Dokaz dela (PoW) v primerjavi z dokazom o vložku (PoS): Sharding Edition

Gostujoča objava HodlX  Pošljite svojo objavo

Problem razširljivosti verige blokov je trenutno glavna omejitev množičnega sprejemanja tehnologije veriženja blokov. V standardni zasnovi blokovne verige P2P brez dovoljenj, ki jo je uvedel Satoshi Nakamoto, mora vsako vozlišče obdelati vse podatke v omrežju.

Vendar imajo vozlišča v omrežju pogosto različne zmogljivosti. V Nakamotovi standardni zasnovi je zmogljivost omrežja omejena z zmogljivostjo najšibkejših polnih vozlišč v omrežju..

En naiven pristop pri merjenju blockchain omrežja omejuje sodelovanje omrežja za šibka vozlišča. V tem primeru se omrežje opira le na tako imenovana “visoka vozlišča” s širokimi in hitrimi omrežnimi povezavami, ki lahko obdelajo veliko količino podatkov.

Vendar takšno omrežje neizogibno postane bolj centralizirano, saj je vzdrževanje visokih vozlišč pogosto dražje. V tem okviru se skaliranje torej doseže na račun decentralizacije, ki je znana kot najdragocenejša lastnost blokovnih omrežij.

Raziskovalci po vsem svetu so pripravili različne predloge za rešitev problema razširljivosti. Ostrenje velja za najbolj obetavno. Vendar ni skupne vizije, kako izvesti ostrenje, da bi med številnimi parametri omrežja našli najboljši sprejemljiv kompromis.

Projekti, kot so Ethereum 2.0, Algorand, Cardano, Near in Zilliqa, so razvili lastne blockchain modele, ki temeljijo na ostrenju. Vendar imajo vsi ti projekti podoben vzorec. Vsi se zanašajo na algoritem soglasja dokazov o deležu (PoS) in psevdonaključne izbire validatorjev za odbore delcev..

Da bi lahko sodeloval v postopku potrjevanja blokov po pristopu PoS sharding, vsak udeleženec zaklene določeno količino kovancev v vložek. Na primer, v Ethereumu 2.0 en vložek z najmanj 32 kovanci ustreza 1 glasu v krogu validacije blokov.

Pomembno je omeniti, da lahko vsak potrjevalec naredi več vložkov in zbere več glasov. Kot tak bi lahko uporabnik, ki je vložil določeno število vložkov, na podlagi mehanizma psevdonaključnih volitev v odbor postal potrjevalnik enakega števila različnih drobcev..

Nekateri zagovorniki ostrenja PoS koncept “vložka” pogosto mešajo s pojmom “validator”. Mislim, da so številni bralci videli privlačne naslove, da je določena mreža kovancev X pritegnila več kot 20 tisoč “validatorjev”.

Vendar ta ocena ne gre za število udeležencev. Gre za število vložkov. Nemogoče je vedeti, kdo je postavil te deleže. Zainteresiranih strani bi lahko bilo tisoč ali sto. Možno je tudi, da večino deležev nadzoruje en subjekt. V tem primeru je jasno, da je omrežje centralizirano.

Zato domnevno označevanje zgoraj omenjenih deležev tega posameznega subjekta kot ločenih preveriteljev ni samo zmedeno in zavajajoče, temveč tudi zlonamerno.

Naš pristop je razlikovati udeležence od njihovih vložkov. Za ponazoritev izvedimo nekaj izračunov. Predpostavimo, da je v mreži D različnih drobcev in da nekateri udeleženci vložijo S število vložkov.

Potem je verjetnost, da bo ta udeleženec izvoljen za potrjevalca z enim ali več glasovi v določenem drobcu z idealno psevdonaključno funkcijo,

Prav tako gre za matematično pričakovanje funkcije, ki doseže 1, če je udeleženec potrjevalec, in 0 v nasprotnem primeru. Vsota teh funkcij za vse drobce je število drobcev, ki jih potrdijo udeleženci.

Tako je matematično pričakovanje števila drobcev, ki jih potrdi udeleženec, podano s formulo:

Na primer, v testni mreži Ethereum 2.0 je število drobcev D 64. V skladu s formulo bo udeleženec, ki zaklene 44 vložkov, v povprečju potrdil 32 drobcev.

To pomeni, da bo ta udeleženec v povprečju upravljal 32 delcev ali natančno polovico podatkov v omrežju. Ta udeleženec bo prenesel in obdelal polovico podatkov v omrežju. Lahko se trdi, da polovica ni celota. Ostrenje PoS je bilo oglaševano kot velik preboj za ublažitev obremenitve šibkih vozlišč v sistemu.

Vendar to ni tako velik napredek in takšni udeleženci bodo še vedno morali obdelati veliko delovno obremenitev, da bodo vzdrževali sistem. Zato šibka vozlišča ne bodo opazila pričakovanega izboljšanja zmogljivosti.

Lahko bi trdili, da ni treba zakleniti 44 vložkov. Če ima udeleženec omejene vire, lahko zaklene enega ali dva vložka in obdela en ali dva drobca. Na žalost zasnovo ostrenja PoS predpostavlja, da se odbori za drobljenje premešajo vsako obdobje, da se preprečijo napadi prilagodljivih nasprotnikov.

Prilagodljivi nasprotniki poškodujejo ciljna vozlišča, na primer z napadi DDoS ali mrk. Poškodovana vozlišča zaradi osnovne kazni izgubijo svoj delež in zapustijo odbor. Na koncu bi lahko zlonamerni igralec dobil nadzor nad celotnim odborom. V

nasprotno pa lahko v sistemu PoW vozlišče nadaljuje svoje delo takoj po napadu.

Mešanje odborov je zato pomemben del ostrenja PoS. Po takšni prerazporeditvi so odbori ponovno izvoljeni in udeleženci so dodeljeni kot potrjevalci drugim olupkam.

Na žalost morajo udeleženci z enim vložkom prenesti stanje tega drobca, da lahko pošteno izvršijo svoje naloge preverjanja veljavnosti in preverijo transakcije. To je precej velik promet.

Udeleženci morajo vedeti bodisi o vseh neporabljenih transakcijah bodisi o stanju na računu, da lahko nadaljujejo svoje delo. Druga možnost je izgubiti vložek ali postati lutka drugih vozlišč, ki imajo potrebne podatke.

Izvedimo nekaj izračunov. Predpostavimo, da je vsak vložek zaklenjen približno 180 dni in je vsak vložek izvoljen kot potrjevalec enkrat na dan. Opazite, da zgornja formula tudi v tem primeru deluje popolnoma. Nastavili smo D = 64 in S = 180.

V povprečju bo ta udeleženec prenesel stanje na 60 od 64 drobcev. To je skoraj celotno omrežje. Tu je še en primer. Predpostavimo, da je udeleženec sklenil 4 vložke. Nato bodo po 11 dneh prenesli skoraj 32 drobcev, kar predstavlja polovico stanja omrežja.

Kljub temu upoštevamo obremenitev manjših zainteresiranih strani. Druga plat medalje predstavlja bogate deležnike s številnimi vložki. Predstavljajte si strežnik s 64 procesorskimi enotami, ki validira 64 delcev, kjer vsaka procesorska enota preveri svoj delček. Upravljanje tega strežnika je precej preprosta naloga.

Kadar koli pride do prerazporeditve odborov, ni treba prenesti ali posodobiti nobenega stanja drobcev. Treba je le prestaviti ključe, povezane z vložki med procesnimi enotami, glede na rezultate volitev v odbor.

Tako je operacija, ki je za majhne deležnike draga, sorazmerno poceni za veliko zainteresirano stran, ki te 64 procesne enote izvaja na strežniku. Mislim, da pozorni bralec razume, da je zgoraj omenjeni strežnik polno vozlišče. Po tej zasnovi bodo tisti, ki si lahko privoščijo zagon tega celotnega vozlišča, prihranili veliko več denarja za omrežni promet.

Lahko bi trdili, da je 60 manj kot 64 in pol države ni celotna država. Kljub temu ni težko pričakovana rešitev, ki je vredna “milijarde dolarjev proračuna in 10 let razvoja”.

Kljub temu pa morajo majhne zainteresirane strani s šibkimi vozlišči upravljati ogromno podatkov ali ogromno omrežnega prometa. Ta zahteva v celoti premaga namen skaliranja z ostrenjem.

Različni projekti, ki si postavljajo za cilj uvedbo ostrenja dokazov o vložku, imajo lahko različno štetje drobcev, intervale prestavitve odborov in časovne intervale za zaklepanje vložka..

Vendar lahko opazimo “uspešnost pod pričakovanji” pri katerem koli praktičnem naboru parametrov. Kadar se takšni projekti soočajo z “zamudami pri lansiranju”, jih osrednje skupine pogosto predstavljajo kot razvojna vprašanja. Vendar so, kot sem pravkar opisal, navadne oblikovne pomanjkljivosti, ki so značilne za ostrenje PoS.

Zanimivo je, da ni bilo treba izvajati ostrenja na podlagi dokazov o vložku, da bi zmanjšali delovno obremenitev majhnih udeležencev. Predstavljajmo si, da projekt predlaga osenčenje na podlagi dokazov o delu.

V nasprotju z zasnovo PoS ponuja nastavitev, primerno za šibka vozlišča, tako da lahko upravljajo svoje delovne obremenitve. V tem primeru so vsi udeleženci nagrajeni sorazmerno z njihovimi prizadevanji za vzdrževanje omrežja. Posledično je delovanje šibkih vozlišč še vedno donosno.

Druga prednost ostrenja PoW je odsotnost težav, značilnih za PoS, tj. Nič napadov in napadov mletja. Kot rezultat, dokaz o delu ponuja boljši kompromis za skaliranje kot tisti, ki bi ga lahko imel proo vložek.

Vinod Manoharan je tehnološki podjetnik ter ustanovitelj in izvršni direktor podjetja Jax Multiversal Holdings, holding družba, katere portfelj vključuje spletna igralniška podjetja, plačilne prehode in tehnološka podjetja Blockchain. Manoharan je tudi ustanovitelj podjetja JAX.Mreža, tehnološki zagon v Ukrajini, osredotočen na tehnologijo Blockchain in natančneje na reševanje zloglasne trileme o razširljivosti Blockchain.

Predstavljena slika: Shutterstock /wirow