I ricercatori affrontano i problemi della blockchain di domani con Bitcoin-NG

La questione di come aumentare al meglio la capacità di elaborazione delle transazioni della blockchain potrebbe rappresentare l'attuale crisi del bitcoin, ma ciò T impedisce ai ricercatori di lavorare per risolvere problemi più lungimiranti.

Tenutasi lo scorso fine settimana a Montreal, la cerimonia inauguraleScalabilità Bitcoin ha segnato la prima grande conferenza per sviluppatori e, in quanto tale, ha visto la partecipazione di un ampio campione di esperti tecnici impegnati a trovare soluzioni ai problemi che potrebbero emergere con l'avanzare della conoscenza della Tecnologie blockchain.

ONE delle proposte più innovative che debutterà all'evento è stata sviluppata dallo studente post-doc della Cornell Ittay Eyal, dallo studente di dottorato Adem Efe Gencer, dal professore di informatica Emin Gün Sirer e dallo scienziato ricercatore Robbert Van Renesse. Chiamato Bitcoin-NG (la "NG" è l'abbreviazione di "prossima generazione"), la proposta è concepita come una soluzione ai "problemi intrinseci" nella progettazione della blockchain, sia in Bitcoin che nei registri distribuiti alternativi come Ethereum.

Eyal ha affermato che alla base di Bitcoin-NG c'è la convinzione che esistano problemi più profondi nella progettazione delle blockchain, che renderanno difficile la scalabilità di qualsiasi implementazione, pubblica o privata.

Eyal ha detto a CoinDesk:

"Per i Mercati azionari e per le transazioni di asset digitali, se si desidera avere tutto questo su una blockchain, sarà necessaria una scalabilità significativa."

ONE dei problemi più urgenti, sostiene il team dietro Bitcoin-NG, è che all'aumentare delle dimensioni dei blocchi di dati su una blockchain, aumenta anche il rischio che la blockchain si biforchi, dando origine a versioni concorrenti dei registri pubblici delle transazioni passate e a inefficienze nella comunicazione di rete.

Propagazione del blocco

Bitcoin-NG, secondo Eyal, è stato un esercizio di identificazione dei problemi che sorgono quando singole transazioni e blocchi di transazioni vengono verificati e propagati su una rete blockchain, nonché dei vantaggi che dovrebbero essere mantenuti in qualsiasi riprogettazione.

Alla fine, i ricercatori dietro Bitcoin-NG sono giunti alla conclusione che i blocchi su una blockchain hanno due funzioni distinte: eleggere un "leader" che decide quali transazioni includere nella blockchain principale e distribuire una ricompensa al minatore.

"Quando inserisco un blocco nella blockchain [Bitcoin], dico implicitamente che sono il leader dal blocco precedente fino a ora e che questo è l'ordine delle transazioni che decido per questo periodo", ha spiegato.

Bitcoin-NG propone di comporre una blockchain di due tipi distinti di blocchi: i "blocchi chiave" che stabiliscono un "leader" e i "microblocchi" che contengono transazioni per un determinato periodo di tempo futuro.

Ai minatori leader verrebbe assegnata l'intera ricompensa del blocco, mentre le commissioni sulle transazioni tra i blocchi chiave verrebbero suddivise con il precedente leader.

Considerazioni

Eyal ha affermato che il team ha impiegato un po' di tempo per concentrarsi su una tesi centrale della sua ricerca, ovvero che i fork, sebbene attualmente si verifichino poche volte al giorno nel Bitcoin, saranno più comuni se i blocchi delle transazioni saranno più grandi.

Il ricercatore ha suggerito che questo problema T può essere risolto modificando la dimensione del blocco o la frequenza di una data rete, e che la scalabilità richiederà cambiamenti maggiori. Tuttavia, Eyal ha detto che prima era necessario identificare le metriche per l'analisi.

"Servono delle metriche per capire cosa si sta cercando di ottimizzare e le metriche sono intuitivamente molto chiare: si vuole che una transazione venga inserita in una blockchain il più velocemente possibile, si vuole vederla lì e si vuole essere in grado di inserire quante più transazioni possibili", ha affermato.

Secondo Eyal, la metrica più importante sviluppata durante il processo è stata l'idea di "ritardo del consenso", ovvero quanto tempo prima la maggior parte dei nodi concorda sullo stato della blockchain.

"Tutti concordano su tutto ciò che è accaduto nella cronologia della blockchain da ONE fa a oggi. Ma cosa dire di ONE fa? Se ci sono dei fork e ce ne sono molti, allora sicuramente T siamo d'accordo", ha continuato.

Ulteriori metriche utilizzate dai ricercatori includevano "time to prune", ovvero il tempo impiegato dai miner per stabilire se si trovano sul "ramo" corretto o sulla versione corretta della blockchain su cui stanno elaborando le transazioni. Con l'aumentare delle dimensioni dei blocchi, Eyal ha suggerito che il time to prune aumenta.

Sono stati presi in considerazione ancheestrazione mineraria utilizzo di energia, ovvero il rapporto tra blocchi completati che finiscono sulla catena principale, e "tempo per WIN", il periodo di tempo prima che tutti i minatori concordino che una data versione della blockchain sia la più lunga, in modo da impiegare le risorse di conseguenza.

Blocchi di costruzione

Per quanto riguarda le ispirazioni, Eyal ha citato Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree (FANTASMA), una proposta di ricerca che prevede come una catena principale potrebbe essere meglio selezionata tra le diverse forcelle concorrenti.

Proposta dai ricercatori Yonatan Sompolinsky e Aviv Zohar nel 2013, GHOST è stata presa in considerazione anche durante lo sviluppo della blockchain alternativa Ethereum, che mira a fungere da rete per applicazioni distribuite.

"C'erano due punti sollevati nel documento", ha spiegato Eyal. "GHOST ha un modo diverso di scegliere le catene. In Bitcoin, si sceglie la catena più lunga e questa diventa la catena principale. Questo è comunemente noto come blocco orfano. Questa è la parola sbagliata, è un ramo potato. GHOST ha un modo diverso di scegliere il ramo più lungo."

Eyal ha sottolineato che la catena più lunga T ha necessariamente il maggior numero di blocchi e che in Bitcoin se ne potrebbe selezionare ONE con meno blocchi ma più rami.

"L'altra cosa che aggiungono è l'idea di una blockchain inclusiva, in cui se si ha una filiale è possibile in seguito unire le transazioni nella catena principale", ha continuato Eyal.

Per facilitare meglio questi processi, il sistema di Bitcoin-NG è ONE in cui i keyblock usano la proof-of-work come Bitcoin e solo i leader generano microblock, anche se arrivano a intervalli più brevi. Nella proposta, i keyblock vengono generati ogni 10 minuti, mentre i microblock vengono generati ogni 10 secondi.

Il sessanta percento delle commissioni di mining generate durante questo periodo va al miner successivo, ha detto Eyal, motivandolo a posizionarsi nella catena il più ultimo possibile. Gli attuali leader ottengono il 40% delle commissioni.

"Perché il 40%? Perché dobbiamo fare delle ipotesi sulle dimensioni dell'attaccante e T vogliamo che l'attaccante sia motivato a estrarre più blocchi, diventa complicato. Potrebbe essere il 10%, ma poi i miner più grandi potrebbero essere motivati ​​a non piazzare transazioni in blocchi", ha detto Eyal alla conferenza.

Implementazione

Ad oggi, Eyal ha affermato che Bitcoin-NG è già stato implementato nel codice di Bitcoin e che questa rete è stata oggetto di alcuni esperimenti.

Tuttavia, ha affermato che probabilmente passerà del tempo prima che qualcosa di simile a Bitcoin-NG venga implementato sulla rete Bitcoin , soprattutto a causa della difficoltà di raggiungere un consenso, dati i diversi attori coinvolti nel progetto open source.

"In teoria, è possibile semplicemente effettuare un fork Bitcoin o un hard fork Bitcoin per usare questo nuovo protocollo e aumentare la scalabilità per una latenza e una larghezza di banda molto migliori. Come hai visto con la discussione sulle dimensioni dei blocchi, è difficile apportare modifiche, per non parlare di modifiche sostanziali con questo meccanismo di consenso", ha affermato.

Attualmente, Bitcoin-NG funziona come testbed eseguendo 1.000 nodi. Eyal e il suo team stanno utilizzando un data center di Cornell per l'esperimento, con 150 macchine che eseguono sette client.

In futuro, ha affermato, il team spera di svolgere il proprio lavoro su larga scala, pubblicare un white paper e infine rilasciare Bitcoin-NG al pubblico.

Sebbene siano necessari dei test, Eyal si è detto ottimista sul fatto che Bitcoin-NG potrebbe contribuire all'attuale dibattito sulla dimensione dei blocchi attraverso le metriche utilizzate per determinare il suo design, concludendo:

"Abbiamo visto che siamo stati in grado di fare qualcosa che T si riesce a fare molto, migliorando la larghezza di banda ed efficientemente. Stiamo cercando di vedere fin dove possiamo arrivare senza cambiare le proprietà, vogliamo lo stesso livello di sicurezza, larghezza di banda e latenza [di Bitcoin], o meglio."

Per maggiori informazioni su Bitcoin-NG, leggi iltrascrizione completa dal discorso di Eyal sullo scaling Bitcoin qui.

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