Εναλλακτικοί αλγόριθμοι συναίνεσης. Πρέπει να εγκαταλείψουμε τα PoW και PoS;

Πριν από μερικές εβδομάδες, καλύψαμε τα χαρακτηριστικά των πρωταρχικών αλγορίθμων συναίνεσης και παραδείγματα έργων blockchain που χρησιμοποιούν αυτούς τους μηχανισμούς. Ωστόσο, η βιομηχανία κρυπτογράφησης δεν περιορίζεται στη χρήση δημοφιλών μηχανισμών συναίνεσης, όπως PoW (Proof of Work) και PoS (Proof of Stake). Τα έργα Blockchain αναζητούν συνεχώς εναλλακτικές λύσεις για τη βελτίωση των tokenomics τους. Οι νεοσύστατες επιχειρήσεις ενθαρρύνονται για να βελτιώσουν τα επιχειρηματικά τους μοντέλα και στη διαδικασία αναπτύσσουν και εφαρμόζουν νέους αλγόριθμους, καθώς και ενημερώνουν υπάρχοντες που ελπίζουν να τους αναζωογονήσουν. Το σημερινό άρθρο είναι αφιερωμένο σε αυτούς τους εναλλακτικούς μηχανισμούς συναίνεσης.

Αλγόριθμοι ανοχής βυζαντινών σφαλμάτων (BFT) 

Το Byzantine Fault Tolerance (BFT) είναι μια δυνατότητα κατανεμημένου δικτύου που επιτρέπει την επίτευξη συναίνεσης ακόμη και αν ορισμένοι κόμβοι στο δίκτυο παρέχουν λανθασμένες πληροφορίες ή δεν ανταποκρίνονται. Ο σκοπός του μηχανισμού BFT είναι να ασφαλίσει το σύστημα και να αποφύγει αστοχίες χρησιμοποιώντας συλλογική λήψη αποφάσεων (τόσο από λειτουργικούς όσο και από ελαττωματικούς κόμβους), καθώς και τη μείωση του αντίκτυπου των ελαττωματικών κόμβων. Το BFT προέρχεται από το «Το πρόβλημα των Βυζαντινών Στρατηγών» (επικοινωνία μεταξύ πολλών απομακρυσμένων μερών που λαμβάνουν παραγγελίες από ένα μόνο κέντρο).

Εδώ είναι οι βασικοί μηχανισμοί που βασίζονται στο BFT:

– Το Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) είναι ένα πρωτότυπο κλασικό πρωτόκολλο συναίνεσης που χρησιμοποιεί δύο γύρους ψηφοφορίας. Παρουσιάστηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1990 από την Barbara Liskov και τον Miguel Castro. Το πρωτόκολλο έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί αποτελεσματικά σε ασύγχρονα δίκτυα και βελτιστοποιείται για τη μείωση των γενικών εξόδων. Η κατανόηση υψηλού επιπέδου για το πώς δύο γύροι ψηφοφορίας παρέχουν ασφάλεια στο δίκτυο είναι η βάση όλων των κλασικών πρωτοκόλλων συναίνεσης. Το πεδίο εφαρμογής περιλαμβάνει κατανεμημένους υπολογιστές και blockchain. Για παράδειγμα, η Zilliqa χρησιμοποιεί PBFT σε συνδυασμό με PoW, ενώ η Tendermint συνδυάζει DPoS και PBFT. 

Πλεονεκτήματα: ενεργειακή απόδοση, χαμηλή διασπορά στις ανταμοιβές και απουσία απαιτήσεων για πολλαπλές επιβεβαιώσεις συναλλαγών. 

Μειονεκτήματα: ευπάθεια στις επιθέσεις του Sybil και κακή επεκτασιμότητα.

– Το Delegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT) αναπτύχθηκε με βάση τον μηχανισμό PBFT από την ομάδα NEO. Συνδυάζει τα χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων PBFT και DPoS. Κάθε χρήστης στο blockchain NEO μπορεί να επιλέξει αντιπροσώπους. Επίσης, αυτός ο αλγόριθμος διακρίνεται από την ανάπτυξη μη αναστρέψιμης, ορίζοντας ότι όλες οι συναλλαγές είναι 100% τελικές μετά την πρώτη επιβεβαίωση. Οι συναλλαγές εντός της αλυσίδας είναι ασήμαντες, εκτελούνται πολύ πιο γρήγορα καθώς δημιουργούνται σύμφωνα με τις κανονιστικές και επιχειρηματικές απαιτήσεις. 

Πλεονεκτήματα: υψηλή απόδοση, ενεργειακή απόδοση, μη αναστρέψιμη. 

Μειονεκτήματα: υψηλό επίπεδο συγκέντρωσης και έλλειψη ανωνυμίας.

– Το Verifiable Byzantine Fault Tolerance (VBFT) είναι ένας νέος αλγόριθμος συναίνεσης που συνδυάζει κλασικό PoS, επαληθεύσιμη τυχαία λειτουργία (VRF) και Βυζαντινή ανοχή σφαλμάτων (BFT). Αυτός ο μηχανισμός έχει σχεδιαστεί ειδικά για τις απαιτήσεις της πλατφόρμας ONTology. Το VBFT μπορεί να υποστηρίξει την επεκτασιμότητα των ομάδων συναίνεσης, χρησιμοποιεί το VRF για να διασφαλίσει την τυχαιότητα και την αμεροληψία της δημιουργίας του συνόλου συναίνεσης, και τελικά διασφαλίζει την έγκαιρη επίτευξη της τελικής κατάστασης. Σε αντίθεση με το DBFT, αυτός ο αλγόριθμος εξαλείφει τον κίνδυνο συγκέντρωσης. Στο μέλλον, η οντολογία σχεδιάζει για τον αλγόριθμο συναίνεσης VBFT να μπορεί να υποστηρίζει έως και 2401 κόμβους, ενώ επιτυγχάνει συναίνεση σε λιγότερο από 10 δευτερόλεπτα. 

Πλεονεκτήματα: δεν υπάρχει κίνδυνος συγκέντρωσης, υψηλού επιπέδου επεκτασιμότητας και αντίστασης σε επιθέσεις. 

Μειονεκτήματα: η χρήση του αλγορίθμου περιορίζεται στο ONchain και στο έργο ONTology.

Εναλλακτικοί μηχανισμοί συναίνεσης

– Η Απόδειξη Δραστηριότητας είναι ένας αλγόριθμος συναίνεσης που εγγυάται την αυθεντικότητα των συναλλαγών και διασφαλίζει ότι οι ανθρακωρύχοι καταλήγουν σε συναίνεση. Αυτός είναι ένας συνδυασμός PoW και PoS. Τα βασικά της εξόρυξης παραμένουν τα ίδια, και οι ανθρακωρύχοι ανταγωνίζονται για να λύσουν το παζλ και να λάβουν ανταμοιβές. Ταυτόχρονα, τα μπλοκ που βρέθηκαν δεν περιλαμβάνουν συναλλαγές. Στην πραγματικότητα, είναι πρότυπα πληροφοριών με τον τίτλο και τη διεύθυνση ανταμοιβής αποκλεισμού. Αφού βρει ένα τέτοιο σχεδόν άδειο μπλοκ, το σύστημα αναφέρεται στον αλγόριθμο PoS. Οι πληροφορίες στην κεφαλίδα χρησιμοποιούνται για την τυχαία επιλογή των επικυρωτών για την υπογραφή του μπλοκ. Μόνο οι κάτοχοι διακριτικών μπορούν να λειτουργήσουν ως επικυρωτές και όσο περισσότερα νομίσματα έχουν, τόσο περισσότερες πιθανότητες υπάρχουν να υπογράψουν ένα μπλοκ και να λάβουν την ανταμοιβή. Μετά την υπογραφή του μπλοκ από επικυρωτές, γίνεται επιβεβαιωμένο στοιχείο της αλυσίδας. Το τέλος ασφάλειας δικτύου κατανέμεται μεταξύ του νικητή και των επικυρωτών που έχουν υπογράψει το μπλοκ. Αυτός ο μηχανισμός χρησιμοποιείται από τα έργα Decred και Espers. 

Πλεονεκτήματα: η πρόληψη της πιθανότητας της επίθεσης 51%

Μειονεκτήματα: υψηλή κατανάλωση ενέργειας, παρόμοια με το PoW.

– Το Proof of Burn (PoB) είναι ένα εναλλακτικό πρωτόκολλο συναίνεσης που στοχεύει στην επίλυση του προβλήματος της κατανάλωσης ενέργειας στο PoW. Μερικές φορές περιγράφεται ακόμη και ως PoW που δεν καταναλώνει ενέργεια. Λειτουργεί σύμφωνα με την πολιτική υποστήριξης των ανθρακωρύχων για «καύση» ή «καταστροφή» νομισμάτων, η οποία τους επιτρέπει να καταγράφουν μπλοκ ανάλογα με τον αριθμό των καμένων νομισμάτων. Με άλλα λόγια, κάνοντας κέρματα, οι χρήστες μπορούν να δείξουν την πίστη τους στο δίκτυο, αποκτώντας τη δυνατότητα να «ορυχείο» και να επαληθεύσουν τις συναλλαγές. Η μέθοδος καύσης νομισμάτων αντιπροσωπεύει τη δύναμη της εικονικής εξόρυξης. Όσο περισσότερα νομίσματα χρησιμοποιεί ένας χρήστης για να υποστηρίξει το σύστημα, τόσο περισσότερη δύναμη εξόρυξης έχει και, ως εκ τούτου, τόσο περισσότερες πιθανότητες πρέπει να επιλεγεί ως ο επόμενος επικυρωτής μπλοκ. Αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποιείται από τους Counterparty, Slimcoin και Factom. 

Πλεονεκτήματα: η μακροπρόθεσμη εστίαση στον ανθρακωρύχο είναι κίνητρο

Μειονεκτήματα: είμαστε ξανά αντιμέτωποι με το πρόβλημα της συγκέντρωσης.

– Η Απόδειξη Σημασίας (PoI) είναι ένας μηχανισμός συναίνεσης που εισήγαγε η NEM. Το PoI βασίζεται στο PoS, ωστόσο το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του έγκειται στο γεγονός ότι επιβραβεύει τους χρήστες που πραγματοποιούν ενεργά συναλλαγές στο δίκτυο. Προκειμένου να έχουν το δικαίωμα να δημιουργούν μπλοκ χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό συναίνεσης PoI, οι κόμβοι πρέπει να μεταδίδουν ένα ορισμένο ποσό νομισμάτων και επιλέγονται ανάλογα με τον αριθμό των σημείων που καθορίζουν τη συμβολή τους στο δίκτυο. Στο PoS, αυτό εξαρτάται από το συνολικό ποσό των κερμάτων που διατηρούνται, αλλά στο PoI, η εκτίμηση περιλαμβάνει μια ποικιλία μεταβλητών. Οι υπολογισμοί προέρχονται από τα μαθηματικά της ομαδοποίησης δικτύου και την κατάταξη σελίδας. 

Πλεονεκτήματα: η δραστηριότητα του δικτύου ενθαρρύνεται αντί της συσσώρευσης στοιχείων στο PoS

Μειονεκτήματα: η δημιουργία μπλοκ δεν απαιτεί πόρους και μπορεί να χρησιμοποιηθεί άδικα.

– Το Proof of History (PoH) είναι ένας πραγματικά καινοτόμος αλγόριθμος. Η λύση παρουσιάστηκε από το έργο Solana προκειμένου να εξαλειφθεί τελικά ένα ζήτημα της εγκυρότητας των χρονικών σημείων σε κατανεμημένα δίκτυα. Σε αντίθεση με τη χρήση της καθιερωμένης μεθόδου με τις χρονικές σημάνσεις, μπορεί κανείς να βεβαιωθεί ότι η ενέργεια εκτελείται σε διαφορετικό χρονικό σημείο μετά από μία ενέργεια, αλλά πριν από μια άλλη. Μέσω της Απόδειξης της Ιστορίας, μπορούμε να διασφαλίσουμε ότι μια συγκεκριμένη ενέργεια πραγματοποιήθηκε σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, πριν ή μετά από μια άλλη ενέργεια. Αυτό γίνεται εφικτό χωρίς τη χρήση χρονικών σημείων ή εξωτερικών δομών συγχρονισμού. Η επιβεβαίωση του ιστορικού είναι μια λειτουργία επαλήθευσης καθυστέρησης υψηλής συχνότητας. Αυτό σημαίνει ότι η συνάρτηση απαιτεί μια ακολουθία βημάτων για την απόκτηση και αξιολόγηση της μοναδικότητας και της αξιοπιστίας της δημοσιευμένης αξίας. Η υλοποίηση του Solana εκτελεί τη λειτουργία που χρησιμοποιεί ένα διαδοχικό σύστημα κατακερματισμού που είναι ανθεκτικό στις προ-εικόνες (εικόνες των προηγουμένως προετοιμασμένων κατακερματισμών). Έτσι, η έξοδος της συναλλαγής εμφανίζεται ως η είσοδος της επόμενης συναλλαγής. Στη συνέχεια, ο τρέχων μετρητής, η κατάσταση και η έξοδος καταγράφονται περιοδικά. Τα σαφή πλεονεκτήματα είναι η δυνατότητα κλιμάκωσης και η εξάλειψη του προβλήματος ισχύος των χρονικών σημείων. Προς το παρόν, είναι μάλλον δύσκολο να ξεχωρίσουμε τις προφανείς αδυναμίες του πρωτοκόλλου λόγω της καινοτομίας αυτής της λύσης.

Περίληψη

Η τεχνολογία Blockchain βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη. Επομένως, το φυσικό αποτέλεσμα είναι ότι το θέμα του «σωστού» πρωτοκόλλου συναίνεσης βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της συζήτησης και της διαμάχης. Πολλές κρίσιμες εκτιμήσεις, όπως το επίπεδο αποκέντρωσης, τονίζουν το πνεύμα του blockchain ως τεχνολογίας. Τουλάχιστον προς το παρόν, δεν υπάρχει συνοχή στον «σωστό» αλγόριθμο συναίνεσης, που σημαίνει ότι δεν θα δούμε τίποτα άλλο παρά έντονο ανταγωνισμό στο εγγύς μέλλον.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map