Dacă Blockchain ar fi un animal, protocoalele de consens ar fi scheletul său. Ca parte indispensabilă a oricărei rețele descentralizate, un protocol de consens este responsabil pentru validarea tranzacțiilor de către toate nodurile din rețea. Se realizează prin determinarea validității blocului adăugat, asigurându-se că este ceea ce au convenit toate nodurile.
Ce sunt protocoalele de consens bazate pe cvorum
Protocoalele de consens bazate pe cvorum au fost o furie în spațiul blockchain. Dar ce sunt ei? Oferă ele vreun avantaj față de alte protocoale de consens care nu se bazează pe cvorum? Cum s-au comportat?
Cvorumul este un termen foarte utilizat în sistemele descentralizate. Se referă la numărul minim de voturi necesare unei tranzacții distribuite înainte ca o acțiune să poată fi executată într-un sistem distribuit. Un protocol de consens este definit ca sistem. guvernează ceea ce se întâmplă într-un anumit blockchain în orice moment.
Un protocol de consens bazat pe cvorum este un protocol în care decizia de a adăuga blocuri este precedată de obținerea unui număr minim de voturi.
Principala diferență cu alte protocoale de consens
Toate protocoalele de consens au o singură cerință de bază. Toți participanții la noduri trebuie să ajungă la decizia colectivă de a accepta sau de a respinge adăugarea unui nou bloc. Procesul de a ajunge la decizie face totuși un pas suplimentar în cadrul protocoalelor bazate pe cvorum.
Pentru protocoalele de consens bazate pe cvorum, participanții nodurilor fac schimb de mesaje cu două inițiative cheie. În primul rând, un bloc trebuie să fie propus tuturor nodurilor, lucru care poate fi făcut doar de liderul consensual. Al doilea este informarea rețelei că participantul a decis și a validat blocarea.
Consensul se obține după ce liderul a propus un bloc și majoritatea participanților au decis și au validat blocul propus.
Avantaj față de protocoale de consens care nu se bazează pe cvorum
Protocoalele bazate pe cvorum se laudă cu o diferență majoră cheie față de cele fără cvorum. Adică, capacitatea de a continua operațiunile chiar și atunci când unele dintre nodurile participante corecte eșuează sau acționează rău intenționat.
Motivul principal din spatele consensului care nu este banal este că eșecul ar putea apărea în timpul transmiterii mesajelor și luării deciziilor de către noduri. Cauza poate fi o pană de curent sau un comportament rău intenționat, care are ca rezultat mesaje pierdute sau întârziate.
Admiterea unei astfel de defecțiuni este denumită toleranță bizantină la erori. Astfel de protocoale pot tolera erorile de accident sau greșeala bizantină. Erorile de blocare sunt cazurile în care participanții nu răspund sau nu efectuează o nouă operațiune atunci când se execută un consens.
O greșeală bizantină se referă la un participant eșuat care ar putea fi un agent rău intenționat. Un astfel de agent se caracterizează prin afișarea unui comportament aleatoriu diferit de protocoalele stabilite și prin luarea oricărei acțiuni.
Numărul maxim de noduri rău intenționate care pot fi tolerate într-un protocol bazat pe cvorum este ⅓ din toate nodurile participante din rețea. Totalul include atât noduri cinstite, cât și noduri rău intenționate.
Performanța protocoalelor bazate pe cvorum
Pentru a evalua performanța protocoalelor de consens bazate pe cvorum, acestea vor fi subdivizate și analizate în trei grupuri diferite.
Performanța protocoalelor practice bizantine tolerante la erori (BFT).
Protocoalele sunt numite astfel pentru că practic realizează două probleme cheie. Ele optimizează comunicarea și autentificarea între participanți, reușind în același timp să rămână funcționale în medii greu de sincronizat.
Toată comunicarea este centralizată pe liderul numit primar, toți ceilalți participanți fiind numiți replici. Un protocol de schimbare a vederii este implementat atunci când nodul principal eșuează, următorul participant în tacul circular fiind noul primar. Toți participanții au cunoștințe adecvate despre toți participanții și despre semnăturile acestora pentru o mai bună luare a deciziilor de vot.
Deși dă o soluție practică defectului bizantin, protocolul a avut o mare problemă cu scalabilitatea. Pentru a tolera comportamentul rău intenționat, toți participanții trebuie să cunoască toți ceilalți participanți la nod și să schimbe un număr mare de mesaje. Prezintă o complexitate computațională în schimbul de mesaje.
Extinderea este, de asemenea, o provocare, deoarece adăugarea unui participant este aproape imposibilă. Orice participant care pleacă definitiv este considerat un actor rău intenționat. Ecosistemele blockchain foarte vibrante și dinamice ar ajunge foarte repede la limita ⅓ și ar duce la prăbușirea protocolului.
Efectuarea Protocoalelor Acordului Bizantin Federat
Conform protocolului acordului bizantin federat (FBA), cvorumul este împărțit în mai multe unități federale. Face acest lucru având mai mulți generali bizantini, fiecare fiind responsabil pentru felul lor de cvorum. Permite o creștere semnificativă a tranzacțiilor, un cost redus de tranzacție și un număr mai mic de schimburi de mesaje.
Conform protocolului FBA, fiecărui nod participant i se oferă posibilitatea de a alege în cine vrea să aibă încredere. Creează dificultăți pentru orice actor rău intenționat, deoarece trebuie să convingă un număr mare de noduri valide să includă noduri rău intenționate în lista lor de încredere.
FBA a câștigat o popularitate crescută de-a lungul anilor, atrăgând nume mari de blockchain în rândul său. Cele mai notabile sunt Ripple inc și Stellar. Atacurile Sybil sunt cele mai notabile amenințări, cu atât mai mult pentru blockchain-ul Ripple. Existența listelor de noduri unice pentru validatori oferă o soluție bună.
Efectuarea Protocolului delegat de toleranță la erori bizantin
Protocolul delegat bizantin tolerant la erori (dBFT) urmează același stil de execuție ca și BFT. Cu toate acestea, diferă prin centralizarea consensului la mai mulți participanți, rezolvând astfel problemele de scalabilitate ale BFT. Protocolul folosește conceptul de reputație pentru alegerea participanților la consens.
NEO este unul dintre cei mai buni jucători cu protocol dBFT. Absorbția sa a fost destul de redusă din cauza posibilității unei amenințări periculoase de securitate. Un lider rău intenționat își poate exploata protocolul de schimbare a vederii pentru a crea o furcăre deterministă. Ei pot crea apoi 2 blocuri noi folosind mesaje diferite, ambele blocuri fiind valide și acceptate de participanți, creând două stări diferite în rețea. O soluție este eliminarea tuturor mesajelor generate înainte de schimbarea vizualizării.
Efectuarea protocolului bizantin de toleranță la greșeală și de probă de miză delegată
Abreviat ca BFT-dPoS, protocolul hibrid îmbină protocoalele de înaltă performanță Proof of Possession cu securitatea protocoalelor BFT. Conform protocolului, fiecare deținător de token votează pentru un producător de blocuri, cele 21 de noduri cu cele mai multe voturi calificându-se. Fiecare dintre cele 21 are apoi intervale de timp fixe de 0.5 secunde pentru a produce blocuri, procesul mergând în ordine alfabetică.
EOSIO este unul dintre blockchain-urile care utilizează protocolul. Se mândrește cu realizări extraordinare, cum ar fi abilități de 3000 de tranzacții pe minut și niveluri de securitate BFT. Dezavantajul este limitarea la 21 de creatori de blocuri, votul fiind influențat de activele deținute. Permite o coliziune pentru a controla procesul este posibil.
Nota autorului
Protocoalele de consens bazate pe cvorum sunt destul de recente în comparație cu cele fără cvorum. Cu toate acestea, ele au un pumn, deoarece rezolvă problema erorilor bizantine și permit operabilitatea atâta timp cât nodurile rău intenționate nu formează o majoritate de rețea.
Performanța lor diferă în funcție de clasa de protocol în discuție. BFT-urile oferă probleme uriașe de scalabilitate, în timp ce FBA-urile oferă unele susceptibilități la atacurile Sybil.
dBFT-urile rezolvă problema scalabilității, dar cu crearea unui protocol de modificare a vizualizării. BFT-dPoS oferă ceea ce ar putea fi cele mai bune caracteristici, dar prezintă controlul riscului prin coluziune. Cu toate acestea, se așteaptă ca adoptarea protocoalelor bazate pe cvorum să crească pe măsură ce spațiul primește mai multe inovații.
Sursa: https://crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/