Насколько эффективен алгоритм блокчейна?

как могло случиться, что нет столкновений?

Есть.

Интересно, насколько эффективен этот процесс?

Очень неэффективно. ~ 10 долларов США за безопасную транзакцию :)

Каждый майнер пытается добыть отдельный блок. Одна из причин заключается в том, что адрес для выплаты вознаграждения (который платит майнеру за его работу), естественно, отличается для каждого майнера. Таким образом, два майнера не конкурируют за добычу одного и того же блока.

Точно так же каждый отдельный майнер изменяет другие вещи в блоках, чтобы убедиться, что каждая из их майнинговых установок не дублирует работу.

Я нашел исследование о неэффективности блокчейна здесь

https://www.p2pfisy.com/wp-content/uploads/2017/05/Pappalardo_p.pdf

Неэффективность блокчейна The Bitcoin Peers Network Джузеппе Паппалардо 1 , 2 Гвидо Кальдарелли 2 Томазо Асте1 1Университетский колледж Лондона

Алгоритм блокчейна не должен быть эффективным. Он предназначен для обеспечения безопасности и неизменности.

Биткойн блокирует в среднем один раз в 10 минут. Блоку требуется несколько (скажем, 10) секунд для распространения в сети, а затем майнеры работают над новым блоком. Таким образом, у вас остается примерно 1/60 шанса каждый раз, когда майнер находит потерянный блок.

Это также означает, что 1,7% хешрейта тратится впустую, но это довольно незначительно.

То, как обрабатываются эти потерянные блоки, является сердцем инноваций Биткойн. Правило «Самая длинная цепочка» является его определяющей чертой - из вашего вопроса кажется, что вы не знаете об этом, что говорит о том, что вы не понимаете протокол.

В любом случае, если мы попытаемся сократить время между блоками, осиротение становится более серьезной проблемой. Вот почему Авив Зохар и др. работали над альтернативными протоколами, невосприимчивыми к этой проблеме, GHOST, а теперь и SPECTRE.

Ваше понимание способа назначения блоков неверно. Нет никакой гарантии (изначально), что все узлы в одностороннем порядке согласятся на добавление в цепочку одного и того же следующего блока. Спорные ситуации относительно распространены и возникают из-за того, что несколько майнеров решают следующий блок достаточно близко или одновременно, чтобы некоторые узлы получили одного кандидата на следующий блок от одного из майнеров, а другие узлы получили другое предложение.

Решение с самой длинной цепочкой решает эту дилемму, возвращая всю цепочку к предложенному блоку + любые дополнительные добавленные блоки, как только одна из спорных цепочек будет добыта с большей скоростью, чем другая, и, таким образом, станет длиннее.

Так что «столкновения» бывают, однако система по своей сути обрабатывает эти ситуации алгоритмически.

Насколько эффективна эта система... за 9 лет не было ни одного случая отказа системы из-за этой потенциальной угрозы или любой другой. Математическая безопасность, встроенная в блокчейн в целом, намного превосходит любые предыдущие концепции цифровых валют, у всех которых были проблемы с одной или несколькими из этих потенциальных угроз, которые они не могли решить. Блокчейн — это комплексное решение не только для безнадежной децентрализованной передачи ценностей, но и для многих других приложений, которые действительно возможны только благодаря нескольким ключевым функциям защиты, таким как концепция самой длинной цепочки, цифровая подпись и т. д.