Què és el consens de Nakamoto

Els algoritmes de consens són fonamentals per verificar l’autenticitat de les plataformes distribuïdes en cadenes de blocs i són el procés de creació d’un acord entre una xarxa de participants que desconfien mútuament.

Creat per Satoshi Nakamoto per a Bitcoin, Nakamoto Consensus fa referència al conjunt de regles, juntament amb el model de consens Prova de treball a la xarxa, que regeixen el mecanisme de consens i asseguren la seva confiança. En fer-ho, Bitcoin es va convertir en la primera xarxa Peer to Peer (P2P) oberta i distribuïda byzantine Fault Tolerant (BFT) que utilitza una xarxa distribuïda de nodes anònims que són lliures d’unir-se i deixar la xarxa a voluntat..

Tolerància a fallades bizantines (BFT)

Tolerància a les falles bizantines és la capacitat d’una xarxa informàtica distribuïda de mantenir-se tolerant a fallades amb consens vàlid malgrat la informació imperfecta o els components fallits de la xarxa. Abans de Bitcoin, l’única manera de mantenir una xarxa PFT BFT era mitjançant l’ús d’un grup de nodes tancats o semitancats. A més, els algoritmes BFT tradicionals com la Tolerància a fallades bizantines pràctiques (pBFT) utilitzen un mètode de selecció de node diferent del que s’utilitza actualment al consens de Nakamoto.

El manteniment de BFT en una xarxa oberta i distribuïda com Bitcoin tan gran requereix l’ús d’un conjunt de regles específiques que depenen tant de la criptografia com de la mecànica de la teoria de jocs per tal de crear l’entorn confiable necessari per facilitar el consens descentralitzat a través d’una xarxa de transferència de valor.

En sistemes pBFT, el model de consens només funciona en grups reduïts de nodes tancats (~ 50) on hi ha una quantitat considerable de despeses de comunicació que impedeixen que aquests models de consens puguin operar a escala. Aconseguir consens en sistemes amb falles arbitràries sol requerir un sistema de votació específic per ajudar a assolir el consens. Pel que fa a les plataformes de criptomonedes que utilitzen models de consens de pBFT, aquest mecanisme de votació es basa en un sistema de nodes “líders” rotatius en un format d’estil round-robin. Atès que el sistema consisteix en una xarxa de nodes limitats i tancats, és trivial que aquests nodes es comuniquin de manera eficient entre ells i determinin qui és el “líder” que proposa cada nou bloc..

Tolerància a les falles bizantines pràctiques

Llegiu més sobre la tolerància pràctica a fallades bizantines

Si el líder actua maliciosament, es pot treure per majoria dels nodes. No obstant això, això clarament no s’escala bé en un sistema com Bitcoin, on el consens sobre l’estat complet de la cadena de blocs i la validesa de totes les seves transaccions es distribueix a milers de nodes de tot el món que es connecten i desconnecten contínuament de la xarxa. A més, cal que hi hagi un cost inherent a la participació en aquest sistema de consens per dissuadir els participants d’actuar de manera malintencionada..

Per tant, perquè Bitcoin funcioni com una xarxa P2P tolerant a fallades bizantines, va introduir un algorisme de consens de mineria PoW juntament amb un conjunt específic de regles que regeixen el mecanisme per tal d’aconseguir consensos confiables a tota la xarxa. S’ha anomenat això consens clàssic de Nakamoto.

Com funciona el consens de Nakamoto?

El consens de Nakamoto es pot dividir en aproximadament 4 parts.

  • Prova del treball (PoW)
  • Selecció de blocs
  • Escassetat
  • Estructura d’incentius

La combinació i l’harmonització d’aquests 4 components de Bitcoin li permeten convertir-se en la xarxa distribuïda per a la transferència de valor que és. Funciona amb consens sense confiança i romandrà segur sempre que la majoria del poder que hagi contribuït al procés de mineria estigui en mans de miners honestos, com veureu a continuació.

Prova del treball

En general, el motor més important que genera consens a Bitcoin és el protocol de consens de prova de treball. Bàsicament, els miners utilitzen un node complet específic per competir en blocs de mineria per obtenir la recompensa de blocs que s’emet per a cada bloc minat i validat amb èxit. El cost d’aquest procés de mineria és l’electricitat, que té un valor financer real, donant així a la BTC emesa per a cada bloc minat un valor inherent.

Mineria de Bitcoin

Llegiu més sobre Bitcoin Mining

PoW a Bitcoin està dissenyat per evitar la doble despesa. Tot i que l’esquema de signatura digital dins del model UTXO proporciona la propietat verificable de les sortides de transaccions a gastar, no permet prevenir la despesa doble. La cadena de blocs és una cadena de blocs de dades amb marca de temps que contenen transaccions amb cada bloc hashed a l’anterior. Això proporciona immutabilitat a la cadena de blocs, però, com es pot saber si la cadena on esteu és la cadena correcta? Aquí és on entra PoW.

Contribuir a la mineria es basa en la potència de càlcul, com més potència a la xarxa tingueu, més probabilitats tenireu de bloquejar. Tot i això, el procés és estocàstic, de manera que bàsicament es tracta d’una loteria amb possibilitats aleatòries de qui guanyarà, de manera que és impossible saber qui guanyarà la propera ronda i el cost de la participació continuarà augmentant. A causa d’aquest model, la cadena més llarga es considera la cadena vàlida perquè provenia del grup més gran de potència computacional. Les regles de validació garanteixen que els blocs proposats realitzin el treball computacional necessari per ser acceptats. A més, sempre que la cadena més llarga i la majoria del poder de resum de la xarxa estiguin controlades per nodes honestos, la cadena honesta creixerà les cadenes competidores més ràpides i superarà.

El resultat d’aquest sistema és que, un cop resolt el trencaclosques criptogràfic de la ronda de mineria, un miner proposa el bloc a la xarxa, la xarxa valida el bloc si totes les transaccions del bloc no es gasten el doble i el bloc s’afegeix a la cadena més llarga. Amb una xarxa distribuïda massiva com la de Bitcoin, el cost d’atacar la xarxa mitjançant un atac del 51% és enorme i només es fa més gran a mesura que la xarxa continua creixent.

Calculadora d'atacs del 51%

Calculadora d’atacs del 51%

Selecció de blocs

El procés de selecció de blocs utilitzat pel consens Nakamoto és un dels components claus que el diferencia d’altres models de consens. Atès que el model es basa en un disseny PoW, el procés de selecció de blocs es refereix específicament al procés de “loteria” per als miners que competeixen per guanyar la recompensa del bloc per minar el següent bloc.

Recordeu que a pBFT es selecciona el líder de blocs mitjançant un procés de votació i se substitueix en un format d’estil round-robin cada ronda. No hi ha mineria en aquest sistema, els blocs són seleccionats per afegir-los a la cadena pel líder i han de ser aprovats per almenys ⅔ dels altres nodes. A Bitcoin, no hi ha cap procés de votació per determinar el líder del bloc. En lloc d’això, utilitza un trencaclosques criptogràfic basat en l’increment d’un nonce al bloc fins que s’assoleix el valor correcte que representa el hash del bloc i que requereix zero bits per al començament del nonce..

Tots els miners de la xarxa competeixen per resoldre aquest trencaclosques i el primer que troba la solució guanya la ronda de la loteria. El miner es propaga al bloc a través de la xarxa als altres nodes miners que implícitament voten per acceptar el bloc com a vàlid afegint el bloc a la cadena més llarga. L’efecte resultant d’aquest procés és l’eliminació de la influència potencial de tercers sobre un líder de blocs perquè el procés és aleatori i no es pot predir el líder. L’única manera de guanyar la loteria és aportant poder de resum a la xarxa amb l’esperança de guanyar i, quan no guanyeu, l’energia gastada esdevé un cost sumit, cosa que s’afegeix a l’estructura d’incentius de la mineria. Es converteix en un cost inherent a la participació, tant si elimineu amb èxit blocs com si no.

Escassetat

Abans que les monedes inflacionistes resultants del sistema bancari de reserva fraccionària dominessin l’escena monetària mundial, els metalls preciosos eren la principal forma d’emmagatzematge i comerç de valor. Una de les principals raons per les quals es van fer servir i encara conserven el seu valor històric (pensem que l’or i la plata) és perquè són escasses. No només són escassos, sinó que requereix esforç (PoW més amunt) per explotar-los i utilitzar-los.

L’escassetat de Bitcoin es basa en aquesta premissa limitant el nombre total de Bitcoin que s’extreurà a 21 milions. A més, Bitcoin només es pot injectar al sistema mitjançant el procés de mineria i segueix un esquema deflacionari on la recompensa per blocs es redueix a la meitat cada 210.000 blocs (~ 4 anys).

Estructura d’incentius

El disseny deflacionari de Bitcoin crea un mecanisme d’incentiu per als interessos creats a llarg termini per part dels propietaris de Bitcoin i dels participants a la xarxa Bitcoin per assegurar i validar la xarxa, alhora que dóna suport al creixement del valor del propi Bitcoin. La naturalesa deflacionista de Bitcoin també crea un model de teoria de jocs iterat on la cooperació entre individus dins de la xarxa és òptima mitjançant interessos alineats impulsats per la deflació a llarg termini.

Els miners estan incentivats a validar i protegir la xarxa honestament, ja que la recompensa que reben per minar un bloc és Bitcoin. Si el valor de Bitcoin baixa o la xarxa es veu compromesa, afecta el seu resultat final.

És important destacar que Bitcoin, mitjançant el consens Nakamoto, és un socialment escalable xarxa. Mitjançant dissenys d’incentius, PoW i conjunts de regles que regulen la mecànica per assolir un consens sense confiança, Bitcoin supera els problemes inherents a la naturalesa humana per convertir-se en una font legítima i fiable de valor intrínsec..

Conclusió

El consens de Nakamoto és el primer mecanisme de consens aplicat als sistemes de llibres distribuïts, ja que va coincidir amb la invenció de cadenes de blocs i es denomina així al seu misteriós arquitecte. El terme “cadena de blocs” es llança indiscriminadament aquests dies com a solució a tots els problemes sota el sol.

Les cadenes de blocs són un component important de les criptomonedes, però, el seu gran potencial no seria possible sense estar entrellaçat amb altres components de les plataformes. A Bitcoin i alguna altra prova de criptomonedes de treball, es tracta del consens de Nakamoto i és vital per forjar una xarxa socialment escalable com Bitcoin.

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