По мере масштабирования блокчейна: как должны развиваться механизмы консенсуса? Исследование ME Network

Одной из ключевых задач, для решения которых изначально создавался блокчейн, было обеспечение возможности для узлов, распределённых по всему миру, достигать единого состояния сети без необходимости полагаться на централизованный институт.

Однако по мере развития блокчейна — от ранних одноцепочечных моделей до DeFi, NFT, RWA, Rollup и мультичейн-экосистем — эта задача стала значительно сложнее.

Когда блокчейн должен поддерживать больше транзакций, пользователей и приложений, механизм консенсуса уже не сводится только к вопросу «как достичь согласия». Он также должен обеспечивать более эффективный баланс между безопасностью, децентрализацией и производительностью.

Именно это стало причиной постоянного развития механизмов консенсуса.

I. От PoW к PoS: как основные механизмы консенсуса решают проблему доверия в блокчейне?

Разные блокчейны используют разные модели консенсуса, однако в основе они отвечают на один и тот же вопрос: если отсутствует централизованный администратор, кто имеет право создавать блок и как другие узлы могут проверить, что этот блок является действительным?

Сегодня к основным механизмам консенсуса относятся PoW, PoS и механизмы PoS на основе BFT.

Эти подходы показывают, что не существует единственного «идеального решения» для каждого блокчейна.

PoW делает акцент на обеспечении безопасности за счёт физических ресурсов; PoS — на экономических ограничениях через стейкинг; механизмы на основе BFT уделяют больше внимания возможности валидаторов быстро достигать детерминированного консенсуса.

По сути, разные архитектуры отвечают на один и тот же вопрос:

Как сеть без централизованного органа может более эффективно прийти к единому состоянию, сохраняя при этом безопасность?

II. Механизмы консенсуса переходят от «безопасность прежде всего» к «безопасность + эффективность»

На ранних этапах развития блокчейна главным вопросом было то, сможет ли сеть работать безопасно.

Bitcoin сформировал чёткую модель безопасности через PoW: атака на сеть требует огромных вычислительных и энергетических затрат.

Однако по мере того как блокчейн начал поддерживать более масштабные приложения, простого увеличения стоимости обеспечения безопасности стало недостаточно.

Большие объёмы вычислений приводят к росту операционных расходов, тогда как скорость подтверждения транзакций, пропускная способность и финальность также становятся важными факторами для приложений, работающих в больших масштабах.

В результате индустрия постепенно перешла к PoS и механизмам консенсуса на основе BFT.

В основе этой эволюции лежит важная идея:

Вместо того чтобы преимущественно полагаться на огромные объёмы вычислений для защиты сети, блокчейн может использовать валидаторов, застейканные активы и голосование между несколькими узлами для обеспечения экономической и консенсусной безопасности.

Это привело к появлению нескольких важных направлений развития механизмов консенсуса:

1. Снижение потребления ресурсов: уменьшение зависимости от масштабных вычислительных мощностей;
2. Более быстрая финальность: ускорение подтверждения транзакций и сокращение времени ожидания;
3. Повышение эффективности: использование голосования валидаторов для более быстрого достижения консенсуса;
4. Большая масштабируемость: возможность консенсусному уровню взаимодействовать с уровнями исполнения, доступности данных и другими модулями.

По мере перехода блокчейна в эпоху Rollup и модульной архитектуры механизмы консенсуса также меняются.

Консенсусному уровню больше не требуется выполнять все вычисления. Вместо этого он может сосредоточиться на упорядочивании транзакций, создании блоков и окончательном подтверждении состояния сети.

Именно в этом контексте ME Network использует архитектуру консенсуса PPoS + ME-Tendermint.

III. Как ME Network переосмысливает консенсус: PPoS + ME-Tendermint

ME Network не просто использует традиционный PoS. Проект развивает экономическую модель безопасности PoS, добавляя проверку личности валидаторов и механизмы допуска через управление сетью, формируя модель Permitted Proof of Stake (PPoS).

Одновременно ME Network использует ME-Tendermint — BFT-механизм консенсуса, основанный на Tendermint / CometBFT, — на базовом уровне для обработки порядка транзакций, создания блоков и окончательного подтверждения.

Проще говоря:

PPoS отвечает на вопросы «кто может участвовать в консенсусе» и «как установить экономические ограничения и ограничения, основанные на идентичности», а ME-Tendermint отвечает на вопрос «как участники могут быстро достичь согласия относительно блоков».

Вместе эти два компонента формируют базовую систему консенсуса ME Network.

1. PPoS: от «стейкинга» к «идентичности + стейкингу + управлению»

В основе традиционного PoS лежит стейкинг.

Валидаторы должны застейкать необходимый объём активов, используя экономические издержки для ограничения своего поведения. Валидаторы, которые действуют корректно, получают вознаграждения, тогда как двойная подпись, злонамеренное поведение или другие нарушения правил консенсуса могут привести к экономическим санкциям, таким как Slashing.

ME Network развивает эту модель, добавляя механизм допуска валидаторов.

Помимо выполнения требований по стейкингу, валидаторы должны пройти проверку личности и соответствующую процедуру управления сетью, прежде чем присоединиться к набору валидаторов.

Таким образом, PPoS можно понимать как сочетание: экономических ограничений + подтверждённой идентичности + допуска через управление сетью.

Это означает, что валидаторы больше не являются просто анонимными адресами в блокчейне. Они становятся участниками сети с проверяемой идентичностью и отслеживаемой ответственностью.

Ключевые преимущества PPoS включают:

1. Доверенная идентичность: валидаторы обладают проверяемой идентичностью, что снижает риски, связанные с анонимными злоумышленниками;
2. Экономическая безопасность: стейкинг MEC и механизмы Slashing повышают стоимость злонамеренного поведения;
3. Управляемое участие: допуск и выход валидаторов регулируются посредством управления сетью;
4. Совместимость с требованиями доверия: модель лучше подходит для таких сценариев, как цифровая идентичность и RWA, где необходимы доверенные участники;
5. Более низкое энергопотребление: система не зависит от масштабной вычислительной конкуренции, характерной для PoW.

Таким образом, цель PPoS заключается не просто в том, чтобы «ограничить валидаторов», а в поиске нового баланса между децентрализацией, безопасностью и доверенным участием.

2. ME-Tendermint: обеспечение более быстрого консенсуса

PPoS определяет, каким образом валидаторы участвуют в сети, а фактический консенсус относительно блоков достигается посредством ME-Tendermint.

ME-Tendermint построен на BFT-протоколе консенсуса Tendermint / CometBFT. Его основной подход заключается в использовании нескольких раундов голосования валидаторов для подтверждения блоков без необходимости масштабной вычислительной конкуренции.

Когда более 2/3 голосующей мощности валидаторов соглашается с одним и тем же блоком, этот блок может получить финальное подтверждение.

Это обеспечивает несколько важных характеристик:

1. Быстрая финальность: после достижения консенсуса блок может быть подтверждён без ожидания большого количества последующих блоков;
2. Высокая безопасность: при соблюдении предположений безопасности BFT честные валидаторы могут поддерживать единое состояние сети;
3. Высокая эффективность: консенсус достигается посредством голосования валидаторов, без масштабной вычислительной конкуренции PoW;
4. Поддержка модульной архитектуры: консенсусный уровень отделён от уровня исполнения, уровня settlement и других функций, обеспечивая базовую безопасность для таких модулей, как RollApp.

Это также отражает важный принцип модульного блокчейна:

пусть консенсусный уровень отвечает за «доверие», а остальные модули — за «масштабирование».

IV. Как работает процесс консенсуса ME Network?

Чтобы понять механизм консенсуса, недостаточно знать, какой алгоритм он использует. Важно также понимать, как блок проходит путь от транзакций до окончательно подтверждённого состояния.

Процесс консенсуса ME-Tendermint в основном состоит из четырёх этапов:

1. Proposal — предложение

На текущей высоте блока и в текущем раунде назначенный Proposal Validator собирает транзакции и формирует кандидат-блок.

Затем proposer распространяет кандидат-блок среди других валидаторов.

2. Pre-vote — предварительное голосование

После получения кандидат-блока другие валидаторы проверяют его, включая:

1. корректность формата блока;
2. валидность транзакций;
3. соответствие состояния блока правилам сети;
4. корректность состояния предыдущего блока.

Если блок является действительным, валидаторы отправляют Pre-vote за этот блок.

Если блок недействителен или происходит timeout, валидаторы могут проголосовать Nil.

3. Pre-commit — предварительное подтверждение

Когда кандидат-блок получает более 2/3 голосующей мощности валидаторов в Pre-vote, валидаторы переходят к этапу Pre-commit.

Валидаторы повторно подтверждают блок и распространяют сообщения Pre-commit.

Если достаточный уровень консенсуса не достигнут, сеть переходит к следующему раунду консенсуса.

4. Commit — фиксация

Когда блок получает более 2/3 голосующей мощности валидаторов в Pre-commit, сеть переходит к этапу Commit.

После Commit блок официально записывается в блокчейн, достигается финальное подтверждение, и сеть переходит к следующей высоте блока.

После завершения Commit блок получает финальность и не требует нескольких последующих блоков для дополнительного подтверждения.

Этот механизм позволяет ME Network подтверждать блоки с помощью нескольких валидаторов без необходимости использования огромных вычислительных мощностей.

Заключение | Следующий этап развития консенсуса — поиск нового баланса

От PoW к PoS, а затем к BFT-механизмам консенсуса — эволюция блокчейн-консенсуса всегда вращалась вокруг одного и того же вопроса:

Как сделать блокчейн более масштабным, быстрым и сложным, сохранив при этом безопасность и доверие?

PoW обеспечивает безопасность через вычислительные затраты, PoS создаёт ограничения безопасности через экономический стейкинг, а BFT-механизмы дополнительно повышают эффективность и скорость финального подтверждения блоков.

ME Network развивает эти подходы, объединяя идентичность, стейкинг, управление и BFT-консенсус.

PPoS создаёт механизм доверенного участия валидаторов, ME-Tendermint обеспечивает быстрое достижение сетевого консенсуса, а модульная архитектура позволяет консенсусному уровню взаимодействовать с Rollup, доступностью данных и другими сетевыми модулями.

Это не просто выбор алгоритма консенсуса. Это отражение более широкого подхода ME Network к инфраструктуре Web3 следующего поколения:

Будущее блокчейна заключается не просто в стремлении к более высокому TPS. Оно заключается в создании устойчивого долгосрочного баланса между безопасностью, децентрализацией, эффективностью, доверенной идентичностью и масштабируемостью.

По мере того как блокчейн движется к массовому внедрению, механизмы консенсуса должны эволюционировать от простой задачи «обеспечить работу блокчейна» к задаче безопасного, эффективного и устойчивого масштабирования блокчейна для значительно более широкого мира.

Именно это направление продолжает исследовать ME Network.