Què és la prova del consens transcorregut? (Poeta) Guia completa per a principiants

Des dels inicis de Bitcoin i el reconeixement del seu model de consens de prova de treball (PoW) com a mecanisme per a la legitimitat d’una xarxa blockchain com a llibre major distribuït, s’han experimentat i introduït nombrosos altres mecanismes de consens. Aquests nous mecanismes de consens es basen en la tolerància a falles bizantines i se centren principalment en la reducció de les ineficiències energètiques associades a la prova del procés intensiu de mineria de treball.

La prova del temps transcorregut (PoET) és un d’aquests mecanismes de consens, dissenyats per millorar la prova de consens de treball i proporcionar una alternativa nova per a les xarxes blockchain autoritzades.

Antecedents

Poeta va ser desenvolupat pel gegant fabricant de xips Intel el 2016 com un mecanisme de consens eficient principalment per a xarxes de cadenes de blocs autoritzades. PoET és ara el model d’elecció consensuat per al marc modular d’Hyperledger Sawtooth i és una eina popular per implementar i experimentar amb sistemes de llibres distribuïts..

Llegiu: Hyperledger: Open Source Blockchain Project

Un component crític del consens de PoET és la tecnologia innovadora amb la qual treballa conjuntament per dur a terme la manera com ho fa, el manual de referència de programació d’Intel Software Guard Extensions (SGX). Presentat el 2015 amb els processadors bàsics de 6a generació d’Intel, SGX funciona com un entorn d’execució de confiança (TEE), que permet executar codi de confiança selecte independentment de l’aplicació en què s’executa..

Abans d’entendre com funciona el consens general de PoET, és essencial entendre una mica com funciona SGX.

Què és SGX?

SGX és una tecnologia sofisticada, però, bàsicament, és un conjunt d’instruccions per a una CPU que les aplicacions fan servir per aïllar regions de codi i dades específiques i fiables. Proporciona un enclavament segur perquè els desenvolupadors protegeixin dades o codi sensibles contra interferències o inspeccions externes.

El codi que s’executa en un TEE que utilitza SGX pot produir una certificació signada des d’una plataforma o aplicació arrelada al processador i que proporciona autenticació que el codi s’ha inicialitzat correctament en un entorn de confiança. Aquesta característica té implicacions significatives per a la funcionalitat del consens de PoET, però també crea una barrera inherent a l’entrada i una limitació als seus usos..

La memòria on s’emmagatzema el codi protegit a SGX és fins i tot a salvo d’usuaris maliciosos que controlen l’accés físic a una plataforma i tenen l’autenticació més alta per accedir a la seva memòria. Com a característica de seguretat, SGX es va rebre amb expectatives significatives a causa de la seguretat potencial que ofereix aquesta capacitat.

En el context del consens PoET, SGX funciona com el mecanisme perquè els participants s’uneixin a la xarxa i comprovin que estan executant el codi de confiança necessari per a l’execució del consens PoET..

Com funciona el poeta

El consens PoET és una forma eficient de prova de treball que elimina la necessitat del procés intensiu en mineria i el substitueix per un sistema de temporitzador aleatori per als participants de la xarxa. Bàsicament, cada participant de la xarxa rep un objecte temporitzador aleatori i el primer temporitzador que expira “desperta” aquell participant que es converteix en el líder del bloc i produeix el nou bloc.

Pel que fa a la tolerància a fallades bizantines, proporciona una solució necessària i eficaçment aleatòria per al “Problema de selecció de líders aleatoris”. Bàsicament, aquest problema és com determinar el líder d’una ronda de consens en sistemes tolerants a fallades bizantines. Per exemple, la Tolerància a les falles bizantines pràctiques utilitza un format d’estil round-robin, mentre que la prova de treball de Bitcoin utilitza el consens de Nakamoto, on qui selecciona el líder per resoldre el trencaclosques criptogràfic intensivament computacional de cada ronda de blocs.

Llegiu: Què és la tolerància pràctica a les falles bizantines? Completa la Guia per a principiants

El consens de PoET es pot dividir en dues fases, unint-se a la xarxa i verificant el TEE mitjançant les certificacions SGX i la loteria minera real que ha transcorregut durant tot el temps..

Verificació de la xarxa i SGX

Aquesta és la fase inicial del consens i és on SGX juga un paper important. Com s’ha esmentat anteriorment, quan utilitzeu SGX, podeu produir una certificació signada que executeu el codi de confiança que s’ha configurat correctament al TEE.

A PoET, un participant potencial a la xarxa descarrega el codi de confiança i propaga un missatge “unir-se” a la xarxa amb l’atestació signada de SGX, que ha produït un parell de claus públic / privat. La xarxa de nodes accepta o rebutja l’atestació. Si s’accepta, el participant s’incorpora a la xarxa i pot participar en el procés de selecció de loteria aleatoritzat que transcorri.

Selecció aleatòria de loteria de temps transcorregut

Aquesta és la segona i última fase del mecanisme de consens. A cada ronda de consens, els participants de la xarxa reben un objecte temporitzador signat del codi de confiança que està completament aleatori. La idea és mitigar qualsevol possible actor maliciós que pugui jugar al sistema i intentar rebre constantment un temporitzador més curt perquè puguin produir més blocs.

Posteriorment, cada participant espera que caduqui el temporitzador aleatori. El temporitzador del participant de la xarxa que expira el primer propaga un certificat signat a la xarxa que indica que són el líder de blocs aleatoris d’aquesta ronda. El missatge s’autentifica i es produeix el bloc. La ronda es reinicia.

La propagació de la certificació signada es produeix realment amb tots els participants de la xarxa, fins i tot si no van guanyar. Això és assegurar principalment dues coses:

1. En realitat, a cada node se li va assignar un temporitzador d’objectes aleatoris a partir del codi de confiança.
2. El node va esperar el període de temps especificat donat per l’objecte.

Com podeu veure, el procés és completament aleatori i la integració amb la tecnologia SGX garanteix que no hi hagi cap manipulació del codi de confiança amb què s’executa el protocol. Hi ha diverses altres funcions de seguretat, com ara un algorisme per vigilar els nodes sospitosos que guanyin la loteria de manera constant o que tinguin temporitzadors més curts sempre que aparegui un patró.

El mecanisme de consens PoET és altament eficient i és capaç d’escalar fins a milers de nodes sense trencar-se. Les preocupacions són que depèn en gran mesura de SGX per a la base del protocol i, recentment, aquestes preocupacions s’han ampliat.

A principis de mes, les dades a gran escala & El grup de Sistemes (LSDS) de l’Imperial College de Londres va descobrir una crítica vulnerabilitat a SGX conegut com “Prefiguració”Que es pot utilitzar per atacar l’enclavament segur de SGX.

Probablement ja esteu familiaritzat amb l’origen de l’atac, ja que hi havia preocupacions globals que els mitjans de comunicació generals van tractar àmpliament sobreEspectre”Vulnerabilitat que es va descobrir als processadors de xips moderns a principis d’aquest any. El Prefiguració L’atac va ser aclarit a principis d’aquest mes per l’equip LSDS i és una versió adaptada del Espectre vulnerabilitat. Encara és una història en desenvolupament, és important vigilar-lo per nombroses raons, inclosa la integritat del consens dels poetes.

Avantatges & Inconvenients d’utilitzar PoET

Poeta és altament eficient i no requereix gaire recursos com la prova dels sistemes de treball, però també té algunes preocupacions al seu voltant. Quins són, doncs, els avantatges i desavantatges generals del seu ús com a mecanisme de consens per a xarxes de llibres distribuïts?

Avantatges

PoET suposa una millora substancial en l’eficiència dels sistemes de prova de treball. Simultàniament, també proporciona una gran solució al “Problema de selecció aleatòria de líders” sense necessitat de recursos ni requereix de complexes mecàniques de participació i estructures d’incentius necessàries amb la prova del consens de la participació..

PoET també és un mecanisme de consens excel·lent per a xarxes autoritzades, per això és el mecanisme de consens per a Hyperledger Sawtooth. A més, escala de manera eficient i es pot utilitzar com a model “plug and play” per provar entorns amb Hyperledger Sawtooth.

Desavantatges

SGX és una tecnologia lloada i innovadora, però els desenvolupaments recents són clarament motiu de preocupació pel seu ús amb consens PoET. Probablement Intel serà capaç de solucionar el problema de la vulnerabilitat crítica, però el desavantatge és la dependència òbvia i necessària de la seguretat d’un maquinari especialitzat.

No només això, sinó que SGX és fabricat íntegrament per Intel, de manera que la confiança del model de consens s’estén a Intel com a empresa, tercera part. La idea d’aquesta dependència va en contra del nou paradigma que les criptomonedes intenten assolir amb xarxes blockchain, eliminant la confiança en els intermediaris..

Conclusió

PoET representa un altre problema en proporcionar mecanismes de consens de tolerància a fallades bizantins per als sistemes de llibres distribuïts. És altament eficient i funciona amb una altra tecnologia nova, SGX.

Seguir endavant, veure els desenvolupaments que envolten SGX tindrà un impacte important en PoET com a model de consens sostenible. De moment, és una excel·lent eina per a Hyperledger Sawtooth i té un paper vital en l’experimentació i els desenvolupaments dins dels marcs de blockchain modulars..