Czym jest Proof of History (PoH)?

Definicja: Proof of History

Proof of History (PoH) to kryptograficzny znacznik czasu, który zapisuje zdarzenia w blockchainie w niezmienialnej kolejności, jeszcze przed zatwierdzeniem transakcji, dzięki czemu można je przetwarzać szybciej i wydajniej.

Najważniejsze informacje

• Proof of History (PoH) nie jest mechanizmem konsensusu, ale współpracuje z Proof of Stake (PoS), aby rejestrować kolejność transakcji przed osiągnięciem konsensusu.
• Każdy hash zależy od poprzedniego, tworząc niezmienialną historię, którą każdy może szybko zweryfikować.
• Dzięki PoH połączonemu z PoS i Tower BFT Solana może przetwarzać ponad 50 000 transakcji na sekundę.

TLDR: Czym jest algorytm konsensusu?

Zanim przejdziemy do Proof of History, warto zrozumieć, czym jest algorytm konsensusu. Te dwa pojęcia są ze sobą ściśle powiązane.

Algorytm konsensusu to zestaw dokładnych instrukcji opisujących, w jaki sposób zdecentralizowana sieć, taka jak Solana, Bitcoin czy Ethereum, osiąga zgodę co do ważności transakcji. Wszyscy uczestnicy (węzły) stosują ten algorytm, aby ustalić, czy transakcja jest prawidłowa. Gdy wystarczająco duża część sieci (wymagane quorum) się zgodzi, transakcja zostaje połączona z innymi zatwierdzonymi transakcjami w blok. Następnie taki blok zostaje dodany do blockchaina przez węzeł.

Algorytmy konsensusu muszą zapewniać:

• Bezpieczeństwo: ochronę przed oszustwami i atakami, nawet jeśli część węzłów działa złośliwie.
• Decentralizację: brak centralnej strony podejmującej decyzje.
• Skalowalność i przepustowość: możliwość szybkiego przetwarzania wielu transakcji.

Algorytm konsensusu działa w ramach mechanizmu konsensusu. Mechanizm to nadrzędny system lub metoda osiągania porozumienia, a algorytm to szczegółowy przewodnik opisujący, jak ten proces przebiega.

Przykład w blockchainie:

• Mechanizm: Proof of Stake lub Proof of Work.
• Algorytm: dokładne zasady wyboru walidatorów, liczenia głosów i zatwierdzania bloków.

Proof of History (PoH) sam w sobie nie jest mechanizmem konsensusu, lecz kryptograficznym systemem znaczników czasu, którego Solana używa razem ze swoim mechanizmem Proof of Stake. PoH umożliwia umieszczanie transakcji w weryfikowalnej kolejności chronologicznej. Oznacza to, że węzły muszą mniej komunikować się ze sobą, aby ustalić kolejność, co sprawia, że proces konsensusu jest szybszy i wydajniejszy.

Czym jest Proof of History?

Proof of History (PoH) to technologia stworzona po to, aby rozwiązać jeden z najtrudniejszych problemów w blockchainach: ustalenie wiarygodnej i zdecentralizowanej osi czasu zdarzeń. PoH jest dodatkiem do istniejącego mechanizmu Proof of Stake. Został opracowany przez Solanę, aby rozwiązać problem, z którym mierzą się inne blockchainy, takie jak Ethereum, i które wymagają intensywnej komunikacji, by ustalić, która transakcja wydarzyła się pierwsza. PoH zapisuje kolejność kryptograficznie jeszcze przed osiągnięciem konsensusu, co rozwiązuje ten problem.

Solana korzysta zarówno z Proof of History, jak i Proof of Stake. Walidatorzy Proof of Stake weryfikują transakcje w sieci i dodają bloki do blockchaina Solany. Tę listę transakcji porządkuje mechanizm PoH.

Czyli:

• Proof of History kryptograficznie określa kolejność transakcji.
• Proof of Stake weryfikuje transakcje i dodaje bloki do blockchaina Solany.
• Dzięki tej współpracy węzły (walidatory) nie muszą z wyprzedzeniem uzgadniać, która transakcja była pierwsza, co pozwala szybciej i wydajniej zatwierdzać transakcje.

Łącząc Proof of Stake z Proof of History, Solana tworzy hybrydowy algorytm konsensusu składający się z dwóch uzupełniających się mechanizmów. Dzięki temu blockchain Solany jest wyjątkowo szybki, skalowalny i ekonomiczny w porównaniu z innymi blockchainami, takimi jak Ethereum i Bitcoin.

Jak działa Proof of History (PoH)?

Proof of History działa jako mechanizm zapisujący zdarzenia w blockchainie z kryptograficznym znacznikiem czasu. Dzięki temu sieć zna kolejność, w jakiej wszystko się wydarzyło, jeszcze zanim wszyscy uczestnicy (węzły) osiągną konsensus.

PoH umożliwia to dzięki specjalnemu obliczeniu wykonywanemu według stałego procesu: Verifiable Delay Function (VDF). Wynik poprzedniego obliczenia jest potrzebny do wykonania następnego. Każdy krok generuje unikalny hash, który działa jak znacznik czasu.

Wspólnie te znaczniki czasu tworzą niezmienialną oś zdarzeń. Gdy transakcja zostanie zweryfikowana, jest powiązana z bieżącym hashem w łańcuchu. Dzięki znacznikom czasu i hashowi można dokładnie wskazać, gdzie na osi czasu — a więc w którym momencie — doszło do transakcji.

Zaletą jest to, że: walidatorzy nie muszą dyskutować, która transakcja była pierwsza. Dzięki temu transakcje można przetwarzać równolegle, co jest wyjątkowo wydajne, a więc bardzo szybkie. Solana może osiągać ponad 50 000 transakcji na sekundę.

Technicznie wygląda to tak: wszystkie zdarzenia są haszowane za pomocą funkcji hashującej SHA-256. Wynik każdego hasha staje się wejściem dla następnego. Tworzy to długi, nieprzerwany łańcuch. Ponieważ haszowanie zawsze zajmuje trochę czasu, można też mierzyć, ile czasu upływa między zdarzeniami.

Efekt: wbudowana, wiarygodna i niezmienialna oś czasu bez centralnego zegara ani pośrednika. Dzięki temu Solana może działać wyjątkowo szybko i wydajnie, a wszyscy widzą tę samą kolejność zdarzeń.

Krótko mówiąc: dzięki PoH sieć nie musi czekać, aż każdy walidator potwierdzi, która transakcja była pierwsza. Zamiast tego:

• Kolejność jest już ustalona w łańcuchu PoH.
• Walidatorzy muszą jedynie sprawdzić, czy transakcje są poprawne i znajdują się we właściwej kolejności.

To sprawia, że proces konsensusu jest lżejszy, szybszy i wydajniejszy.

Proces Proof of History

Proces Proof of History składa się z:

1. Generowania łańcucha hashy

• Krypto-graficzna funkcja hashująca (SHA-256) jest wielokrotnie stosowana, a wynik poprzedniego kroku staje się wejściem dla następnego.
• Każdy hash jest unikalny i można go obliczyć wyłącznie przechodząc przez wszystkie wcześniejsze hashe, co tworzy weryfikowalną sekwencję.
• Powstaje w ten sposób „kryptograficzny zegar”: seria znaczników czasu, którą każdy może zweryfikować.

2. Wstawiania zdarzeń i transakcji

• Nowe transakcje lub zdarzenia są wstawiane do łańcucha hashy.
• Dzięki temu można dokładnie ustalić, gdzie w sekwencji — a więc w czasie — zaszło dane zdarzenie, bez potrzeby korzystania z zewnętrznych źródeł czasu.

3. Budowania bloków

• Walidator, którego jest kolej, (lider) używa sekwencji PoH do porządkowania transakcji.
• Ponieważ kolejność jest kryptograficznie ustalona, walidatorzy nie muszą już uzgadniać kolejności, co oszczędza czas.

4. Przetwarzania konsensusu

• Pozostali walidatorzy sprawdzają sekwencję PoH i transakcje.
• Solana używa Tower BFT (zmodyfikowanego Proof of Stake) nad PoH do głosowania nad ważnością bloków.
• Po uzyskaniu wystarczającej liczby głosów blok staje się finalny.

Która kryptowaluta działa w oparciu o Proof of History (PoH)?

Proof of History (PoH) jest używany przez Solanę. Oznacza to, że SOL działa w oparciu o Proof of History. Podczas handlu na blockchainie Solany, na przykład przy sprzedaży SOL, wykorzystywany jest mechanizm konsensusu Proof of History do realizacji transakcji.

Solana łączy PoH z Proof of Stake i Tower BFT. Razem tworzą solidny i wydajny model konsensusu.

Tak współpracują:

• Proof of History (PoH): tworzy kryptograficzny dowód kolejności i czasu zdarzeń.
• Proof of Stake (PoS): określa, kto może weryfikować transakcje, na podstawie tego, ile SOL ktoś stakuje.
• Tower BFT: to protokół konsensusu działający na warstwie PoH i PoS. Decyduje, jak walidatorzy uzgadniają prawidłową wersję blockchaina.

PoH pojawia się również jako potencjalna innowacja w innych projektach, takich jak Arweave (dla przechowywania danych) czy Chainlink (dla oracle), ale jak dotąd nie są one szeroko wykorzystywane.

Przykład Proof of History

Gdy walidator otrzyma transakcję, proces wygląda tak:

1. Każdy hash jest obliczany na podstawie poprzedniego hasha, tworząc unikalny łańcuch:
   Hash 1 → Hash 2 → Hash 3 → … → Hash n (obecnie aktywny)

2. Ten łańcuch tyka jak stoper.

3. Jeśli teraz pojawi się transakcja (Transaction T), walidator dołącza ją bezpośrednio do aktualnie aktywnego hasha (Hash n):
   Hash 1 → Hash 2 → Hash 3 → … → Hash n │ <--- Transaction T

Ponieważ łańcuch hashy zawsze działa w ten sam sposób i w tej samej kolejności, wszyscy dokładnie wiedzą, w którym „tyknięciu” transakcja została zarejestrowana.

To oznacza:

• Brak sporów o to, kto był pierwszy.
• Wszystko automatycznie otrzymuje weryfikowalny znacznik czasu.

Proof of History to w praktyce cyfrowy stoper dla całej sieci.

Zalety Proof of History

Proof of History oferuje Solanie kilka zalet:

• Wysoka szybkość transakcji: Solana może przetwarzać dziesiątki tysięcy transakcji na sekundę.
• Niskie koszty transakcji: dzięki wysokiej wydajności opłaty transakcyjne w modelu Proof of History są bardzo niskie.
• Niższe opóźnienia: kryptograficzny znacznik czasu pozwala sieci szybciej i wydajniej przetwarzać transakcje.
• Wydajny konsensus: walidatorzy nie muszą najpierw osiągać konsensusu co do kolejności; jest ona już ustalona w PoH.
• Wiarygodna kryptograficzna kolejność czasowa: łatwa do weryfikacji i trudna do manipulacji, co zwiększa bezpieczeństwo.

Wady Proof of History

Oprócz zalet Proof of History ma też kilka wad:

• Wysokie wymagania sprzętowe: ponieważ walidatorzy muszą stale uruchamiać VDF i procesy hashujące, wymagany jest wydajny sprzęt. Ogranicza to dostęp do walidacji.
• Ryzyko centralizacji: ze względu na złożoność i mniejszą liczbę walidatorów walidacja może być mniej zdecentralizowana niż w prostszych modelach, takich jak PoW, który działa na sprzęcie ogólnego przeznaczenia.
• Nowość i ograniczone testy: PoH jest stosunkowo nowy; doświadczenie przy dużym obciążeniu sieci jest nadal ograniczone. W przeszłości doprowadziło to do kilku przerw w działaniu sieci Solany.

Podsumowanie

Proof of History to innowacyjne uzupełnienie istniejącej technologii blockchain. Dzięki kryptograficznemu nadaniu zdarzeniom niezmienialnego znacznika czasu PoH rozwiązuje jedno z największych wyzwań w sieciach zdecentralizowanych: szybkie i wiarygodne określanie kolejności transakcji. W połączeniu z Proof of Stake i Tower BFT sprawia to, że Solana jest jednym z najszybszych i najbardziej wydajnych blockchainów, oferującym prędkość transakcji liczona w dziesiątkach tysięcy na sekundę przy niskich kosztach. Choć technologia ma wysokie wymagania sprzętowe i jest nadal stosunkowo młoda, PoH pokazał, że można połączyć skalowalność, szybkość i bezpieczeństwo w sposób, którego tradycyjne modele blockchain, takie jak Bitcoin i Ethereum, nie są w stanie dorównać.