Очиқ кодли операцион тизимларда шифрлаш ва архивлашни ташкил этиш

BLOCKCHAIN TEXNOLOGIYASIDA KONSENSUS ALGORITMLARINING AHAMIYATI


Xudoykulov Z.T. (Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU, PhD, dotsent)
Tojiakbarova U.U. (Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU, assistent)

Ushbu maloqada blockchain texnologiyasida ishlatiladigan konsensus algoritmlarining vazifalari, blockchain texnologiyasining turlari, konsensus algoritmlari protokollarining vazifalari keltirilgan.

Bizga ma’lumki, Blockchain o‘zgarmaslik, maxfiylik, xavfsizlik va shaffoflikni ta’minlaydigan taqsimlangan, markazlashtirilmagan tarmoqdir. Tranzaktsiyalarni tasdiqlash va tekshirish uchun markaziy organ mavjud emas, ammo, Blockchain-dagi har bir tranzaksiya to’liq himoyalangan va tasdiqlangan hisoblanadi. Bu har qanday Blockchain tarmog‘ining asosiy qismi bo‘lgan konsensus protokoli mavjudligi tufayli amalga oshiriladi.
Konsensus algoritmi - bu Blockchain tarmog‘ining barcha a’zolari taqsimlangan daftarning joriy holati to‘g‘risida umumiy kelishuvga erishadigan protsedura. Shunday qilib, konsensus algoritmlari Blockchain tarmog‘ida ishonchlilikka erishadi va taqsimlangan hisoblash muhitida noma’lum a’zolar o‘rtasida ishonchni o‘rnatadi. Umuman olganda, konsensus protokoli Blockchain-ga qo‘shilgan har bir yangi blok Blockchain-ning barcha tugunlari tomonidan kelishilgan haqiqatning yagona versiyasi ekanligiga ishonch hosil qiladi.
Blockchain konsensus protokoli kelishuvga erishish, hamkorlik, har bir tugunga teng huquqlar va har bir tugunning konsensus jarayonida majburiy ishtiroki kabi ba’zi bir aniq maqsadlardan iborat bo‘ladi. Shunday qilib, konsensus algoritmi butun tarmoq uchun muvaffaqqiyatga erishadigan umumiy kelishuvni topishga qaratilgan.
Blokcheyn tarmoqlari uchun konsensus algoritmlari muhim element hisoblanadi, chunki ular ushbu taqsimlangan hisoblash tizimlarining yaxlitligi va xavfsizligini saqlaydi. Ushbu maqolada biz bugungi kunda mashhur bo‘lgan blokcheyn konsensus tizimlarining turli algoritmlarini ko‘rib chiqamiz (1-rasm).
Ishning tasdig‘i (Proof Of Work, PoW) asosidagi blokcheyn konsensus. Proof of Work (PoW) kriptografik xesh qiymatni hosil jarayoni bo‘lib, kontseptsiya birinchi marta 1993-yilda Sinti Dvork va Moni Naor tomonidan taqdim etilgan. Keyinroq Satoshi Nakamoto tomonidan 2008-yilda Bitcoin uchun qayta taqdim etildi. Tizimlar tarixan Hashcash-da qo‘llanilishidan kelib chiqqan bo‘lib, Adam Back tomonidan elektron pochta spamlari va xizmat ko ‘rsatishni rad etish hujumlarini cheklash tizimi sifatida yaratilgan.
PoW tizimida blokcheyn tekshiruvchilari kirish sifatida blok sarlavhasidan ma’lumotlarni olinishi va kriptografik xesh funksiyasi orqali doimiy ravishda ishga tushirishi talab etiladi. Tekshiruvchilar kiritilgan ma’lumotlarning kichik o‘zgarishlarini har safar kriptografik xesh funksiyasi orqali kiritilgan ma’lumotlarning nonce deb ataladigan ixtiyoriy raqamni qo’shish orqali xeshlaydi. Blockchain-dagi keyingi blokga qanday ma’lumotlar qo‘shilishi haqida qaror qabul qilish uchun PoW yuqori darajali hisoblashni amalga oshirishga muhtoj. PoW tizimi uchun zarur bo‘lgan murakkab matematik muammolarni hisoblash uchun ASIC deb nomlangan maxsus kompyuterlar talab qilinadi.
Stavkaning tasdig‘i (Proof of Stake, PoS) asosidagi blokcheyn konsensus. PoS konsensus algoritmi 2011-yilda PoWga muqobil sifatida yaratilgan. PoS va PoW o‘xshash maqsadlarga ega bo‘lsada, ular ba’zi fundamental farqlar va xususiyatlarni taqdim etadi, masalan, blokcheyn tarmog‘ida yangi bloklarni tekshirish paytida. Proof of Stake (PoS) konsensus algoritmi PoW konsensusidan farq qilib, bu bloklar tarmoq ishtirokchilarining ulushiga qarab tasdiqlanishi bilan belgilanadi. Bu erda, ishlaydigan xesh-funksiyalardan farqli o‘laroq, tekshiruvchilar resurslarni birinchi navbatda raqamli pul yoki tokenlar ko‘rinishida qo‘llashadi. Keyin har bir blokning tekshiruvchisi taqsimlangan hisoblash quvvati miqdori asosida manfaatdor tomonlardan tasodifiy tanlanadi.
Har bir PoS tizimi algoritmni turli yo‘llar bilan amalga oshirishi mumkin, ammo, umuman olganda, blokcheyn soxta tasodifiy saylov jarayoni bilan ta’minlanadi, bu tugunning taqsimlanishini ko‘rib chiqadi. Tarmoqni ta’minlash bo‘yicha tomonning majburiyatini belgilaydi. Ishlab chiquvchilar faolligi bo‘yicha dunyodagi eng yirik blokcheyn tarmog‘i bo‘lgan Ethereum blokcheyn tarmog‘i tarmoqning miqyosini oshirish va ortiqcha elektr istemolini kamaytirish maqsadida PoW algoritmidan PoS-dan o‘tishni boshladi.
Delegatsiya qilingan Stavkaning tasdig‘i (Delegated Proof-of-Stake, DPoS) asosida blokcheyn konsensus. Daniel Larimer tomonidan taklif etilgan delegatsiyalngan Proof-of-Stake (DPoS) boshqa turdagi konsensus algoritmi bo‘lib, u “delegatlar” yangi bloklarning konsensus holatida yordam berish uchun o‘zlarining sevimli tekshiruvchilariga ovoz beradigan tizimlarga asoslangan. Ushbu tekshiruvchilar tranzaktsiyalarni tasdiqlash, blokcheyn tarmog‘ini saqlash uchun ham javobgar bo‘ladilar va buning evaziga tranzaksiya to‘lovlari amalga oshiriladi. Shuningdek, har bir ishtirokchining kuchi tarmoqdagi ulush hajmiga mutanosibdir. EOS, Bitshares, Steem, Tezos va boshqalar kabi blokcheyn loyihalari tranzaktsiyalarni tasdiqlash uchun DPoS konsensus algoritmidan foydalanadi.
Ushbu algoritmni ko‘plab ekspertlar Proof of Stake konsensus tizimining demokratik versiyasi deb ham atashadi. Chunki, u ovoz berish jarayoniga asoslanib, mustaqil tarmoq tugunlari o‘rniga vakillarni saylaydi. Mutaxassislarning fikriga ko‘ra, DPoS PoW va PoS konsensus mexanizmlariga qaraganda yuqori tranzaksiya hajmini va tezroq tasdiqlash vaqtlarini boshqarishi mumkin. Buning asosiy sababi tarmoq zanjirining har bir yangi blokidagi ma’lumotlarni tekshirish uchun cheklangan miqdordagi tarmoq tugunlari yoki ishonchli guvohlar kerak bo‘lishi.
O‘tgan vaqt isboti (Proof of Elapsed Time, PoET) asosida blokcheyn konsensus. PoET konsensus tizimi Intel tomonidan “tasodifiy yetakchi saylovi”ning hisoblash muammosini hal qilish uchun ishlab chiqilgan. U Software Guard Extensions (SGX) dasturlash bo‘yicha ma’lumotnomaning bir qismi sifatida chiqarilgan. PoET hozirda ko‘plab xususiy blokcheynlar, jumladan Hyperledger Sawtooth tomonidan qo‘llaniladi. Chunki, u ish tasdig‘i (PoW) misolidagi mining-lashdan foydalanish o‘rniga tarmoq ishtirokchilari uchun tasodifiy taymer tizimiga tayanadi. Bunda tarmoqdagi har bir ishtirokchi blokcheyn tuguniga tasodifiy tanlangan davrni kutish kerak bo‘ladi va kim tugagan vaqtga ega bo‘lsa, u yangi blokni yutib oladi va uni tasdiqlaydi.
Vakolatni tasdiqlovchi hujjat (Proof of Authority, PoA) asosida blokcheyn konsensus. Proof of Authority (PoA) - bu blokcheyn tarmog‘idagi ishonchli tomonlarning obro‘siga asoslangan konsensus algoritmi turi. Bu xususiy blokcheynlar uchun samarali mexanizm hisoblanadi va 2017-yilda Ethereum asoschisi va sobiq texnik direktori Gavin Vud tomonidan kontseptuallashtirilgan. PoA konsensus algoritmi tarmoq ichidagi identifikatorlar qiymatiga asoslanadi va tizim blokida tekshiruvchilar resurslarga ulush qo‘ymaydi. Shunday qilib, PoA blokcheyn tarmoqlari ishonchli tomonlar sifatida uchinchi tomon bilan tanlangan tasdiqlovchi tugunlar bilan himoyalangan.

1-rasm. Konsensus algoritmlari
Konsensusga erishish mexanizmlari taqsimlangan tizimlarning ishlashi uchun juda muhimdir. Ko‘pchilik Bitcoin-dagi eng katta yangilik foydalanuvchilarga umumiy faktlar to‘plami bo‘yicha kelishib olishga imkon berish uchun PoW-dan foydalanish deb hisoblaydi.
Konsensus algoritmlari bugungi kunda nafaqat raqamli pul tizimlarini, balki ishlab chiquvchilarga taqsimlangan tarmoq bo‘ylab kodni ishlatish imkonini beruvchi blokcheynlarni ham asoslaydi. Ular hozirda blokcheyn texnologiyasining asosi bo‘lib, mavjud bo‘lgan turli tarmoqlarning uzoq muddatli hayotiyligi uchun juda muhimdir.
Hozirda barcha konsensus algoritmlari ichida PoW dominant taklif bo‘lib, unga ishonchli va xavfsizroq alternativ algoritm hali taklif qilinmagan. Ya’ni, PoW-ni almashtirish bo‘yicha juda ko‘p tadqiqot va ishlanmalar mavjud va olib borilmoqda.