Журнал "Information Security/ Информационная безопасность" #4, 2021

Все алгоритмы консенсу- сов имеют свои преимуще- ства и недостатки, начиная с необходимости специали- зированного оборудования и заканчивая высоким энер- гопотреблением. Непрерывно появляется множество алгоритмов кон- сенсуса, каждый из которых решает уникальные пробле- мы того или иного примене- ния блокчейна. Блокчейн – одна их технологий распределен- ных реестров, предназна- ченных для защиты от несанкционированного доступа и создания записей, в которые невозможно внести изменения. У публичных и частных блокчей- нов разнятся уровни конфиден- циальности и защитные меры. Являясь критичными аспек- тами для понимания блокчейнов (скорость, приложения и потен- циал), алгоритмы консенсуса определяют все, от сетевой без- опасности и скорости подтвер- ждения и до экологичности. Они обуславливают безопасное добавление новых блоков информации в реестр, учитывая нецентрализованное управле- ние сетью. Без централизован- ного управления сетью пользо- вателям, с помощью предвари- тельно заданных правил (боль- шинство узлов сети должно достичь консенсуса), необходи- мо достичь согласия по поводу того, что добавляется в реестр. Proof-of-Work Один из первых консенсусов, появившийся благодаря блок- чейну биткойна, называется "доказательство выполнения работы" (PoW, Proof-of-Work). Он требует, чтобы каждый уча- ствующий в подтверждении пользователь доказал выпол- нение им вычислительных дей- ствий – это необходимо для защиты сети от атак в виде спама или DoS-атак. Система вознаграждений (токены за время и энергию, потраченные на поиск решения) мотивирует майнеров генерировать верное решение и обеспечивать без- опасность сети. Proof-of-Stake Следующий тип – "доказа- тельство доли владения" (PoS, Proof-of-Stake). Он появился в Peercoin как попытка решить проблемы затрат, эффективно- сти и уязвимости централизации, связанные с доказательством выполнения работы. Здесь каж- дый подтверждающий узел сети покупает монеты, используемые в той или иной блокчейн-систе- ме. В определенные интервалы времени выбирается узел, запи- сывающий новый блок (на вес влияет количество монет и время владения токенами). Для осуществления атаки поль- зователю потребуется завладеть 51% монет всей сети. Delegated Proof-of-Stake Дальнейшее совершенство- вание – алгоритм "делегиро- ванное доказательство доли владения" (DpoS, Delegated Proof-of-Stake). Здесь процесс валидации выполняет группа делегатов, избранных пользо- вателями сети и имеющих отдельные узлы для майнинга блоков. Поскольку такие деле- гаты считаются надежными, то это частично решает проблему злонамеренного использования майнерами нескольких блок- чейнов с PoS и попыток пере- писать историю транзакций. Delegated Byzantine Fault Tolerance Параллельно появился кон- сенсус под названием "делеги- рованная византийская отказо- устойчивость" (DBFT, Delegated Byzantine Fault Tolerance), кото- рая применяет процесс делеги- рования голосования для пред- отвращения раскола блокчейна надвое. Все алгоритмы консенсусов имеют свои преимущества и недостатки, начиная с необхо- димости специализированного оборудования и заканчивая высоким энергопотреблением, начиная с подверженных типо- вым угрозам блокчейнов – заканчивая сложными приват- ными с усиленным шифрова- нием. Для достижения баланса между децентрализацией, ско- ростью обработки и эффектив- ностью используются гибрид- ные решения. Поиск наиболее оптимального решения осу- ществляется для конкретных внедрений. Непрерывно появляется мно- жество других алгоритмов кон- сенсуса, каждый из которых решает уникальные проблемы того или иного применения блокчейна, например лидерский консенсус, Round Robin, феде- ративный консенсус, доказа- тельство истекшего времени (PoET), практическая византий- ская отказоустойчивость (PBFT) и производные (резервирован- ная византийская отказоустой- чивость RBFT, упрощенная византийская отказоустойчи- вость SBFT), распределенное совпадение (N2N) и направлен- ные ациклические графы (DAG). 38 • ТЕХНОЛОГИИ Блокчейн проникает в экономику а протяжении последних пяти лет технологии блокчейн активно развивались и совершенствовались с точки зрения безопасности. Все эти изменения происходили при помощи софтфорков – процедур, не подразумевающих внедрение глобальных изменений в работу системы, и хардфорков – процедур внесения серьезных модификаций, которые кардинально меняют принципы функционирования сети. Кроме того, появлялись новые форки (Bitcoin – Bitcoin Cash, Ethereum – Ethereum Classic) и новые виды консенсусов. Предлагаю рассмотреть подробнее, какие именно изменения произошли. Н Александр Подобных, член правления АРСИБ, независимый эксперт по ИБ в КОСАтка (SICP) Один из первых консенсусов, появившийся благодаря блокчейну биткойна, называется "доказательство выполнения работы" (PoW, Proof-of-Work).