Consens Hedera Hashgraph

Hedera Hashgraph és una nova xarxa de hashgraph públic basada en un algorisme asincrònic de tolerància a fallades bizantines proposat per a màquines d’estat replicat amb una tolerància a fallades bizantina garantida. La plataforma està governada per Remolins i un Consell de Govern format per aproximadament 39 líders de la indústria.

El model de govern i la recepció de la plataforma fins ara han estat una mica polaritzadors en l’àmbit de les criptomonedes, cosa que no és d’estranyar. A banda de la governança i la política de les plataformes, el mecanisme de consens Hashgraph i el disseny de plataformes d’Hedera ofereixen alguns desenvolupaments emocionants.

Consens Hedera Hashgraph

Història breu

La plataforma Hedera Hashgraph es basa en una forma de consens tolerant a fallades bizantines (BFT), coneguda com a Tolerància asincrònica a fallades bizantines (aBFT), que es va elaborar en un publicació acadèmica de Leemon Baird el 2016. La plataforma té com a objectiu proporcionar un model millorat de tecnologia de llibres distribuïts (DLT) proporcionant solucions que s’enfronten a moltes plataformes de criptomonedes establertes avui en dia..

Supervisada pel Consell Hedera Hashgraph, la plataforma aspira a adoptar una adopció massiva mitjançant el compliment de la normativa i proporcionant una arquitectura que connecti els usuaris en un sistema segur i de gran rendiment per assolir un consens distribuït..

Sota el capó

Semblant a les cadenes de blocs, però amb diferències diferenciades, els hashgraphs són un “xafarderies sobre xafarderies”Protocol on l’acord bizantí s’aconsegueix mitjançant el vot virtual. Tant en una cadena de blocs com en un hashgraph, es produeix consens quan una comunitat distribuïda es reuneix d’acord sobre l’ordre de les transaccions a la xarxa on no es pot confiar en ningú..

D’aquí ve el terme “confiança” quan es fa referència habitualment a Bitcoin perquè no cal confiar en ningú que utilitzi la xarxa, només perquè el sistema no estigui compromès. La diferència crítica que sorgeix entre un blockchain i un hashgraph és que un hashgraph pot aconseguir un acord bizantí i la justícia en el consens..

Tolerància a les falles bizantines asíncrones

La característica principal de Hedera Hashgraph, la tolerància asíncrona a les falles bizantines és una forma de tolerància a les falles bizantines. Bàsicament, en un sistema distribuït, la tolerància a fallades bizantines es refereix a la capacitat del sistema per mantenir un consens honest a la xarxa malgrat que els nodes maliciosos fallin o propaguen missatges falsos..

Tolerància pràctica a les falles bizantines

Llegiu: Què és la tolerància pràctica a les falles bizantines?

Té algunes advertències interessants i s’ha realitzat una investigació substancial sobre el concepte, especialment quan s’aplica a xarxes distribuïdes com ara criptomonedes.

El mecanisme de consens de Hashgraph és únic. Segons el document de Swirlds Hashgraph de Leemon Baird:

“Cap teorema bizantí determinista pot ser completament asíncron, amb retards de missatges il·limitats i, tot i així, garantir el consens, pel teorema de FLP [3]. Però és possible que un sistema no determinista assoleixi un consens amb un de probabilitat. L’algorisme de consens hashgraph és completament asíncron, no és determinista i aconsegueix l’acord bizantí amb la probabilitat primera ”.

La suposició que un sistema és asíncron Byzantine Fault Tolerant significa que pot aconseguir consens fins i tot si els actors maliciosos controlen la xarxa i poden alterar els missatges. El mecanisme de consens Hedera Hashgraph no utilitza un format líder com succeeix amb el sistema round-robin de pràctica tolerància a falles bizantines, que li permet ser resistent als atacs DDoS dirigits a nodes líders o petits subconjunts de nodes..

La prova del treball s’utilitza a les cadenes de blocs per mitigar aquest tipus d’atacs (és a dir, Bitcoin), però segons Hedera:

“Tanmateix, aquests sistemes no poden ser bizantins, perquè un membre mai no sap amb seguretat quan s’ha assolit el consens; només tenen una probabilitat de confiança que continua augmentant amb el pas del temps. Si s’extreuen dos blocs simultàniament, la cadena es bifurcarà fins que la comunitat pugui acordar quina branca s’estén. Si els blocs s’afegeixen lentament, la comunitat sempre es pot afegir a la branca més llarga i, finalment, l’altra branca deixarà de créixer i es pot podar i descartar perquè és “obsoleta”.

El resultat és la ineficiència del sistema, no només perquè es requereix una prova de treball, sinó que finalment es descarten molts blocs en què es treballa. El consens de Hashgraph és efectivament un blockchain sense podar, on tots els miners poden extraure un bloc al ritme el més ràpid possible sense utilitzar la prova de treball.

Curiosament, com a sistema de votació virtual, Hashgraph no envia cap missatge de vot a la xarxa. És important tenir en compte que el mecanisme de consens d’Hedera segueix el supòsit pràctic bàsic de tolerància a fallades bizantines que no més de dels nodes de la xarxa són maliciosos en qualsevol instància d’atac.

Hedera desglossa els conceptes bàsics del mecanisme de consens en els següents:

  • Transaccions
  • Justícia
  • Xafarderies
  • Hashgraph
  • Xafarderies sobre Xafarderies
  • Votació virtual
  • Testimonis famosos
  • Fortament veient

Transaccions – Qualsevol membre pot crear una transacció signada en qualsevol moment i tots els membres en reben una còpia i arriben a un consens sobre l’ordre de les transaccions.

Justícia – Hauria de ser difícil per a un petit grup d’atacants influir en l’ordre de les transaccions.

Xafarderies – Cada node membre selecciona a l’atzar un altre node i els explica tot el que saben.

Hashgraph – Una estructura de dades única per tenir en compte qui va xafardejar amb qui i registra l’ordre en què es va produir.

Xafarderies sobre Xafarderies – Una de les característiques crítiques del mecanisme, és l’hashgraph que s’estén per tot el protocol de xafarderies. Com que l’hashgraph conté la història de les xafarderies de cada node i l’ordre, aquest procés és empíricament només xafarderies sobre xafarderies que ja van passar. Un resultat significatiu és que es consumeix molt poc amplada de banda en el procés.

Votació virtual – On tots els nodes membres poden arribar a un acord sobre qualsevol decisió sense que mai s’enviï cap vot perquè cada node té una còpia del hashgraph. Per tant, cada membre sap exactament què hauria votat un altre membre sense haver de passar realment per un procés de votació.

Testimonis famosos – Aquí és on la comunitat selecciona uns quants vèrtexs al hashgraph conegut com a “testimonis famosos”, on cadascun és un testimoni (és a dir, una transacció) que rep la majoria dels nodes comparativament al començament del procés de xafarderies. En fer-ho, poden arribar a consensos de manera molt més eficient sobre l’ordre dels esdeveniments del resum.

Fortament veient – La prova de l’acord bizantí amb la probabilitat primera, aquí és on dos nodes poden calcular independentment el mateix vot virtual d’un tercer node perquè arriben a la mateixa conclusió sobre la connexió entre dos vèrtexs dins del hashgraph..

Crèdit de la imatge: paper de l’algorisme de consens de Swirlds Hashgraph

El protocol de xafarderies és clau per al hashgraph i el seu propòsit és difondre la informació de manera exponencial ràpidament per tota la xarxa de nodes perquè cada node tingui coneixement de la mateixa informació. Com s’ha esmentat anteriorment, l’hashgraph és una estructura de dades que consta de la història de la comunicació entre els nodes.

Els protocols de xafarderies s’utilitzen àmpliament a les xarxes i, quan s’apliquen particularment a xafarderies, proporcionen als nodes una quantitat important d’informació on poden convergir en un consens sobre la història de les transaccions ràpidament. El principal avantatge del model és la petita quantitat de despeses de comunicació necessàries per al procés, una eficiència molt útil per a xarxes distribuïbles i escalables.

Tot i que el protocol de xafarderies proporciona informació per a cada node, és només el marc per al consens eventual que necessiten els nodes sobre aquesta informació específica. Una limitació fonamental de la pràctica tolerància a les falles bizantines és la seva sobrecàrrega de comunicació, motiu pel qual en la seva forma pura no escala bé i només funciona de manera eficient en petits grups de nodes. Amb els hashgraphs, la sobrecàrrega de la comunicació per votar sobre consens és inherentment absent, a causa de que cada node conté un hashgraph de totes les comunicacions anteriors.

Per tant, les funcions deterministes d’un hashgraph permetran que dos nodes independents arribin a la mateixa conclusió sobre l’ordre de les transaccions (consens) sense haver de votar realment mitjançant missatgeria. Aquest és el vot virtual del mecanisme. El protocol en si es defineix com asíncron perquè no fa cap suposició sobre la velocitat de les xafarderies ni el consens.

El concepte de fortament veient un estat d’un altre s’utilitza per mitigar atacs maliciosos a nodes honestos i també serveix com a mètode per a un protocol d’acord per aconseguir la tolerància a les falles bizantines mitjançant el vot virtual. Les rondes de votació virtuals s’executen localment a cada node fins que s’arriba a un consens suficient sobre el famós testimoni per a aquesta ronda. El famós testimoni es determina a cada ronda i, un cop determinat per a cada ronda, es produeix una marca de temps consensuada i un acord sobre els esdeveniments anteriors dins del hashgraph..

Tots els nodes de la xarxa mantenen un estat compartit que signa digitalment un hash de l’ordre consensuat de les transaccions que posteriorment xafardeja a la xarxa. L’estat s’organitza com un arbre de Merkle, de manera que és verificable autènticament per a tercers, tot i que continua sent un fitxer eficientment petit.

Prova de tolerància a les falles bizantines & Justícia

Igual que en la pràctica tolerància a fallades bizantines (pBFT), el consens de Hashgraph assumeix que no més de ⅓ dels nodes són maliciosos, juntament amb el fet que les signatures digitals són segures. Com a sistema asíncron, també se suposa que si el sistema és tolerant a fallades, els nodes honestos que envien xafarderies endavant i enrere rebran els missatges dels altres, fins i tot si hi ha un impediment com ara un atac coordinat a la xarxa.

Una qüestió destacada que tracta Hashgraphs on fallen molts sistemes BFT és justa. Això es refereix directament al seu consens sobre l’ordre de les transaccions a la xarxa. El problema que sorgeix és decidir una mesura per determinar si una transacció propagada a la xarxa era anterior a una altra i la seva posició es considera “justa”.

El consens de Hashgraph aconsegueix aquesta equitat atorgant-la al guanyador de 2 transaccions en competència que es van propagar al mateix temps. El guanyador, afavorit per la xarxa i posteriorment afavorit pel consens, és la transacció de nodes que va arribar primer a la majoria de nodes, en particular el conjunt de “testimonis famosos” establerts mitjançant nodes participants activament. L’ús de testimonis famosos actua com a jurat per decidir l’ordre de les transaccions competidores a la xarxa.

Governança

El sistema de governança Hedera Hashgraph conté dos nivells:

  • La Junta de Govern
  • Consens obert

El consell rector és el punt de partida de les principals crítiques contra Hashgraph, ja que es tracta d’un sistema de control centralitzat sobre el protocol i la xarxa, tots dos esmentats explícitament a la seva paper blanc.

Fora d’això, el consens obert és el mecanisme de consens esmentat anteriorment on es permet que els nodes s’uneixin a la xarxa per ajudar a crear una millor descentralització. Hedera utilitza un model de vot ponderat per prova de joc per als nodes del sistema dissenyat per mitigar la connivència i incentivar els usuaris perquè executin nodes.

Arquitectura

La plataforma Hedera Hashgraph consta d’una estructura de 3 capes de la següent manera:

  1. Capa d’Internet (inferior) – Ordinadors a Internet que es comuniquen mitjançant connexions TCP / IP amb xifratge TLS.
  1. Capa de consens de Hashgraph (mig) – Els nodes de tota la xarxa que participen en el protocol de xafarderies i l’algorisme de consens de hashgraph. Tots els nodes mantenen un estat de consens idèntic.
  1. Capa de serveis (superior) – Aquesta capa consta de 3 subgrups propis.
  1. Criptomoneda
  2. Emmagatzematge de fitxers
  3. Contractes intel·ligents

La criptomoneda és la moneda nativa de la plataforma que poden guanyar els usuaris per executar nodes a la xarxa. El sistema d’emmagatzematge de fitxers és una xarxa d’emmagatzematge distribuït basada en arbres de Merkle, però també permet classes de Java per a la manipulació del desenvolupador. Hedera també és compatible amb Solidity, permetent escriure contractes intel·ligents a la part superior de la plataforma, cosa que permet la creació de dapps escalables.

La xarxa d’Hedera estarà formada inicialment per un nombre reduït de nodes agrupats en un sol fragment. Tanmateix, tenen previst fer la transició de la xarxa a un sistema escalable de fragments múltiples que s’executin en paral·lel per permetre que la xarxa pugui escalar encara més.

Rendiment

Hedera Hashgraph fa algunes afirmacions força atrevides sobre la seva plataforma. Concretament, esmenta la velocitat que pot tenir teòricament, on només l’amplada de banda disponible inhibeix la seva capacitat. Aparentment, el sistema pot gestionar tantes transaccions per segon (TPS) com permet l’amplada de banda d’un membre, que segons ells inclou fins a centenars de milers de TPS en un sol fragment. Com ho van posar al seu llibre blanc:

“Fins i tot una connexió a Internet a casa pot ser prou ràpida per gestionar totes les transaccions de tota la xarxa de targetes VISA a tot el món”.

Conclusió

El innovador mecanisme de consens, l’escalabilitat i la finalitat del sistema Hedera Hashgraph mostren una promesa significativa en la propera generació de plataformes blockchain. Tanmateix, un model de governança centralitzat basat en membres del Consell de Govern seleccionats entre les millors indústries del món no quedarà bé amb molta gent.

A part de les opinions sobre la direcció de la plataforma o el seu futur, Hedera Hashgraph representa un altre pas crític en la tecnologia d’escalabilitat i els mecanismes de consens a gran escala aplicats a la tecnologia de llibres distribuïts i a les plataformes de criptomoneda..

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me