Text original: „Câteva neînțelegeri majore ale publicului despre Blockchain”

Autor: ChainLinkGod

Blockchain este un model de calcul inovator Securitatea datelor și a aplicațiilor nu este garantată de o terță parte centralizată, ci de o rețea de computere descentralizată. Deoarece blockchain-ul în sine nu este permis, oricine se poate alătura rețelei și poate verifica în mod independent autenticitatea calculelor. În cele din urmă, tehnologia blockchain stabilește un mecanism de verificare și echilibrare a puterii între utilizatori și nodurile de rețea.

Tehnologia blockchain ne-a adus monede digitale inovatoare (cum ar fi Bitcoin) care pot scrie politici monetare în cod, a permis, de asemenea, aplicații programabile de minimizare a încrederii (cum ar fi Ethereum). În prezent, blockchain-ul intră rapid în ochii publicului ca o nouă infrastructură digitală, iar acest impuls de dezvoltare se mai numește și Web3. Deși mulți oameni recunosc propunerea de valoare a blockchain-ului, există încă unele neînțelegeri cu privire la modelul de încredere subiacent al blockchain-ului.

Acest articol va explora ce rol pot juca nodurile complete cu capabilități de verificare autonome, în special modul în care nodurile complete supraveghează creatorii de blocuri (de exemplu, mineri sau validatori) și ce efecte cheie vor avea asupra scalabilității blockchain-ului. După ce ați citit acest lucru, veți avea o înțelegere mai profundă a diferențelor dintre modelele de încredere dintre blockchain și calculul tradițional.

Blocajele modelelor de calcul tradiționale

Majoritatea aplicațiilor de astăzi folosesc un model client-server, care trimite cereri către un server de baze de date centralizat. Există următoarele tipuri de participanți la modelul de calcul tradițional:

Client: Utilizatorii finali creează de obicei cereri prin intermediul dispozitivelor personale, iar cererile sunt trimise către un server de date centralizat prin protocolul TCP/IP. Clientul are încredere că serverul bazei de date va răspunde cu fidelitate solicitărilor. Server de baze de date: Acesta este un computer la distanță, de obicei un furnizor de servicii cloud centralizat, care furnizează date sau servicii specifice. Serverele de baze de date back-end sunt de obicei un grup de computere gestionate central de o organizație tradițională. În modelul de calcul tradițional, deși serverul centralizat nu are transparență, utilizatorii nu pot decât să aibă încredere în el

Acest model de calcul se mai numește și Web2, iar dezvoltatorii pot publica și extinde rapid aplicații în funcție de propriile nevoi. Deoarece centrul de date poate garanta o latență scăzută și un randament ridicat de calcul, poate obține o experiență de utilizator foarte fluidă. Aplicațiile implementate pe servere centralizate oferă o valoare uriașă pentru miliarde de utilizatori din întreaga lume, dar au și unele blocaje proprii.

Cel mai mare blocaj este că utilizatorii finali nu pot verifica dacă procesul de calcul ca răspuns la cerere este fiabil și nici nu pot confirma dacă datele introduse în baza de date au fost manipulate. De fapt, astfel de aplicații funcționează într-o cutie întunecată, iar utilizatorii trebuie să aibă deplină încredere că terții nu le vor dăuna intereselor.

Această ipoteză de încredere în aplicațiile centralizate poate avea un impact negativ asupra utilizatorilor. Utilizatorii se pot confrunta cu cenzură, li se pot șterge conturile de către platformele de socializare, li se scurg datele personale, au conținut recomandat de algoritmi, au costuri mai mari de reconciliere, se pot modifica sau se pierde datele sau chiar să le lipsească responsabilitatea în întregul sistem. În cele din urmă, acest lucru va duce la o defalcare a încrederii sociale și la creșterea costurilor de coordonare economică.

Model de calcul blockchain

Blockchain scapă de încrederea oarbă în entitățile centralizate și adoptă următoarele mecanisme tehnice pentru a obține minimizarea încrederii și neutralitatea de încredere.

Utilizați tehnologia de criptare pentru a certifica dreptul de proprietate asupra datelor/activelor și a verifica autenticitatea tranzacțiilor;

Merită menționat faptul că blockchain-ul este o rețea deschisă la care se poate alătura oricine din lume, fie contribuind activ, fie ascultând pasiv mesajele. Utilizatorii finali pot verifica personal dacă rezultatele obținute de rețea sunt valide și dacă datele din registru au fost modificate. Deoarece blockchain-ul este transparent, reduce și riscul de opacitate a informațiilor, elimină asimetria informațiilor și asigură că toți participanții sunt pe deplin conștienți de riscuri.

În modul de calcul blockchain, utilizatorii finali pot alege să se alăture rețelei blockchain și să verifice rezultatele calculelor diferiților participanți la rețeaua blockchain.

Pentru a asigura funcționarea normală a blockchain-ului, sunt necesare diferite tipuri de participanți la rețea. Un participant joacă adesea mai multe roluri, iar fiecare rol joacă un rol cheie.

Creator de blocuri (BP): Responsabil pentru sortarea tranzacțiilor și ambalarea lor în blocuri (notă: aceasta este o structură de date specială) și apoi trimiterea blocurilor în rețea pentru verificare. Dacă două blocuri valide sunt create la aceeași înălțime a blocului, atunci creatorul blocului decide care versiune a blockchain-ului este „canonică” (adică urmează principiul celui mai lung lanț). Un mecanism de consens este utilizat în proces pentru a decide care creator de bloc va crea următorul bloc. Cele mai populare două mecanisme de consens sunt PoW (miner) și PoS (verificator). Nodul complet: Nodul complet este nucleul rețelei blockchain. Acest tip de nod este responsabil pentru descărcarea și validarea fiecărui bloc trimis de creatorul blocului. Dacă blocul este verificat ca fiind valid (adică respectă regulile protocolului), acesta va fi adăugat la registrul personal complet al nodului și va fi efectuată o schimbare de stare. Blocurile nevalide care nu respectă regulile protocolului vor fi ignorate și eliminate și nu vor fi efectuate modificări de stare. Nodul de arhivă: Nodul de arhivă nu numai că va stoca toate informațiile din nodul complet, dar va calcula și stoca și starea anterioară a blockchain-ului. Nodurile de arhivă pot fi folosite pentru a solicita date istorice arbitrare, cum ar fi soldurile conturilor de utilizator la o anumită înălțime de bloc în trecut. Un lucru de remarcat aici este că nodurile complete pot fi convertite în noduri de arhivă în orice moment, fără a descărca alte date din rețea. Nodurile de arhivă au de obicei cerințe hardware foarte ridicate și sunt, în general, conduse de furnizori de servicii (cum ar fi exploratorii de blocuri). Clienți light: clienții light sunt noduri complete care sunt limitate din punct de vedere funcțional și descarcă numai anteturi de bloc (adică amprente digitale criptografice unice). Un client ușor poate verifica dacă o tranzacție este inclusă într-un bloc, dar, deoarece nu descarcă sau execută toate tranzacțiile din bloc, în esență trebuie să aibă încredere că majoritatea creatorilor de blocuri sunt onești. Clienții ușoare, cunoscuți și sub denumirea de clienți Simple Payment Verification (SPV), au fost propuși inițial de Cartea albă Bitcoin. Furnizor de servicii RPC: Furnizorul de servicii RPC este, de asemenea, un nod complet și poate conecta alți participanți la rețea la blockchain și poate citi și scrie date. Utilizatorii serviciilor RPC (apel de procedură la distanță) adesea nu au capacitatea sau înclinația de a rula ei înșiși noduri complete sau clienți ușoare, astfel încât bariera de intrare în blockchain poate fi redusă semnificativ prin acest serviciu.Utilizatorii trebuie să aibă încredere că furnizorul de servicii RPC poate furniza servicii în mod onest, deoarece utilizatorii înșiși nu pot verifica rezultatele. Utilizatori finali: utilizatorii finali sunt utilizatori obișnuiți care doresc să efectueze tranzacții în rețeaua blockchain. Acești participanți pot rula noduri complete sau noduri ușoare și se pot conecta și la furnizorii de servicii RPC. Singurul scop al blockchain-ului este de a oferi servicii utilizatorilor finali.

În timp ce fiecare tip de participant joacă un rol cheie în buna funcționare a ecosistemului blockchain, nodurile complete sunt, fără îndoială, nucleul rețelei blockchain, deoarece sunt responsabile pentru menținerea unei copii complete a registrului rețelei. Alți participanți, cum ar fi creatorii de blocuri și clienții light, se conectează la noduri complete pentru a fi informați despre starea rețelei. Prin urmare, topologia rețelei blockchain este prezentată în figura de mai jos.

Diagrama schematică a topologiei unei rețele blockchain, în care atât clienții ușori, cât și creatorii de blocuri sunt conectați la noduri complete.

O concepție greșită comună despre blockchain este aceea că, deoarece creatorii de blocuri sunt responsabili pentru adăugarea tranzacțiilor la blocuri noi, aceștia au control unilateral asupra blockchain-ului. Cu alte cuvinte, acești oameni cred că, dacă majoritatea creatorilor de blocuri sunt mituiți sau se complică (notă: acesta este adesea numit „atac de 51%)”, atunci rețeaua va cădea și tot ce are valoare va fi furat. În realitate, puterea creatorilor de blocuri este limitată, așa că pot apărea doar câteva tipuri de atacuri rău intenționate.

Creatorii de blocuri au următoarele puteri:

Examinați tranzacțiile: creatorii de blocuri pot decide ce tranzacții să includă în blocurile lor sau pot ignora selectiv anumite tranzacții. Dacă creatorii de blocuri se complică, este într-adevăr posibil să se excludă anumite tranzacții, dar de fapt este nevoie de un singur creator de blocuri onest pentru a pune tranzacțiile într-un bloc valid. Rescrie blockchain-ul: dacă majoritatea creatorilor de blocuri se complică (cum ar fi un atac de 51%), blocurile valide create anterior se pot bifurca din cauza reorganizării blocurilor (reorg) și va apărea o linie. Noul blockchain devine lanțul principal. Ceea ce trebuie remarcat aici este că unele blockchain-uri vor stabili mecanisme de puncte de control pentru a realiza conceptul de „finalitate economică”. Odată ce blocurile dinaintea punctului de control sunt reorganizate, blockchain-ul va fi suspendat, ceea ce necesită soluționarea consensului social în afara lanțului. Reorganizarea blocurilor derulează înapoi blocurile valide acceptate anterior și le înlocuiește cu un nou set de blocuri valide

Creatorii de blocuri nu au următoarele capabilități:

Schimbați regulile de protocol: creatorii de blocuri nu pot modifica regulile de protocol în mod dorit, cum ar fi adăugarea/eliminarea de funcții (cum ar fi creșterea/scăderea limitei superioare a spațiului de blocare sau a frecvenței blocurilor); Furarea fondurilor utilizatorilor: creatorii de blocuri care nu dețin cheia privată a portofelului nu pot cheltui jetoane în portofel, deoarece semnătura criptografică a tranzacției va fi invalidă. Trebuie remarcat aici că reorganizarea blockchain poate duce la atacuri cu cheltuire dublă, care șterg tranzacțiile semnate de deținătorul cheii private în registrul blockchain, mai degrabă decât falsificarea semnăturilor tranzacțiilor.

Pentru a înțelege motivul pentru care creatorii de blocuri au abilități limitate, trebuie mai întâi să înțelegem relația dintre creatorii de blocuri și nodurile complete responsabile de verificare.

Cum nodurile complete supraveghează creatorii de blocuri

Responsabilitatea creatorului blocului este de a trimite noi blocuri pentru a asigura buna funcționare a blockchain-ului. Cu toate acestea, creatorul blocului nu are dreptul de a decide dacă blocul este valabil în numele întregii rețele blockchain. Nodul complet este responsabil pentru determinarea validității blocurilor. Nodul complet stochează registrul blockchain și este responsabil pentru verificarea independentă a fiecărui bloc și executarea tuturor tranzacțiilor din bloc pentru a confirma dacă blocul respectă regulile protocolului.

Prin urmare, se formează un mecanism de verificare și echilibrare a puterii: nodurile complete acceptă doar blocuri valide și ignoră blocurile care nu respectă regulile protocolului, pentru a supraveghea și a trage la răspundere creatorii de blocuri. Creatorii de blocuri sunt stimulați financiar să creeze numai blocuri valide. Pentru că, dacă creează blocuri invalide, vor irosi o mulțime de resurse economice și vor renunța la toate recompensele de bloc și veniturile din comisioane de tranzacție. Chiar dacă alți creatori de blocuri continuă să creeze blocuri valide pe un bloc invalid, aceste blocuri vor fi ignorate de toate nodurile și, în cele din urmă, acești creatori de blocuri vor ieși din rețea.

Nodurile complete sunt conduse de entități economice cheie din ecosistemul blockchain, inclusiv platforme de tranzacționare cu criptomonede, emitenți de monede stabile, oracole, verificatori L2, furnizori de servicii RPC, furnizori de servicii de portofel gestionat, balene și utilizatori obișnuiți. Aceste entități economice cheie verifică în mod independent registrul blockchain și, prin urmare, nu pot fi păcăliți să accepte blocuri nevalide. Nodurile complete nu trebuie să se coordoneze și să comunice între ele atunci când se confirmă validitatea blocurilor. Aceste noduri trebuie doar să respecte regulile protocolului atunci când verifică blocurile pentru a ajunge la un consens asupra validității blocului.

Blocurile nevalide vor fi respinse de toate nodurile și toate nodurile vor continua să urmărească blockchain-urile valide.

Multe reguli de protocol blockchain sunt determinate în afara lanțului de către comunitate, un proces cunoscut și sub numele de „consens social”. Atingerea consensului social necesită adesea un proces formal (cum ar fi o propunere de îmbunătățire a Ethereum sau EIP), în care comunitatea discută despre beneficiile modificărilor regulilor de protocol pe diferite platforme sociale. Odată ce se ajunge la un consens inițial în afara lanțului, dezvoltatorii de bază ai blockchain-ului vor dezvolta o nouă versiune a clientului blockchain pentru a implementa aceste modificări. Creatorii de noduri complete și de blocuri pot alege dacă să ruleze versiuni noi ale software-ului și să actualizeze rețeaua prin hard forks (actualizări necompatibile cu versiunea anterioară) sau soft forks (actualizări compatibile cu versiunea precedentă).

Dacă upgrade-ul hard fork este controversat, rețeaua blockchain se poate împărți în două versiuni diferite, iar cele două versiuni vor funcționa independent. Odată ce se întâmplă acest lucru, fiecare blockchain va partaja toată istoria de la blocul geneză până la o anumită înălțime a blocului înainte de bifurcație. Acesta a fost cazul cu hard fork-urile Bitcoin și Bitcoin Bash în 2017, când toată lumea nu a fost de acord cu privire la modul de îmbunătățire a tranzacțiilor. Acesta a fost și cazul hard fork-urilor Ethereum și Ethereum Classic în 2016, când comunitatea a fost împărțită în privința modului de a gestiona hack-ul DAO.

Bitcoin Cash este o furcă a blockchain-ului Bitcoin care a apărut din cauza dezacordurilor cu privire la modul de îmbunătățire a ratei tranzacțiilor.

Unele blockchain-uri nu adoptă un mecanism de consens în afara lanțului, dar aleg să gestioneze upgrade-urile prin guvernare în lanț. Fiecare metodă de actualizare a protocolului are propriile avantaje și provocări unice, iar soluția de adoptat depinde de nevoile specifice ale comunității.

Reduceți cerințele hardware pentru nodurile complete

Dacă cerințele hardware pentru un nod complet sunt prea mari (de exemplu, trebuie utilizat hardware de calitate industrială), atunci nu multe entități vor avea capacitatea sau dorința de a rula un nod complet și pot alege o soluție centralizată pentru a citi și scrieți în blockchain. Acest lucru ar face rețeaua blockchain mai susceptibilă la manipulare de către creatorii de blocuri.

Pentru a construi o rețea sănătoasă cu noduri complete, multe blockchain-uri vor limita în mod deliberat debitul de tranzacție al rețelei și vor fi compatibile cu hardware-ul nodului de verificare cel mai scăzut din comunitate. Reducerea cerințelor hardware nu numai că permite nodurilor complete să funcționeze corect în circumstanțe normale, dar permite, de asemenea, stabilirea rapidă de noi noduri complete de validare, dacă blockchain-ul este atacat de un grup de creatori de blocuri complice. Fiecare blockchain are cerințe hardware specifice diferite, dar ele sunt practic compatibile cu hardware-ul obișnuit de consum.

Un nod complet blockchain Bitcoin care rulează pe un Raspberry Pi, un microcomputer cu profil redus

Următoarea logică ilustrează modul în care reducerea cerințelor hardware va spori propunerea de valoare de bază a blockchain-ului:

Reduceți cerințele hardware → Reduceți costurile de verificare a blocurilor → Mai multe entități pot rula noduri complete → Fiți mai capabili să reziste atacurilor de la creatorii de blocuri → Îmbunătățiți securitatea rețelei → Obțineți mai bine neutralitatea fiabilă → Creșteți gradul de utilizare

Deși protocolul blockchain nu stipulează în mod clar cerințele hardware pentru nodurile complete (deoarece eficiența de operare a hardware-ului și software-ului se îmbunătățește constant), el stipulează debitul tranzacției (notă: debitul tranzacției depinde de obicei de dimensiunea blocului și de frecvența de producție a blocurilor) pentru vizează în mod specific un anumit tip de configurație hardware.

Deși majoritatea blockchain-urilor sunt compatibile cu hardware-ul obișnuit pentru consumator, unele blockchain-uri necesită ca hardware-ul nodului de verificare să fie cel puțin la nivel de server pentru a crește debitul tranzacțiilor. Aceste blockchain-uri realizează că, deși acest lucru va reduce numărul de noduri auto-construite care participă la verificare, există încă suficiente entități economice cheie cu resurse suficiente pentru a rula noduri complete.

Reduceți costurile de verificare blockchain

Un scenariu ideal ar fi ca toată lumea din lume să își ruleze propriile noduri complete pentru a verifica tranzacțiile blockchain. Cu toate acestea, în realitate, construirea unui nod complet necesită mult timp și resurse și poate afecta experiența multor utilizatori finali. Pe măsură ce blockchain-ul devine din ce în ce mai popular, utilizatorii care sunt obișnuiți să folosească furnizori de servicii centralizați pot considera că este prea deranjant să își construiască propriile noduri complete. Preferă să poată interacționa imediat cu aplicațiile în lanț.

Prin urmare, majoritatea utilizatorilor finali din blockchain-urile curente nu își construiesc propriile noduri, ci accesează furnizorii de servicii RPC și au încredere în acești furnizori de servicii pentru a furniza servicii de încredere, pentru a trimite tranzacții utilizatorilor către rețeaua blockchain și pentru a sincroniza utilizatorii starea actuală a blockchain-ului. . Este posibil ca acestor utilizatori să nu le pese de beneficiile verificării autonome a blockchain-ului, iar securitatea rețelei blockchain nu a atins starea optimă. Cu toate acestea, în comparație cu modelele de calcul tradiționale, blockchain-ul are încă avantaje uriașe în reducerea la minimum a încrederii.

În zilele noastre, mulți utilizatori finali nu rulează ei înșiși noduri complete, ci se conectează la furnizori de servicii RPC de încredere.

Există o soluție de compromis pentru această problemă, care este integrarea clienților ușoare în portofelele blockchain. Deși integrarea clienților ușori poate reduce dependența de furnizorii de servicii RPC și, prin urmare, poate îmbunătăți într-o anumită măsură status quo-ul, modelul clientului ușor necesită încă în mod fundamental încrederea că majoritatea creatorilor de blocuri creează blocuri valide și că toate datele de tranzacție sunt diferite blocul este public.

Pentru ca clienții light să verifice blocul creatorului blocului fără să descarce și să execute întregul bloc (adică să ruleze un nod complet), clientul ușor trebuie să fie optimizat din punct de vedere tehnic pentru a crește nivelul de minimizare a încrederii și a deveni un „client minim de încredere” . Optimizarea tehnică poate fi realizată în următoarele aspecte:

Dovada fraudei: Nodul complet generează o dovadă criptografică și o trimite clientului light, dovedind că blocul este invalid și încalcă regulile protocolului. În același timp, clienții ușoare nu trebuie să reexecută toate tranzacțiile din bloc. Dovada de valabilitate: În plus față de dovada de fraudă, va fi generată și o dovadă de zero cunoștințe. Creatorul blocului poate dovedi direct clientului că blocul este valid și respectă regulile protocolului. Eșantionarea disponibilității datelor (DAS): Aceasta este o tehnică de eșantionare probabilistică care verifică dacă toate datele dintr-un bloc au fost trimise în rețea fără a fi necesar ca clienții ușoare să descarce întregul bloc. Clienții ușori minimizați de încredere pot verifica blocurile creatorului blocului fără a descărca sau executa întregul bloc

Pe măsură ce noi tehnologii de minimizare a încrederii sunt lansate în mod continuu, validatorii pot verifica mai ușor blocurile creatorului blocului fără a descărca și executa întregul bloc, iar costurile de verificare sunt mai mici. Acest lucru va ajuta la îmbunătățirea securității întregii rețele blockchain. Este demn de menționat că crearea de clienți ușoare care minimizează încrederea poate duce și mai mult la rețele blockchain mai scalabile.

Scalarea blockchain-ului menținând în același timp verificarea autonomă

De obicei, echivalăm extinderea blockchain cu îmbunătățirea ratei tranzacțiilor. Cu toate acestea, o înțelegere mai cuprinzătoare ar trebui să fie: extinderea blockchain-ului necesită atât îmbunătățirea debitului tranzacțiilor, cât și menținerea costurilor scăzute de verificare. Din fericire, clienții ușori minimizați la încredere sunt acum disponibili, iar debitul rețelei blockchain poate fi îmbunătățit (cum ar fi extinderea capacității blocurilor sau scurtarea timpului de generare a blocurilor), menținând în același timp costul de verificare a blocurilor la un nivel scăzut.

În plus, soluțiile de extindere L2, cum ar fi rollup-ul, folosesc, de asemenea, tehnologie similară clienților ușoare cu încredere minimizată, folosind tehnologia de proba criptografică pentru a dovedi validitatea tranzacțiilor, iar rețeaua blockchain de bază nu trebuie să execute fiecare tranzacție. Blockchain-ul de bază este un client ușor recunoscut pentru minimizarea încrederii pentru acumularea L2. În plus, tranzacțiile sunt împachetate și stocate pe blockchain pentru a asigura disponibilitatea datelor, ceea ce poate crește foarte mult debitul tranzacțiilor și poate crește cu greu costurile de verificare pe blockchain-ul subiacent.

Rollup-ul L2 folosește blockchain-ul de bază ca un client ușor de minimizare a încrederii recunoscut pentru a îmbunătăți debitul tranzacțiilor Rezumat

Blockchain este un registru care poate fi doar anexat, care este foarte sigur, demn de încredere și neutru, aducându-ne o nouă paradigmă de calcul. Blockchain a stabilit un mecanism de verificare și echilibrare a puterii între creatorii de blocuri și nodurile complete, care pot furniza servicii comunității, pot actualiza și repeta continuu și, în același timp, își pot menține proprietățile imuabile. Deși trebuie să continuăm să muncim din greu pentru a reduce și mai mult costul de verificare al blockchain-ului, blockchain are în prezent avantaje uriașe față de modelele de calcul tradiționale în ceea ce privește minimizarea încrederii.

——

Conținutul acestui articol reprezintă doar opiniile proprii ale autorului și nu reprezintă punctele de vedere ale Chainlink Foundation sau Chainlink Labs.

Sfârşit