Αν το Blockchain ήταν ζώο, τα πρωτόκολλα συναίνεσης θα ήταν ο σκελετός του. Ως αναπόσπαστο μέρος οποιουδήποτε αποκεντρωμένου δικτύου, ένα πρωτόκολλο συναίνεσης είναι υπεύθυνο για την επικύρωση των συναλλαγών από όλους τους κόμβους του δικτύου. Γίνεται μέσω του προσδιορισμού της εγκυρότητας του μπλοκ που προστίθεται, διασφαλίζοντας ότι είναι αυτό στο οποίο συμφώνησαν όλοι οι κόμβοι.
Τι είναι τα πρωτόκολλα συναίνεσης που βασίζονται στην απαρτία
Τα πρωτόκολλα συναίνεσης που βασίζονται σε απαρτία έχουν προκαλέσει μεγάλη οργή στον χώρο του blockchain. Τι είναι όμως; Προσφέρουν κάποιο πλεονέκτημα έναντι άλλων πρωτοκόλλων συναίνεσης που δεν βασίζονται σε απαρτία; Πώς έχουν αποδώσει;
Η απαρτία είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται σε μεγάλο βαθμό σε αποκεντρωμένα συστήματα. Αναφέρεται στον ελάχιστο αριθμό ψήφων που απαιτούνται από μια κατανεμημένη συναλλαγή πριν μια ενέργεια μπορεί να εκτελεστεί σε ένα κατανεμημένο σύστημα. Ένα πρωτόκολλο συναίνεσης ορίζεται ως το σύστημα. που διέπει τι συμβαίνει σε ένα συγκεκριμένο blockchain ανά πάσα στιγμή.
Ένα πρωτόκολλο συναίνεσης που βασίζεται στην απαρτία είναι ένα πρωτόκολλο όπου η απόφαση για προσθήκη μπλοκ προηγείται από την επίτευξη ενός ελάχιστου αριθμού ψήφων.
Κύρια διαφορά με άλλα πρωτόκολλα συναίνεσης
Όλα τα πρωτόκολλα συναίνεσης έχουν μια βασική απαίτηση. Όλοι οι συμμετέχοντες στους κόμβους πρέπει να καταλήξουν στη συλλογική απόφαση είτε να αποδεχτούν είτε να απορρίψουν την προσθήκη ενός νέου μπλοκ. Ωστόσο, η διαδικασία λήψης της απόφασης λαμβάνει ένα επιπλέον βήμα βάσει πρωτοκόλλων που βασίζονται σε απαρτία.
Για πρωτόκολλα συναίνεσης που βασίζονται σε απαρτία, οι συμμετέχοντες των κόμβων ανταλλάσσουν μηνύματα με δύο βασικές πρωτοβουλίες. Πρώτον, ένα μπλοκ πρέπει να προταθεί σε όλους τους κόμβους, κάτι που μπορεί να γίνει μόνο από τον ηγέτη της συναίνεσης. Το δεύτερο είναι η ενημέρωση του δικτύου ότι ο συμμετέχων έχει αποφασίσει και επικυρώσει το μπλοκ.
Η συναίνεση επιτυγχάνεται αφού ο ηγέτης προτείνει ένα μπλοκ και η πλειοψηφία των συμμετεχόντων αποφασίσει και επικυρώσει το προτεινόμενο μπλοκ.
Άκρα πάνω από πρωτόκολλα συναίνεσης που δεν βασίζονται σε απαρτία
Τα πρωτόκολλα που βασίζονται σε απαρτία διαθέτουν μια βασική σημαντική διαφορά σε σχέση με αυτά που δεν βασίζονται σε απαρτία. Δηλαδή, τη δυνατότητα συνέχισης των λειτουργιών ακόμα και όταν ορισμένοι από τους σωστούς συμμετέχοντες κόμβους αποτυγχάνουν ή ενεργούν κακόβουλα.
Ο κύριος λόγος για τον οποίο η συναίνεση δεν είναι ασήμαντη είναι ότι η αποτυχία θα μπορούσε να συμβεί κατά τη μετάδοση του μηνύματος και τη λήψη αποφάσεων από τους κόμβους. Η αιτία μπορεί να είναι μια διακοπή ρεύματος ή μια κακόβουλη συμπεριφορά, με αποτέλεσμα την απώλεια ή την καθυστέρηση μηνυμάτων.
Το επίδομα μιας τέτοιας αστοχίας αναφέρεται ως βυζαντινή ανοχή σφαλμάτων. Τέτοια πρωτόκολλα μπορούν να ανεχθούν σφάλματα συντριβής ή βυζαντινό σφάλμα. Τα σφάλματα σύγκρουσης είναι όπου οι συμμετέχοντες δεν ανταποκρίνονται ή δεν εκτελούν νέα λειτουργία όταν εκτελείται μια συναίνεση.
Ένα βυζαντινό σφάλμα αναφέρεται σε έναν αποτυχημένο συμμετέχοντα που θα μπορούσε να είναι κακόβουλος πράκτορας. Ένας τέτοιος πράκτορας χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση τυχαίας συμπεριφοράς που διαφέρει από τα καθορισμένα πρωτόκολλα και τη λήψη οποιασδήποτε ενέργειας.
Ο μέγιστος αριθμός κακόβουλων κόμβων που μπορεί να γίνει ανεκτός σε ένα πρωτόκολλο που βασίζεται σε απαρτία είναι το ⅓ όλων των συμμετεχόντων κόμβων στο δίκτυο. Το σύνολο περιλαμβάνει τόσο ειλικρινείς όσο και κακόβουλους κόμβους.
Εκτέλεση πρωτοκόλλων που βασίζονται σε απαρτία
Για να μετρηθεί η απόδοση των πρωτοκόλλων συναίνεσης που βασίζονται στην απαρτία, θα υποδιαιρεθούν και θα αναλυθούν σε τρεις διαφορετικές ομάδες.
Εκτέλεση Πρακτικών Βυζαντινών Ανεκτικών Βλαβών (BFT) Πρωτοκόλλων
Τα πρωτόκολλα ονομάζονται έτσι γιατί πρακτικά επιτυγχάνουν δύο βασικά ζητήματα. Βελτιστοποιούν την επικοινωνία μεταξύ των συμμετεχόντων και τον έλεγχο ταυτότητας, ενώ καταφέρνουν να παραμείνουν λειτουργικοί σε περιβάλλοντα που είναι δύσκολο να συγχρονιστούν.
Όλη η επικοινωνία συγκεντρώνεται στον ηγέτη που ονομάζεται πρωτεύων, με όλους τους άλλους συμμετέχοντες να ονομάζονται αντίγραφα. Ένα πρωτόκολλο αλλαγής προβολής υλοποιείται όταν ο κύριος κόμβος αποτυγχάνει, με τον επόμενο συμμετέχοντα στην κυκλική ένδειξη να είναι ο νέος κύριος. Όλοι οι συμμετέχοντες έχουν σωστή γνώση όλων των συμμετεχόντων και τις υπογραφές τους για καλύτερη λήψη αποφάσεων ψηφοφορίας.
Ενώ έδωσε μια πρακτική λύση στο βυζαντινό ρήγμα, το πρωτόκολλο είχε ένα μεγάλο πρόβλημα με την επεκτασιμότητα. Για να ανεχθούν κακόβουλες συμπεριφορές, όλοι οι συμμετέχοντες πρέπει να γνωρίζουν όλους τους άλλους συμμετέχοντες στον κόμβο και να ανταλλάσσουν έναν τεράστιο αριθμό μηνυμάτων. Παρουσιάζει μια υπολογιστική πολυπλοκότητα στην ανταλλαγή μηνυμάτων.
Η επέκταση είναι επίσης μια πρόκληση γιατί η προσθήκη ενός συμμετέχοντα είναι σχεδόν αδύνατη. Κάθε συμμετέχων που αποχωρεί οριστικά θεωρείται κακόβουλος ηθοποιός. Τα πολύ ζωντανά και δυναμικά οικοσυστήματα blockchain θα έφταναν πολύ γρήγορα στο όριο του ⅓ και θα είχαν ως αποτέλεσμα την κατάρρευση του πρωτοκόλλου.
Εκτέλεση Πρωτοκόλλων Ομοσπονδιακής Βυζαντινής Συμφωνίας
Σύμφωνα με το πρωτόκολλο της ομοσπονδιακής βυζαντινής συμφωνίας (FBA), η απαρτία χωρίζεται σε πολλές ομοσπονδιακές μονάδες. Το κάνει έχοντας αρκετούς Βυζαντινούς στρατηγούς, που ο καθένας είναι υπεύθυνος για την απαρτία του. Επιτρέπει σημαντική αύξηση των συναλλαγών, μειωμένο κόστος συναλλαγής και μικρότερο αριθμό ανταλλαγών μηνυμάτων.
Σύμφωνα με το πρωτόκολλο FBA, κάθε συμμετέχων κόμβος έχει τη δυνατότητα να επιλέξει ποιον επιθυμεί να εμπιστευτεί. Δημιουργεί δυσκολία για κάθε κακόβουλο παράγοντα, καθώς πρέπει να πείσει έναν μεγάλο αριθμό έγκυρων κόμβων να συμπεριλάβουν κακόβουλους κόμβους στη λίστα αξιόπιστων κόμβων τους.
Το FBA έχει αποκτήσει αυξημένη δημοτικότητα με τα χρόνια, προσελκύοντας μεγάλα ονόματα blockchain στο μπλοκ του. Τα πιο αξιοσημείωτα είναι τα Ripple inc και Stellar. Οι επιθέσεις Sybil είναι οι πιο αξιοσημείωτες απειλές, περισσότερο για το blockchain Ripple. Η ύπαρξη Unique Node Lists για επικυρωτές προσφέρει μια καλή λύση.
Εκτέλεση του κατ' εξουσιοδότηση Πρωτοκόλλου Βυζαντινής Ανοχής σε Βλάβες
Το εξουσιοδοτημένο Βυζαντινό πρωτόκολλο ανοχής σε σφάλματα (dBFT) ακολουθεί το ίδιο στυλ εκτέλεσης με το BFT. Ωστόσο, διαφέρει συγκεντρώνοντας τη συναίνεση σε πολλούς συμμετέχοντες, επιλύοντας έτσι τα προβλήματα επεκτασιμότητας του BFT. Το πρωτόκολλο χρησιμοποιεί την έννοια της φήμης για την επιλογή των συμμετεχόντων στη συναίνεση.
Ο NEO είναι ένας από τους κορυφαίους παίκτες με πρωτόκολλο dBFT. Η απορρόφησή του ήταν αρκετά συγκρατημένη λόγω της πιθανότητας επικίνδυνης απειλής για την ασφάλεια. Ένας κακόβουλος ηγέτης μπορεί να εκμεταλλευτεί το πρωτόκολλο αλλαγής προβολής για να δημιουργήσει μια ντετερμινιστική διχάλα. Στη συνέχεια, μπορούν να δημιουργήσουν 2 νέα μπλοκ χρησιμοποιώντας διαφορετικά μηνύματα, με τα δύο μπλοκ να είναι έγκυρα και αποδεκτά από τους συμμετέχοντες, δημιουργώντας δύο διαφορετικές καταστάσεις στο δίκτυο. Μια λύση είναι η απόρριψη όλων των μηνυμάτων που δημιουργήθηκαν πριν από την αλλαγή της προβολής.
Performance of Byzantine Fault Tolerant and Delegated Proof of Stake Protocol
Με συντομογραφία BFT-dPoS, το υβριδικό πρωτόκολλο συγχωνεύει τα πρωτόκολλα Proof of Possession υψηλής απόδοσης με την ασφάλεια των πρωτοκόλλων BFT. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο, κάθε κάτοχος διακριτικού ψηφίζει έναν παραγωγό μπλοκ, με τους 21 κόμβους με τις περισσότερες ψήφους να πληρούν τις προϋποθέσεις. Στη συνέχεια, καθένα από τα 21 έχει καθορίσει χρονικά πλαίσια 0.5 δευτερολέπτων για την παραγωγή μπλοκ, με τη διαδικασία να προχωρά αλφαβητικά.
Το EOSIO είναι ένα από τα blockchain που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο. Μπορεί να υπερηφανεύεται για τεράστια επιτεύγματα, όπως ικανότητες 3000 συναλλαγών ανά λεπτό και επίπεδα ασφάλειας BFT. Το μειονέκτημα είναι ο περιορισμός σε 21 δημιουργούς μπλοκ, με την ψηφοφορία να επηρεάζεται από τα περιουσιακά στοιχεία που κατέχονται. Επιτρέπει μια σύγκρουση για τον έλεγχο της διαδικασίας είναι δυνατή.
Σημείωση του συγγραφέα
Τα πρωτόκολλα συναίνεσης που βασίζονται σε απαρτία είναι αρκετά πρόσφατα σε σύγκριση με αυτά που δεν έχουν απαρτία. Ωστόσο, δίνουν μεγάλη γροθιά, καθώς λύνουν το ζήτημα του βυζαντινού σφάλματος και επιτρέπουν τη λειτουργικότητα, εφόσον οι κακόβουλοι κόμβοι δεν αποτελούν την πλειοψηφία του δικτύου.
Η απόδοσή τους διαφέρει ανάλογα με την κατηγορία του πρωτοκόλλου στη συζήτηση Τα BFT προσφέρουν τεράστια ζητήματα επεκτασιμότητας ενώ τα FBA προσφέρουν κάποιες ευπάθειες σε επιθέσεις Sybil.
Τα dBFT λύνουν το ζήτημα της επεκτασιμότητας αλλά με τη δημιουργία ενός εκμεταλλεύσιμου πρωτοκόλλου αλλαγής προβολής. Το BFT-dPoS προσφέρει τα καλύτερα χαρακτηριστικά, αλλά θέτει τον έλεγχο του κινδύνου μέσω συμπαιγνίας. Ωστόσο, η υιοθέτηση πρωτοκόλλων που βασίζονται σε απαρτία αναμένεται να αυξηθεί καθώς ο χώρος αποκτά περισσότερες καινοτομίες.
Πηγή: https://crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/