Исследователи решают будущие проблемы блокчейна с помощью Bitcoin-NG

Вопрос о том, как наилучшим образом увеличить пропускную способность обработки транзакций блокчейна, может стать нынешним кризисом биткоина, но это T мешает исследователям работать над решением более перспективных задач.

В прошлые выходные в Монреале состоялась перваяМасштабирование Bitcoin стала первой крупной конференцией для разработчиков, и в ней приняло участие большое количество технических экспертов, работающих над решениями проблем, которые могут возникнуть по мере развития знаний о Технологии блокчейн.

ONE из самых новаторских предложений, представленных на мероприятии, было разработано аспирантом Корнеллского университета Иттаем Эялем, аспирантом Адемом Эфе Генджером, профессором компьютерных наук Эмином Гюном Сирером и научным сотрудником Робертом Ван Ренессом. Называется Биткоин-NG («NG» — сокращение от «следующее поколение»), предложение рассматривается как решение «внутренних проблем» в дизайне блокчейна, как в Bitcoin , так и в альтернативных распределенных реестрах, таких как Ethereum.

Эяль сказал, что в основе Bitcoin-NG лежит убеждение, что существуют более фундаментальные проблемы с конструкцией блокчейнов, которые сделают масштабирование любой реализации, публичной или частной, сложной задачей.

Эяль рассказал CoinDesk:

«Что касается Рынки ценных бумаг, для транзакций с цифровыми активами, если вы хотите иметь все это в блокчейне, вам потребуется значительное масштабирование».

Команда Bitcoin-NG утверждает, что ONE из самых острых проблем является то, что по мере увеличения размера блоков данных в блокчейне увеличивается и риск разветвления блокчейна, что приводит к появлению конкурирующих версий публичных записей прошлых транзакций и неэффективности сетевой коммуникации.

Распространение блока

По словам Эяля, Bitcoin-NG был попыткой выявить проблемы, возникающие при проверке и распространении отдельных транзакций и блоков транзакций по сети блокчейн, а также преимущества, которые следует сохранить при любой реорганизации.

В конечном итоге исследователи Bitcoin-NG пришли к выводу, что блоки в блокчейне выполняют две отдельные функции — выбор «лидера», который решает, какие транзакции включить в основной блокчейн, и распределение вознаграждения майнеру.

«Когда вы размещаете блок в блокчейне [Bitcoin], вы неявно заявляете, что я являюсь лидером с предыдущего блока до настоящего момента, и именно такой порядок транзакций я определяю на этот период», — пояснил он.

Bitcoin-NG предлагает составить блокчейн из двух отдельных типов блоков: «ключевых блоков», которые определяют «лидера», и «микроблоков», которые содержат транзакции в течение определенного периода времени в будущем.

Лидеры-майнеры получат всю награду за блок, а комиссии за транзакции между ключевыми блоками будут разделены с предыдущим лидером.

Соображения

Эяль отметил, что команде потребовалось некоторое время, чтобы сформулировать центральный тезис своего исследования: форки, которые в настоящее время происходят в Bitcoin несколько раз в день, будут происходить чаще, если блоки транзакций станут больше.

Исследователь предположил, что эта проблема T может быть решена путем изменения размера блока или частоты данной сети, и что масштабируемость потребует более существенных изменений. Однако, по словам Эяля, сначала необходимо определить метрики для анализа.

«Вам нужны метрики, чтобы понять, что именно вы пытаетесь оптимизировать, и метрики интуитивно понятны: вы хотите, чтобы транзакция была помещена в блокчейн как можно быстрее, вы хотите видеть ее там и вы хотите иметь возможность разместить как можно больше транзакций», — сказал он.

По словам Эяля, наиболее важной метрикой, разработанной в ходе процесса, стала идея «задержки консенсуса», или того, как долго в прошлом большинство узлов согласовывали состояние блокчейна.

«Все согласны со всем, что произошло в истории блокчейна ONE назад и ранее. Но что насчет событий в течение ONE ? Если есть форки и их много, то мы, конечно, T согласны», — продолжил он.

Дополнительные метрики, используемые исследователями, включали «время на обрезку» или время, которое требуется майнерам, независимо от того, находятся ли они на правильной «ветке» или версии блокчейна, на которой они обрабатывают транзакции. По мнению Эяля, с увеличением размеров блоков время на обрезку увеличивается.

Также были рассмотреныдобыча использование мощности, или соотношение завершенных блоков, которые попадают в основную цепочку, и «время до WIN» — период времени, в течение которого все майнеры согласятся, что данная версия блокчейна является самой длинной, чтобы соответствующим образом расходовать ресурсы.

Строительные блоки

Что касается вдохновения, Эяль сослался на Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree (ПРИЗРАК), исследовательское предложение, в котором рассматривается, как можно было бы лучше выбрать основную цепь из множества конкурирующих разветвлений.

Предложенный исследователями Йонатаном Сомполински и Авивом Зохаром в 2013 году, GHOST также рассматривался при разработке альтернативного блокчейна Ethereum, который призван служить сетью для распределенных приложений.

«В статье было высказано два мнения», — пояснил Эяль. «GHOST использует другой способ выбора цепочек. В Bitcoin вы выбираете самую длинную цепочку, и она становится основной. Это обычно называют сиротским блоком. Это неправильное слово, это обрезанная ветвь. GHOST использует другой способ выбора самой длинной ветви».

Эяль указал, что самая длинная цепочка T обязательно имеет наибольшее количество блоков, и что в Bitcoin можно выбрать ONE с меньшим количеством блоков, но большим количеством ответвлений.

«Еще одна вещь, которую они добавляют, — это идея инклюзивного блокчейна, где, если у вас есть ответвление, вы можете позже объединить транзакции обратно в основную цепочку», — продолжил Эяль.

Чтобы лучше облегчить эти процессы, система Bitcoin-NG представляет собой ONE , в которой ключевые блоки используют доказательство работы, как в Bitcoin , и только лидеры генерируют микроблоки, хотя они появляются с более короткими интервалами. В предложении ключевые блоки генерируются каждые 10 минут, а микроблоки генерируются каждые 10 секунд.

Шестьдесят процентов комиссий за майнинг, полученных за это время, передаются следующему майнеру, сказал Эяль, мотивируя его разместить себя в цепочке как можно последним. Текущие лидеры получают 40% комиссий.

«Почему 40%? Поскольку мы должны сделать некоторые предположения о размере атакующего, и мы T хотим, чтобы у атакующего была мотивация майнить несколько блоков, все становится сложнее. Это может быть 10%, но тогда более крупные майнеры могут быть мотивированы не размещать транзакции в блоках», — сказал Эяль на конференции.

Выполнение

На сегодняшний день, по словам Эяля, Bitcoin-NG уже реализован на базе кода биткоина и эта сеть стала предметом некоторых экспериментов.

Тем не менее, он отметил, что, скорее всего, пройдет некоторое время, прежде чем что-то вроде Bitcoin-NG будет реализовано в сети Bitcoin , в основном из-за сложности достижения консенсуса, учитывая разрозненность заинтересованных сторон в проекте с открытым исходным кодом.

«Теоретически можно просто сделать форк Bitcoin или хард-форк Bitcoin , чтобы использовать этот новый протокол и увеличить масштабируемость для гораздо лучшей задержки и пропускной способности. Как вы видели в ходе обсуждения размера блока, вносить изменения, не говоря уже о серьезных изменениях в этот механизм консенсуса, сложно», — сказал он.

В настоящее время Bitcoin-NG работает как тестовый стенд, на котором запущено 1000 узлов. Эяль и его команда используют центр обработки данных Корнелла для эксперимента, на 150 машинах которого запущено семь клиентов.

По его словам, в дальнейшем команда надеется провести свою работу в более широком масштабе, опубликовать техническую документацию и в конечном итоге выпустить Bitcoin-NG для широкой публики.

Хотя тестирование еще предстоит провести, Эяль с оптимизмом смотрит на то, что Bitcoin-NG может внести свой вклад в текущие дебаты о размере блока с помощью метрик, которые он использовал для определения своей конструкции, и заключает:

«Мы увидели, что нам удалось сделать то, что T удается сделать, — улучшить пропускную способность и эффективность. Мы пытаемся понять, как далеко мы можем зайти, не меняя свойств, мы хотим получить тот же уровень безопасности, пропускной способности и задержки [как у Bitcoin] или даже лучше».

Для получения дополнительной информации о Bitcoin-NG прочтитеполная расшифровка из выступления Эяля «Масштабирование Bitcoin» здесь.

Изображение компьютерной сетичерез Shutterstock