Da je Blockchain životinja, konsenzusni protokoli bi bili njegov kostur. Kao nezamjenjiv dio svake decentralizirane mreže, protokol konsenzusa odgovoran je za provjeru valjanosti transakcija od strane svih čvorova u mreži. To se radi utvrđivanjem valjanosti bloka koji se dodaje, osiguravajući da je to ono o čemu su se svi čvorovi složili.
Što su konsenzusni protokoli utemeljeni na kvorumu
Konsenzusni protokoli koji se temelje na kvorumu bili su prilično bijesni u prostoru blockchaina. Ali što su oni? Nude li ikakvu prednost u odnosu na druge protokole za konsenzus koji se ne temelje na kvorumu? Kako su nastupili?
Kvorum je izraz koji se uvelike koristi u decentraliziranim sustavima. Odnosi se na minimalni broj glasova potrebnih za distribuiranu transakciju prije nego što se radnja može izvršiti unutar distribuiranog sustava. Protokol konsenzusa definira se kao sustav. određujući što se događa u određenom blockchainu u bilo kojem trenutku.
Protokol konsenzusa koji se temelji na kvorumu je protokol u kojem odluci o dodavanju blokova prethodi postizanje minimalnog broja glasova.
Glavna razlika s ostalim protokolima za konsenzus
Svi konsenzusni protokoli imaju jedan osnovni zahtjev. Svi sudionici u čvorovima moraju donijeti zajedničku odluku o prihvaćanju ili odbijanju dodavanja novog bloka. Međutim, proces donošenja odluke čini dodatni korak prema protokolima koji se temelje na kvorumu.
Za konsenzusne protokole temeljene na kvorumu, sudionici čvorova razmjenjuju poruke s dvije ključne inicijative. Prvo, blok mora biti predložen svim čvorovima, nešto što može učiniti samo vođa konsenzusa. Drugi je informiranje mreže da je sudionik odlučio i potvrdio blok.
Konsenzus se postiže nakon što voditelj predloži blok, a većina sudionika odluči i potvrdi predloženi blok.
Prednost konsenzusnih protokola koji se ne temelje na kvorumu
Protokoli koji se temelje na kvorumu imaju jednu ključnu veliku razliku u odnosu na one koji se ne temelje na kvorumu. Odnosno, mogućnost nastavka operacija čak i kada neki od ispravnih sudjelujućih čvorova zakažu ili djeluju zlonamjerno.
Glavni razlog zašto konsenzus nije trivijalan je taj što bi do kvara moglo doći tijekom prijenosa poruke i donošenja odluka od strane čvorova. Uzrok može biti nestanak struje ili zlonamjerno ponašanje, što rezultira izgubljenim ili odgođenim porukama.
Dopuštanje takvog kvara naziva se bizantska tolerancija grešaka. Takvi protokoli mogu tolerirati greške prilikom pada ili bizantsku grešku. Greške pri padu su slučajevi kada sudionici ne reagiraju ili ne izvode novu operaciju kada se provodi konsenzus.
Bizantska greška odnosi se na neuspjelog sudionika koji bi mogao biti zlonamjerni agent. Takvog agenta karakterizira prikaz slučajnog ponašanja koji se razlikuje od propisanih protokola i poduzimanje bilo kakve radnje.
Maksimalan broj zlonamjernih čvorova koji se može tolerirati u protokolu koji se temelji na kvorumu je ⅓ svih čvorova koji sudjeluju u mreži. Ukupan broj uključuje i poštene i zlonamjerne čvorove.
Izvedba protokola temeljenih na kvorumu
Kako bi se procijenila izvedba konsenzusnih protokola koji se temelje na kvorumu, oni će se podijeliti i analizirati u tri različite skupine.
Izvedba praktičnih bizantskih protokola otpornih na greške (BFT).
Protokoli se tako nazivaju jer praktički postižu dva ključna pitanja. Optimiziraju međusobnu komunikaciju i autentifikaciju, dok uspijevaju ostati funkcionalni u okruženjima koja se teško sinkroniziraju.
Sva komunikacija je centralizirana na vođi koji se zove primarni, dok se svi ostali sudionici nazivaju replikama. Protokol promjene pogleda implementira se kada vodeći čvor ne uspije, pri čemu je sljedeći sudionik u kružnom znaku novi primarni. Svi sudionici imaju odgovarajuće znanje o svim sudionicima i njihovim potpisima radi boljeg donošenja odluka prilikom glasovanja.
Iako daje praktično rješenje za bizantsku grešku, protokol je imao veliki problem s skalabilnosti. Da bi tolerirali zlonamjerno ponašanje, svi sudionici moraju poznavati sve ostale sudionike čvora i razmjenjivati ogroman broj poruka. Predstavlja računsku složenost u razmjeni poruka.
Proširenje je također izazov jer je dodavanje sudionika gotovo nemoguće. Svaki sudionik koji trajno ode smatra se zlonamjernim akterom. Vrlo živahni i dinamični blockchain ekosustavi bi vrlo brzo došli do granice od ⅓ i rezultirali kolapsom protokola.
Izvođenje Protokola Saveznog bizantskog sporazuma
Prema protokolu federalnog bizantskog sporazuma (FBA), kvorum je podijeljen na nekoliko federalnih jedinica. To čini tako što ima nekoliko bizantskih generala, od kojih je svaki odgovoran za svoj dio kvoruma. Omogućuje značajno povećanje transakcija, smanjenje troškova transakcije i manji broj razmjena poruka.
Prema FBA protokolu, svaki sudjelujući čvor ima mogućnost da odabere kome želi vjerovati. To stvara poteškoće za svakog zlonamjernog aktera jer mora uvjeriti veliki broj valjanih čvorova da uključe zlonamjerne čvorove u svoj popis pouzdanih.
FBA je s godinama stekao sve veću popularnost, privlačeći velika blockchain imena u svoje okrilje. Najznačajniji su Ripple inc i Stellar. Napadi na Sybil su najistaknutije prijetnje, posebno za Ripple blockchain. Postojanje jedinstvenih popisa čvorova za validatore nudi dobro rješenje.
Izvedba delegiranog bizantskog protokola otpornosti na greške
Delegirani bizantski protokol otporan na greške (dBFT) slijedi isti stil izvršenja kao i BFT. Međutim, razlikuje se po centraliziranju konsenzusa u nekoliko sudionika, čime se rješavaju problemi skalabilnosti BFT-a. Protokol koristi koncept reputacije za izbor sudionika konsenzusa.
NEO je jedan od najboljih igrača s dBFT protokolom. Njegovo prihvaćanje je prilično prigušeno zbog mogućnosti opasne sigurnosne prijetnje. Zlonamjerni vođa može iskoristiti svoj protokol za promjenu pogleda kako bi stvorio determinističku vilicu. Zatim mogu stvoriti 2 nova bloka koristeći različite poruke, pri čemu su oba bloka valjana i prihvaćena od strane sudionika, stvarajući dva različita stanja u mreži. Rješenje je odbacivanje svih poruka generiranih prije promjene pogleda.
Izvedba bizantskog protokola otpornosti na greške i delegiranog dokaza o udjelu
Skraćeno kao BFT-dPoS, hibridni protokol spaja visokoučinkovite protokole Proof of Possession sa sigurnošću BFT protokola. Prema protokolu, svaki vlasnik tokena glasuje za proizvođača blokova, pri čemu se kvalificira 21 čvor s najviše glasova. Svaki od 21 tada ima fiksne vremenske okvire od 0.5 sekundi za proizvodnju blokova, pri čemu se proces odvija po abecedi.
EOSIO je jedan od blockchaina koji koristi protokol. Može se pohvaliti ogromnim postignućima poput 3000 transakcija u minuti i BFT razina sigurnosti. Nedostatak je ograničenje na 21 kreatora blokova, pri čemu na glasovanje utječe imovina koja se drži. Omogućuje sudar za kontrolu procesa.
Bilješka autora
Konsenzusni protokoli koji se temelje na kvorumu prilično su noviji u usporedbi s onima bez kvoruma. Međutim, oni su jaki jer rješavaju problem bizantske greške i dopuštaju rad sve dok zlonamjerni čvorovi ne čine većinu mreže.
Njihova se izvedba razlikuje ovisno o klasi protokola u raspravi. BFT-ovi nude velike probleme s skalabilnosti, dok FBA-ovi nude određenu osjetljivost na napade Sybil.
dBFT-ovi rješavaju problem skalabilnosti, ali stvaranjem iskorištavanja protokola za promjenu pogleda. BFT-dPoS nudi ono što bi moglo biti najbolje značajke, ali predstavlja kontrolu rizika putem dosluha. Međutim, očekuje se da će se prihvaćanje protokola temeljenih na kvorumu povećati kako prostor bude dobivao više inovacija.
Izvor: https://crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/