Algoritmi di consenso alternativi. Dobbiamo rinunciare a PoW e PoS?

Alcune settimane fa, abbiamo coperto le caratteristiche degli algoritmi di consenso primari ed esempi dei progetti blockchain che utilizzano questi meccanismi. Tuttavia, l’industria delle criptovalute non si limita all’uso di meccanismi di consenso popolari, come PoW (Proof of Work) e PoS (Proof of Stake). I progetti blockchain cercano costantemente soluzioni alternative per migliorare la loro tokenomica. Le startup sono incentivate a migliorare i loro modelli di business e, nel processo, sviluppano e implementano nuovi algoritmi, oltre ad aggiornare quelli esistenti sperando di rivitalizzarli. L’articolo di oggi è dedicato a tali meccanismi di consenso alternativi.

Byzantine Fault Tolerance Algorithms (BFT) 

Byzantine Fault Tolerance (BFT) è una funzionalità di rete distribuita che consente di raggiungere il consenso anche se alcuni nodi della rete forniscono informazioni errate o non rispondono. Lo scopo del meccanismo BFT è proteggere il sistema ed evitare guasti utilizzando il processo decisionale collettivo (da parte sia dei nodi operativi che difettosi), oltre a ridurre l’impatto dei nodi difettosi. Il BFT deriva dal “Problema dei generali bizantini” (comunicazione tra più soggetti remoti che ricevono ordini da un unico centro).

Ecco i primi meccanismi basati su BFT:

– Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) è un protocollo di consenso classico originale che utilizza due turni di votazione. È stato introdotto alla fine degli anni ’90 da Barbara Liskov e Miguel Castro. Il protocollo è progettato per funzionare in modo efficiente su reti asincrone e ottimizzato per ridurre i costi generali. Una comprensione di alto livello di come due turni di votazione forniscono la sicurezza della rete è la base di tutti i protocolli di consenso classici. Lo scopo include il calcolo distribuito e la blockchain. Ad esempio, Zilliqa utilizza PBFT in combinazione con PoW, mentre Tendermint combina DPoS e PBFT. 

Pro: efficienza energetica, bassa dispersione dei premi e assenza di requisiti per conferme multiple di transazioni. 

Contro: vulnerabilità agli attacchi Sybil e scarsa scalabilità.

– Delegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT) è stato sviluppato in base al meccanismo PBFT dal team NEO. Combina le caratteristiche dei protocolli PBFT e DPoS. Ogni utente nella blockchain NEO può selezionare delegati. Inoltre, questo algoritmo si distingue per lo sviluppo dell’irreversibilità, definendo che tutte le transazioni sono definitive al 100% dopo la prima conferma. Le transazioni on-chain sono banali, vengono eseguite molto più velocemente in quanto sono costruite in base ai requisiti normativi e aziendali. 

Pro: rendimento elevato, efficienza energetica, irreversibilità. 

Contro: alto livello di centralizzazione e mancanza di anonimato.

– Verifiable Byzantine Fault Tolerance (VBFT) è un nuovo algoritmo di consenso che combina PoS classico, funzione casuale verificabile (VRF) e tolleranza ai guasti bizantina (BFT). Questo meccanismo è progettato specificamente per i requisiti della piattaforma ONTology. VBFT può supportare la scalabilità dei gruppi di consenso, utilizza VRF per garantire la casualità e l’equità della generazione del set di consenso e infine assicura il rapido raggiungimento dello stato finale. A differenza di DBFT, questo algoritmo elimina il rischio di centralizzazione. In futuro, Ontology prevede che l’algoritmo di consenso VBFT sia in grado di supportare fino a 2401 nodi, raggiungendo il consenso in meno di 10 secondi. 

Pro: nessun rischio di centralizzazione, alto livello di scalabilità e resistenza agli attacchi. 

Contro: l’uso dell’algoritmo è limitato a ONchain e al progetto ONTology.

Meccanismi di consenso alternativi

– La prova di attività è un algoritmo di consenso che garantisce l’autenticità delle transazioni e assicura che i minatori raggiungano il consenso. Questa è una combinazione di PoW e PoS. Le basi del mining rimangono le stesse ei minatori competono per risolvere il puzzle e ricevere ricompense. Allo stesso tempo, i blocchi trovati non includono le transazioni. In realtà, sono modelli di informazioni con il titolo e l’indirizzo di ricompensa del blocco. Dopo aver trovato un blocco così praticamente vuoto, il sistema fa riferimento all’algoritmo PoS. Le informazioni nell’intestazione vengono utilizzate per selezionare casualmente i validatori per firmare il blocco. Solo i possessori di token possono agire come validatori e più monete hanno, maggiori sono le possibilità di firmare un blocco e ricevere la ricompensa. Dopo che il blocco è stato firmato dai validatori, diventa un elemento confermato della catena. La quota di sicurezza della rete viene distribuita tra il miner vincitore e i validatori che hanno firmato il blocco. Questo meccanismo è utilizzato dai progetti Decred ed Espers. 

Pro: la prevenzione della possibilità dell’attacco del 51%

Contro: elevato consumo di energia, simile a PoW.

– Proof of Burn (PoB) è un protocollo di consenso alternativo volto a risolvere il problema del consumo energetico in PoW. A volte viene persino descritto come PoW che non consuma energia. Agisce in conformità con la politica di supporto dei minatori per “bruciare” o “distruggere” monete, che consente loro di registrare blocchi in base al numero di monete bruciate. In altre parole, bruciando monete, gli utenti possono dimostrare la loro fedeltà alla rete, acquisendo la possibilità di “estrarre” e verificare le transazioni. Il metodo di masterizzazione delle monete rappresenta il potere del mining virtuale. Più monete un utente utilizza per supportare il sistema, maggiore è la potenza di mining che ha e, quindi, maggiori sono le possibilità di essere selezionato come prossimo validatore di blocchi. Questo protocollo è utilizzato da Counterparty, Slimcoin e Factom. 

Pro: è incentivata l’attenzione a lungo termine sui minatori

Contro: siamo nuovamente di fronte al problema della centralizzazione.

– Proof of Importance (PoI) è un meccanismo di consenso introdotto da NEM. PoI si basa su PoS, ma la sua caratteristica distintiva sta nel fatto che premia gli utenti che conducono attivamente transazioni sulla rete. Per avere il diritto di creare blocchi utilizzando il meccanismo di consenso PoI, i nodi devono trasmettere una certa quantità di monete e sono selezionati in base al numero di punti che determinano il loro contributo alla rete. In PoS, questo dipende dalla quantità totale di monete detenute, ma in PoI, la stima include una varietà di variabili. I calcoli sono tratti dalla matematica del clustering di rete e del page rank. 

Pro: l’attività di rete è incentivata al posto dell’accumulo di attività in PoS

Contro: la creazione di blocchi non richiede risorse e può essere utilizzata in modo scorretto.

– Proof of History (PoH) è un algoritmo veramente innovativo. La soluzione è stata presentata dal progetto Solana per eliminare finalmente un problema di validità dei timestamp nelle reti distribuite. A differenza dell’utilizzo del metodo stabilito con i timestamp, è possibile assicurarsi che l’azione venga eseguita in un momento distinto dopo un’azione, ma prima di un’altra. Attraverso Proof of History, possiamo garantire che una determinata azione abbia avuto luogo in un determinato momento, prima o dopo un’altra azione. Ciò è reso possibile senza l’uso di timestamp o strutture di sincronizzazione esterne. La conferma della storia è una funzione di ritardo verificabile ad alta frequenza. Ciò significa che la funzione richiede una sequenza di passaggi per ottenere e valutare l’unicità e l’affidabilità del valore pubblicato. L’implementazione di Solana esegue la funzione che utilizza un sistema di hash sequenziale resistente alle pre-immagini (immagini di hash precedentemente preparati). Pertanto, l’output della transazione appare come l’input della transazione successiva. Successivamente, il contatore, lo stato e l’uscita correnti vengono registrati periodicamente. I chiari vantaggi sono la scalabilità e l’eliminazione del problema di validità dei timestamp. Al momento è piuttosto difficile individuare le evidenti carenze del protocollo dovute alla novità di questa soluzione.

Sommario

La tecnologia blockchain è ancora in fase di sviluppo. Pertanto, il risultato naturale è che la questione del protocollo di consenso “giusto” è ancora in fase di discussione e controversia. Molte considerazioni critiche, come il livello di decentralizzazione, evidenziano lo spirito della blockchain come tecnologia. Almeno per il momento, non c’è coerenza nell’algoritmo di consenso “giusto”, il che significa che non vedremo altro che un’intensa concorrenza nel prossimo futuro.

Mike Owergreen Administrator
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