виде новых токенов. PoB используется такими сетями, как Slimcoin, и считается более справедливой и устойчивой альтернативой PoW, хотя и не получил широкого распространения.

6. Доказательство истории (PoH)

Доказательство истории (PoH) — это механизм, представленный Solana, предназначенный для решения проблемы времени в распределённых системах. PoH использует проверяемую функцию задержки для подтверждения того, что определённое событие произошло в определённый момент времени.

PoH добавляет временные метки к транзакциям, позволяя узлам проверять порядок событий без необходимости частого обмена данными со всей сетью. Снижая потребность в постоянном обмене данными, PoH позволяет Solana достигать невероятно высокой пропускной способности, обрабатывая более 65 000 транзакций в секунду (TPS).

PoH отличается высокой энергоэффективностью по сравнению с PoW, что делает Solana лидером по масштабируемости и низким комиссиям. PoH в сочетании с другими инновациями Solana обеспечивает практически мгновенную завершенность транзакций и делает его одним из самых быстрых блокчейнов на сегодняшний день.

7. Доказательство пространства и времени (PoST)

Доказательство пространства и времени (PoST) — это механизм, используемый сетью Chia Network, который использует как ёмкость хранилища, так и время в качестве ресурсов для обеспечения безопасности сети. В PoST участники выделяют неиспользуемое пространство на жёстком диске для проверки транзакций, что делает его более доступным для обычного пользователя.

Вместо того, чтобы полагаться на вычислительную мощность, как в случае с PoW, участники PoST выделяют дисковое пространство для сети. Чем больше места они выделяют, тем выше их шансы быть выбранными для проверки транзакций. PoST значительно более энергоэффективен, чем PoW, поскольку для защиты сети он использует дисковое пространство, а не вычислительную мощность.

Помимо пространства, сеть использует проверяемые временные функции, что гарантирует безопасность процесса с течением времени без чрезмерного потребления энергии. Инновационный подход Чиа к консенсусу привлёк внимание своей ориентацией на устойчивое развитие, предлагая экологичную альтернативу традиционным блокчейн-протоколам. 

Будущие тенденции в блокчейн-протоколах

Источник: Freepik

Вот некоторые будущие тенденции, которых можно ожидать от протоколов и технологий блокчейна:

Рост числа решений уровня 2

По мере того, как сети блокчейна перегружаются из-за растущего использования, решения второго уровня становятся важными инструментами для повышения масштабируемости и снижения комиссий за транзакции. Протоколы второго уровня работают поверх основного блокчейна (первого уровня), обрабатывая транзакции вне блокчейна и записывая в основную цепочку только конечные состояния.

В качестве примеров можно привести Lightning Network на базе Bitcoin и Optimism или Arbitrum на базе Ethereum. Эти решения направлены на повышение скорости и пропускной способности существующих блокчейнов без ущерба для безопасности, позволяя сетям поддерживать всё большее число пользователей и приложений.

Фокус на совместимости и кросс-чейн решениях

Одной из наиболее серьёзных проблем, стоящих перед технологией блокчейн, является обеспечение интероперабельности, то есть способности различных блокчейн-сетей взаимодействовать и обмениваться данными. По мере появления множества блокчейнов со специализированными вариантами использования обеспечение бесперебойной интероперабельности имеет решающее значение для содействия широкому внедрению блокчейна. 

Такие проекты, как Polkadot, Cosmos и Binance Bridge, лидируют в этом направлении, создавая экосистемы, позволяющие блокчейнам беспрепятственно передавать данные и активы. Этот акцент на кросс-чейн решениях направлен на создание более унифицированного блокчейн-ландшафта, где пользователи смогут легко перемещаться между сетями, не жертвуя эффективностью или безопасностью.

Функции безопасности с доказательствами с нулевым разглашением (ZKP)

Поскольку конфиденциальность и безопасность становятся первостепенными, доказательства с нулевым разглашением (ZKP) набирают популярность как метод повышения безопасности в сетях блокчейнов. ZKP позволяют одной стороне доказать другой истинность утверждения, не раскрывая никакой дополнительной информации. 

Эта технология интегрируется в различные блокчейн-протоколы для обеспечения конфиденциальности транзакций, улучшения анонимности пользователей и повышения общей безопасности. Такие проекты, как Zcash и StarkWare, являются лидерами в реализации ZKP, и ожидается, что всё больше блокчейн-платформ будут использовать эту технологию для защиты данных, сохраняя при этом прозрачность.

Воздействие на окружающую среду и протоколы устойчивого развития

В связи с растущей обеспокоенностью по поводу воздействия энергоёмких блокчейн-протоколов, таких как PoW в Bitcoin, на окружающую среду, всё больше внимания уделяется разработке устойчивых блокчейн-протоколов. Такие решения, как Proof of Stake (PoS), Proof of Space и Proof of Burn, предлагают более экологичные альтернативы. 

Такие проекты, как Chia Network и Algorand, ориентированы на устойчивое развитие как на ключевой фактор. По мере того, как регулирующие органы и пользователи становятся более ответственными за окружающую среду, спрос на энергосберегающие и устойчивые блокчейн-решения будет расти, стимулируя инновации и внедрение более экологичных механизмов консенсуса в отрасли.

Заключение

Необходимые для понимания протоколы блокчейна критически важны для децентрализованных технологий. Эти протоколы формируют основополагающие правила блокчейн-сетей, определяя, как проверяются транзакции, обеспечивается безопасность и достигается консенсус. 

Блокчейн всё больше интегрируется в такие отрасли, как финансы, цепочки поставок и даже государственное управление. В результате протоколы играют ключевую роль в принятии обоснованных решений о выборе сетей с учётом масштабируемости, безопасности и эффективности.

Каждый протокол обладает уникальными преимуществами и ограничениями, влияющими на общую производительность и пригодность для конкретных сценариев использования. Поэтому следите за развитием устойчивых и энергоэффективных протоколов, поскольку мир уделяет всё больше внимания снижению воздействия блокчейн-технологии на окружающую среду.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

В чем разница между доказательством работы (PoW) и доказательством доли (PoS)?

Доказательство работы (PoW) требует решения сложных математических задач с использованием вычислительной мощности для проверки транзакций, в то время как Доказательство доли (PoS) позволяет проводить проверки на основе суммы застейканной криптовалюты. PoS, как правило, более энергоэффективен и масштабируем по сравнению с PoW.

Почему масштабируемость важна в протоколах блокчейна?

Блокчейн-сети должны поддерживать большие объёмы транзакций без замедлений и высоких комиссий. Протоколы, обеспечивающие масштабируемость, такие как решения уровня 2 или шардинг, необходимы для долгосрочной жизнеспособности.

Какие протоколы блокчейна лучше всего подходят для децентрализованных финансов (DeFi)?

Такие протоколы, как Ethereum и Binance Smart Chain (BSC), широко используются в децентрализованных финансах (DeFi) благодаря поддержке смарт-контрактов и децентрализованных приложений (dApps). Solana также набирает популярность благодаря высокой пропускной способности и низким комиссиям.