Архітектура

Цей документ описує технічну архітектуру блокчейну TALER: механізм консенсусу, економічну модель, мережевий протокол та внутрішню будову зберігання даних. Усі відомості отримані з вихідного коду Taler.

Огляд

TALER — блокчейн на базі Bitcoin Core з гібридним механізмом консенсусу Proof-of-Work / Proof-of-Stake. Блоки обох типів співіснують в одному ланцюзі, кожен з власними незалежними цільовими показниками складності та інтервалами між блоками.

• Дата запуску: 13 вересня 2017 року
• Кодова база: Bitcoin Core (модель UTXO, система скриптів, однорангові протоколи)
• Типи блоків: PoW- та PoS-блоки чергуються в одному ланцюзі

Механізм консенсусу

Ланцюг приймає як PoW-блоки (здобуті майнінгом), так і PoS-блоки (створені стейкінгом). Кожен тип блоку має власну шкалу складності, цільовий інтервал та графік винагород. Блок вважається валідним, якщо він задовольняє будь-який з двох наборів правил — ланцюг не вимагає чергування чи фіксованого співвідношення між типами.

Ланцюг веде два лічильники висоти:

• nHeight — загальна кількість блоків (PoW + PoS)
• nPowHeight — лише PoW-блоки (використовується для халвінгів та розрахунку складності PoW)

Proof-of-Work

Алгоритм майнінгу

• Блоки 0–9 999: Scrypt (початковий алгоритм при запуску)
• Блоки 10 000+: Lyra2Z — алгоритм хешування з високими вимогами до пам’яті, стійкий до ASIC

Коригування складності: Dark Gravity Wave

Складність PoW коригується алгоритмом Dark Gravity Wave (DGW), який перераховує її на основі ковзного вікна з останніх PoW-блоків:

Ключові властивості:

• Коригування обмежене трикратною межею — складність не може зрости більш ніж утричі або впасти нижче третини за один перерахунок
• Після TLRHeight (блок 130 000) складність PoW перераховується кожні 10 PoW-блоків
• У розрахунку DGW враховуються лише PoW-блоки (PoS-блоки виключені)

Proof-of-Stake

PoS було активовано на блоці 130 000 (форк TLRHeight). Стейкінг дозволяє власникам монет створювати нові блоки без майнінгового обладнання.

Вага стейкінгу

Ймовірність створення PoS-блоку пропорційна вазі стейкінгу монети:

weight = min(вік_у_днях, 99) × min(сума_в_TLR, 9999)

• Мінімальний вік для стейкінгу: 2 дні (монети мають бути непорушені щонайменше 2 дні)
• Максимальний вік для ваги: 90 днів (внесок віку обмежений 90 днями, жорсткий ліміт у формулі — 99 днів)
• Максимальна сума для розрахунку: 9 999 TLR на один UTXO

Модифікатор стейкінгу

Модифікатор стейкінгу забезпечує випадковість при виборі PoS-блоку, запобігаючи передбачуваному стейкінгу:

• Обчислюється на основі псевдовипадкової вибірки з 64 блоків попередніх хешів
• Перераховується кожні 6 годин (інтервал модифікатора)
• Змішує ентропію як PoW-, так і PoS-блоків

Перевірка PoS-ядра

PoS-блок вважається валідним, якщо хеш ядра (отриманий з модифікатора стейкінгу, властивостей монети та мітки часу) виявляється нижчим за цільову складність PoS — за принципом аналогічно PoW-майнінгу, але замість обчислювальної роботи використовуються властивості володіння монетами.

Вимоги до PoS-блоку

Валідний PoS-блок має містити:

1. Транзакцію coinstake на позиції 1 (позиція 0 завжди зайнята порожньою coinbase-транзакцією)
2. Підпис блоку, що підтверджує володіння створювача застейканими монетами

Структура блоку

Формат заголовка

Кожен блок використовує стандартний 84-байтний заголовок:

Прапорці PoS-блоку

PoS-блоки несуть додаткові прапорці метаданих:

• BLOCK_PROOF_OF_STAKE — визначає блок як PoS
• BLOCK_STAKE_ENTROPY — вказує на внесок ентропії до модифікатора стейкінгу
• BLOCK_STAKE_MODIFIER — вказує на генерацію нового модифікатора стейкінгу

Підпис блоку

PoS-блоки містять криптографічний підпис, доданий після даних транзакцій, що доводить володіння створювачем блоку закритим ключем застейканих монет. Для серіалізації після форку використовується прапорець нового формату, що дозволяє відрізнити розширений формат блоку.

Економічна модель

Параметри емісії

Винагорода за блок

Винагорода PoS завжди розраховується за формулою: PoS_reward = PoW_reward × 30 / 70

Поточний стан (березень 2026)

• Завершених халвінгів: 4
• Поточна винагорода PoW: 0,4375 TLR
• Поточна винагорода PoS: 0,1875 TLR
• Монет в обігу: ~19 491 107 TLR

Модель транзакцій

TALER використовує модель UTXO (Unspent Transaction Output), успадковану від Bitcoin:

• Підтримка SegWit: активована на висоті 32 256 (BIP141/143/144)
• Максимальна вага блоку: 4 000 000 одиниць ваги
• Дозрівання coinbase: 20 блоків (нові монети не можна витратити протягом 20 блоків)
• Формат транзакцій: стандартна структура Bitcoin з даними свідка (witness)

Типи адрес

Мережевий протокол

Прапорці сервісів

Вузли повідомляють про свої можливості через прапорці сервісів:

• NODE_NETWORK — доступна повна історія блоків
• NODE_WITNESS — підтримка SegWit
• NODE_BLOOM — підтримка bloom-фільтрів (BIP37)

Компактна ретрансляція блоків

TALER підтримує компактну ретрансляцію блоків за BIP152 для ефективної передачі блоків, зменшуючи навантаження на канал за рахунок передачі коротких ідентифікаторів транзакцій замість повних даних.

Історія форків

Рівень зберігання

TALER використовує LevelDB для постійного зберігання даних:

Файли даних блоків

• blk?????.dat — необроблені дані блоків, до 128 МБ на файл
• rev?????.dat — дані скасування для від’єднання блоків при реорганізації

Підтримка BIP

TALER реалізує наступні пропозиції щодо покращення Bitcoin:

Коротка довідка з параметрів монети