Pag-scale ng Consensus? Iniisip ng Nanalo sa Turing na ito na Nakahanap Siya ng Paraan

Kung ang isang pampublikong blockchain ay upang maging matagumpay - kung ang paggamit nito ay para sa mga pera, matalinong mga kontrata o iba pa - kailangan nito ng isang consensus algorithm na maaaring sukatin.

Habang ang karera ay nagpapatuloy upang bumuo ng isang sistema na magagawa iyon, ang isang kamakailang disenyo ng isang tanyag na iskolar ay maaaring magmarka ng isang pagsulong sa matagal nang pakikipagsapalaran na ito. Yan ang tawag sa design Algorand, at ang lumikha nito ay propesor ng MIT Silvio Micali.

Isang cryptographer at computer theorist, si Micali ay kilala sa kanyang trabaho sa mga pseudo-random na numero at zero-knowledge proofs (ang batayan para sa zk-SNARKS na nagpapagana sa anonymous na blockchain project Zcash). Siya rin ang co-winner ng Turing Award (aka ang "Nobel Prize" ng computing).

Ngunit habang si Micali ay may kahanga-hangang mga kredensyal, ang kanyang Technology ay may malaking pangako din. Ang Algorand ay isang variation ng proof-of-stake na gumagamit ng cryptography upang random na piliin ang mga manlalaro na kasangkot sa pagdaragdag ng susunod na block (o set ng mga transaksyon) sa blockchain.

Kung matagumpay ang Algorand , naniniwala si Micali na madaling mahawakan ng kanyang system ang milyun-milyong node – na nagpapakita ng solusyon sa ONE sa pinakamalaking problema sa blockchain ngayon.

Sariling pagpili ng lottery

Sa Bitcoin, ang mga minero ay naghahabulan upang malutas ang isang cryptographic puzzle. Ang nagwagi ay nagmumungkahi ng susunod na bloke at makakakuha ng isang bloke na gantimpala.

Ngunit ang bitcoin patunay-ng-trabaho nagreresulta sa paggasta ng labis na dami ng enerhiya. Ang ilan ay nagsasabi na ito ay humantong din sa isang sentralisasyon ng pagpoproseso ng bitcoin, ibig sabihin, iilan lamang, malalaking entity ang makakapag-claim ng mga bagong bitcoin.

Sa pagtatangkang gawing demokrasya ang pamamahaging ito, ginagamit Algorand ang tinatawag ni Micali na "cryptographic sortition" upang pumili ng mga manlalaro na gumawa at mag-verify ng mga block.

Bagama't ang karamihan sa mga proof-of-stake system ay umaasa sa ilang uri ng randomness, iba ang Algorand dahil ikaw mismo ang pumili sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng lottery sa sarili mong computer. Ang loterya ay batay sa impormasyon sa nakaraang bloke, habang ang pagpili ay awtomatiko (na kinasasangkutan ng walang pagpapalitan ng mensahe) at ganap na random.

Hiniram ni Micali ang ideya mula sa sinaunang Athens, kung saan ang mga opisyal ng pulitika ay pinili nang random sa isang proseso na kilala bilang "paghihiwalay". (Ito ay mahalagang paraan ng paglalagay ng pangalan ng lahat sa isang malaking sumbrero at paglabas ng ilang pangalan.)

Sa pamamagitan ng paggamit ng cryptographic sortition, ang teorya ay ang Algorand ay maaaring mag-scale on demand. Kasama sa iba pang mga benepisyo ang seguridad at bilis. "Ang sistema ay dapat na mabilis," sabi ni Micali. "T ko gusto ang anumang patunay ng trabaho, at T ko gusto ang labis na komunikasyon."

Isang patas at demokratikong sistema

Dahil ang mga computational na kinakailangan ng algorand ay maliit, kahit sino ay maaaring magpatakbo ng system sa kanilang laptop sa background. At habang ang Bitcoin ay may mga klase ng user ('consumer' na nakipagtransaksyon at 'miners' na naghahanap ng blocks), ang Algorand ay hindi gumagawa ng ganoong pagkakaiba.

Ang pananaw ay ang lahat ng mga gumagamit ay magkakaroon ng parehong access sa network.

Katulad ng iba pang proof-of-stake system, ang iyong pagkakataon na mapili para sa isang reward ay nakabatay sa bilang ng mga coin (algos) na pagmamay-ari mo o kung hindi man ay itinatabi. Kung mas marami kang algos, mas malaki ang pagkakataong mapili ka.

Kapag alam mong napili ka bilang isang nagmumungkahi, gagawa ka ng isang bloke at pagkatapos ay ipapalaganap ito sa network kasama ng isang hash proof (isang random na numero na madaling ma-verify sa pamamagitan ng isang digital na lagda), na mahalagang sinasabi, "Narito ang aking bloke, at narito ang patunay na nanalo ako sa lottery."

Ang nagmumungkahi na may pinakamaliit na hash proof (muli, random) ang ONE magpapakita ng susunod na block ng kandidato.

Ang susunod na hakbang sa proseso ng Algorand ay i-verify ang block ng kandidatong iyon at — kung sakaling may nagmungkahi ng dalawa o higit pang bloke ang nagmumungkahi ng block — siguraduhing walang tinidor sa chain.

At para doon, si Micali ay bumaling sa isang dekada-gulang na protocol.

Paalam sa mga tinidor

Ang ONE byproduct ng Nakamoto consensus ay ang posibilidad ng network forks, isang proseso na nangyayari anumang oras na lutasin ng dalawang minero ang network puzzle sa halos parehong oras.

Bilang resulta, ang mga user ay karaniwang naghihintay ng 30 minuto (tatlong bloke sa kalsada) upang makatwirang makasigurado na ang isang transaksyon ay dumaan.

"At ngayon kailangan mong harapin ang isang tinidor, at lumilikha ito ng ilang pagkabalisa, sa sikolohikal at kung hindi man, dahil ang isang bloke ay hindi pangwakas, at kailangan ng mga tao ang finality," sabi ni Micali.

Ang paraan ng pagharap ng Algorand sa kalabuan na iyon ay upang maabot ang pinagkasunduan sa ONE bloke na may maliit na posibilidad ng mga tinidor. Ginagawa ito ng system sa pamamagitan ng paggamit ng binagong bersyon ng Byzantine consensus algorithm.

Naisip noong 1980s, ang kasunduan ng Byzantine ay nag-aalok ng isang paraan upang maabot ang consensus sa isang distributed system kung saan wala sa mga node ang mapagkakatiwalaan. Sa ganitong disenyo, maaaring tiisin ng system ang hanggang sa isang-katlo ng mga manlalaro na nagtatrabaho laban sa system.

Ang kasunduan sa Byzantine ay may dalawang katangian: Kung ang lahat ng mga manlalaro ay nagsisimula sa parehong halaga, sumasang-ayon sila sa halagang iyon. At, kung magsisimula ang mga manlalaro sa iba't ibang halaga, lahat ng tapat na manlalaro (mga sumusunod sa protocol) ay sasang-ayon sa ONE halaga. Sa blockchain, ang mga halagang iyon ay ang mga block ng kandidato at ang mga manlalaro ay mga verifier.

Ang isang problema sa tradisyunal na kasunduan sa Byzantine, gayunpaman, ay nangangailangan ito ng maraming round ng matinding komunikasyon sa pagitan ng lahat ng mga manlalaro, na nagpapahirap sa pag-scale ng system.

"Hindi ako maaaring magpatakbo ng kasunduan sa Byzantine sa 1 milyong mga gumagamit o 10 milyong mga gumagamit o, kung isang matagumpay na sistema, 100 milyong mga gumagamit. Ito ay labis," sabi ni Micali.

Upang malunasan iyon, gumawa siya ng binagong bersyon na may siyam lamang na inaasahang hakbang.

Kapalit ng manlalaro

Sa Algorand, isang maliit na subset ng mga manlalaro ang nagpapatakbo ng Byzantine consensus sa ngalan ng buong system. Nagbibigay-daan iyon sa protocol na tumakbo sa mas mataas na bilis, at habang mas maraming manlalaro ang pinapalitan sa bawat hakbang, ang ideya ay ginagawa nitong secure ang system sa isang adversarial na kapaligiran.

Sa madaling salita, ang kasunduan sa Byzantine ni Micali ay gumagana tulad nito: Ang mga may hawak ng barya ay pinili ang sarili upang maging mga verifier sa unang round. Ang mga verifier na iyon ay nagpapadala ng kanilang mga mensahe kasama ang kanilang mga kredensyal sa network.

Ngayong naihayag na nila ang kanilang mga sarili, ang isang maparaan na kalaban ay madaling mapinsala sila. Ngunit T iyon mahalaga, dahil kapag ang mensahe ay wala na sa bote, wala nang paraan upang ibalik ito.

"Wala nang magagawa ang kalaban kaysa sa maibabalik ng gobyerno sa bote ng mensahe ng Wikileaks. Maaari nila siyang arestuhin, ilagay sa bilangguan, ngunit ang mensaheng iyon ay ipinalaganap na ngayon sa network," sabi ni Micali.

At kaya, kahit na ang isang kalaban ay nagtagumpay na sirain ang mga verifier, huli na ang lahat. Ang isang bagong hanay ng mga manlalaro ay napili nang sarili para sa susunod na round ng komunikasyon, at ang proseso ay nagpapatuloy para sa walong higit pang mga round hanggang sa maabot ang isang karaniwang kasunduan.

Kapag naabot na ang kasunduan, at na-certify ang block sa pamamagitan ng mga lagda ng sapat na bilang ng mga manlalaro sa huling hakbang ng kasunduan ng byzantine, ang block na iyon ay itsitsismis sa pamamagitan ng network upang maidagdag ito ng lahat ng user sa system sa blockchain.

Dahil ang tanging tunay na latency sa system ay batay sa pagpapalaganap ng block na iyon sa pamamagitan ng network, itinakda ni Micali ang laki ng block niya sa 1MB. Kapag mas mabilis ang mga network, posibleng dagdagan ang laki ng block nang walang anumang panganib sa seguridad, ipinaglalaban niya.

Bagong kaayusan sa mundo?

Sabi nga, T iniisip ni Micali na papalitan ng Algorand ang Bitcoin. Pakiramdam niya ay maaaring umiral ang iba't ibang sistema nang sabay-sabay.

Kahit na ang barter ay umiiral pa rin ngayon, kaya walang dahilan upang isipin na ang Bitcoin ay T iiral sa hinaharap, sabi niya. Ngunit malakas ang pakiramdam niya na hindi kailangan ang pag-aaksaya ng enerhiya nito.

"Sa paanuman ang mga tao ay gumawa ng pagkakatulad na kapag naghuhukay ka para sa ginto ay nag-aaksaya ka rin ng enerhiya. Ang katotohanan na ang ginto ay minahan sa ganoong paraan na may maraming basura ay T nangangahulugan na dapat nating sirain ang planeta dahil ginawa ng ating mga ninuno," sabi niya.

Ginagawa rin niya ang punto na ang Algorand ay inilaan upang magsilbi bilang isang consensus protocol para sa lahat ng uri ng mga sistema ng blockchain, hindi lamang mga cryptocurrencies.

Gayunpaman, tulad ng pangalan nito, umiiral ang Algorand bilang isang teoretikal na protocol.

Sa ngayon, sinabi ni Micali na hinahampas niya ang mga teknikal na isyu sa pag-asang, ONE araw sa lalong madaling panahon, maaari silang masuri.

Larawan sa pamamagitan ng Amy Castor para sa CoinDesk