Какво Е Hedera Hashgraph Consensus И Как Работи?

0 Comments


Hedera Hashgraph е нова публична хешграфска мрежа, базирана на асинхронен византийски алгоритъм за толерантност към грешки, предложен за репликирани машини на състоянието с гарантирана византийска толерантност към грешки. Самата платформа се управлява от Swirlds и Управителен съвет от приблизително 39 лидери в индустрията.

Моделът на управление на платформата и нейното приемане досега са донякъде поляризиращи в сферата на криптовалутите, което не е изненадващо. Като оставим настрана управлението и политиката на платформата, механизмът за консенсус на хедграфа Hedera и дизайнът на платформата предлагат някои вълнуващи развития.

Консенсус на хедърския хешграф

Кратка история

Платформата Hedera Hashgraph се базира на форма на консенсус BFT (Byzantine-Fault Tolerant), известна като асинхронна Byzantine-Fault Tolerance (aBFT), която е разработена в академична публикация от Лимън Бейрд още през 2016 г. Платформата има за цел да осигури подобрен модел на технологията на разпределената счетоводна книга (DLT), като предостави решения, с които се сблъскват много от установените днес платформи за криптовалути.

Наблюдавана от Съвета на Hedera Hashgraph, платформата се стреми да постигне масово приемане чрез спазване на нормативните изисквания и предоставяне на архитектура, свързваща потребителите във високопроизводителна и сигурна система за постигане на разпределен консенсус.

Под капака

Подобно на блоковите вериги, но с ясни разлики, хешграфите са „Сплетни за сплетни“ протокол, където византийското споразумение се постига чрез виртуално гласуване. Както в блокчейн, така и в хешграфа консенсусът се постига, когато разпределена общност се обедини в съгласие за реда на транзакциите в мрежата, където никой не се доверява.

Оттук идва и терминът „без доверие“, когато обикновено се говори за Биткойн, защото не е необходимо да се доверявате на никого, който използва мрежата, а само на това, че системата не е компрометирана. Критичната разлика, която възниква между блокчейна и хешграфа, е, че хешграфът може да постигне както византийско споразумение, така и справедливост на консенсуса.

Асинхронна византийска устойчивост на грешки

Основната характеристика на Hedera Hashgraph, асинхронната византийска толерантност към неизправности, е форма на византийска толерантност към неизправности. По принцип в една разпределена система византийската толерантност към грешки се отнася до способността на системата да запазва честен консенсус в мрежата, въпреки че злонамерени възли се провалят или разпространяват фалшиви съобщения.

Практическа византийска толерантност към неизправности

Прочетете: Какво е практическа византийска толерантност към грешки?

Той има някои интересни уговорки и върху концепцията са проведени значителни изследвания, особено когато се прилага към разпределени мрежи като криптовалутите.

Консенсусният механизъм на хешграфа е уникален. Според документа Swirlds Hashgraph на Леемон Бейрд:

„Никоя детерминистична византийска система не може да бъде напълно асинхронна, с неограничени закъснения на съобщенията, и все пак да гарантира консенсус, съгласно теоремата FLP [3]. Но е възможно една недетерминистична система да постигне консенсус с вероятност едно. Алгоритъмът за консенсус на хешграфа е напълно асинхронен, недетерминиран е и постига византийско споразумение с вероятност едно.“

Предположението, че една система е асинхронна, византийска, устойчива на грешки, означава, че тя може да постигне консенсус, дори ако злонамерени участници контролират мрежата и могат да променят съобщенията. Механизмът за консенсус Hedera Hashgraph не използва формат на лидер, както при системата round-robin на практическата Byzantine Fault Tolerance, което му позволява да бъде устойчив на DDoS атаки, насочени към лидерски възли или малки подмножества от възли.

Доказателството за работа се използва в блокчейн, за да се смекчат последиците от тези видове атаки (i.e., Биткойн), но според Hedera:

„Такива системи обаче не могат да бъдат византийски, тъй като членът никога не знае със сигурност кога е постигнат консенсус; той има само вероятност за доверие, която продължава да нараства с течение на времето. Ако два блока се добиват едновременно, веригата ще се разклони, докато общността не се споразумее кой клон да бъде удължен. Ако блоковете се добавят бавно, тогава общността винаги може да добавя към по-дългия клон и в крайна сметка другият клон ще спре да расте и може да бъде подрязан и изхвърлен, защото е „застоял“.“

Резултатът е неефективност на системата, не само защото се изисква доказателство за работа, но и защото много блокове, върху които се извършва работа, в крайна сметка се изхвърлят. Консенсусът на хешграфа на практика е блокчейн без подрязване, ), където всеки миньор може да добива блок с възможно най-бързи темпове, без да използва доказателство за работа.

Интересно е, че като система за виртуално гласуване Hashgraph изобщо не изпраща съобщения за гласуване по мрежата. Важно е да се отбележи, че механизмът за консенсус на Hedera все още следва основното практическо предположение за византийска толерантност на грешки, че не повече от от възлите в мрежата са злонамерени във всеки даден случай на атака.

Хедър разбива основните понятия на механизма за консенсус на следните:

  • Транзакции
  • Справедливост
  • Сплетни
  • Хешграф
  • Сплетни за сплетни
  • Виртуално гласуване
  • Известни свидетели
  • Силно виждане

Транзакции – Всеки член може да създаде подписана транзакция по всяко време, а всички членове получават копие от нея и постигат консенсус относно реда на транзакциите.

Справедливост – За малка група нападатели би трябвало да е трудно да повлияят на реда на транзакциите.

Сплетничество – Всеки възел член на групата избира на случаен принцип друг възел и му казва всичко, което знае.

Хешграф – Уникална структура от данни за отчитане на това кой с кого е сплетничил и записва реда, по който това се е случило.

Сплетни за сплетни – Една от критичните характеристики на механизма, това е разпространението на хашграфа в целия протокол за клюки. Тъй като хешграфът съдържа историята на сплетните от всеки възел и реда, този процес емпирично е просто сплетни за сплетни, които вече са се случили. Съществен резултат е, че в този процес се изразходват много малко режийни разходи за честотна лента.

Виртуално гласуване – където всеки членски възел може да постигне съгласие по всяко решение, без да се изпраща вот, защото всеки възел има копие на хешграфа. Следователно всеки член знае точно какво би гласувал друг член, без да се налага да преминава през процеса на гласуване.

Известните свидетели – В този случай общността избира няколко върха в хешграфа, известни като „известни свидетели“, където всеки от тях е свидетел (i.e., транзакция), която е получена от мнозинството от възлите сравнително рано в процеса на сплетни. По този начин те могат да постигнат консенсус много по-ефективно относно реда на събитията в хешграфа.

Силно виждане – Доказателство за византийско споразумение с вероятност едно, при което два възела могат независимо да изчислят един и същ виртуален глас на трети възел, защото стигат до едно и също заключение за връзката между два върха в хешграфа.

Кредит на изображението – Документ за алгоритъма за консенсус на хешграфа Swirlds

Протоколът за сплетни е ключов за хешграфа и неговата цел е да разпространява информацията експоненциално бързо в мрежата от възли, така че всеки възел да знае една и съща информация. Както беше споменато по-рано, хешграфът е структура от данни, която се състои от историята на комуникацията между възлите.

Протоколите за сплетни се използват широко в мрежите и когато се прилагат специално за сплетни за сплетни, те дават на възлите значително количество информация, при което те могат бързо да постигнат консенсус за историята на транзакциите. Основното предимство на модела е малкото количество режийни разходи за комуникация, необходими за процеса – ефективност, която е много полезна за мащабируеми и разпределени мрежи.

Въпреки че протоколът за сплетни предоставя информация за всеки възел, той е само рамката за евентуалния консенсус, който е необходим на възлите по тази конкретна информация. Основно ограничение на практическата византийска толерантност към грешки е нейната комуникационна натовареност, поради което в чистия си вид тя не се мащабира добре и работи ефективно само в малки групи от възли. При хешграфите комуникационните разходи за гласуване на консенсус по своята същност отсъстват, тъй като всеки възел съдържа хешграф на всички предишни комуникации.

По този начин детерминистичните функции на хешграфа ще позволят на два независими възела да стигнат до едно и също заключение относно реда на транзакциите (консенсус), без да се налага да гласуват чрез изпращане на съобщения. Това е виртуалното гласуване на механизма. Самият протокол се определя като асинхронен, тъй като не прави никакви предположения за скоростта на клюките или консенсуса.

Концепцията за силно вижда едно състояние от друго се използва за смекчаване на злонамерените атаки срещу честните възли и също така се използва като метод за протокола за споразумение за постигане на византийска устойчивост на грешки чрез виртуално гласуване. Виртуалните кръгове на гласуване се провеждат локално във всеки възел, докато се постигне достатъчен консенсус относно известен свидетел за този кръг. Известният свидетел се определя във всеки рунд и след като бъде определен за всеки рунд, следва консенсусен времеви печат и споразумение за по-ранните събития в хешграфа.

Споделено състояние се поддържа от всеки възел в мрежата, който цифрово подписва хеш на консенсусния ред на транзакциите, който впоследствие разпространява в мрежата. Състоянието е организирано като дърво на Меркъл, така че да е достоверно за трети страни, като същевременно остава ефективно малък файл.

Доказателство за византийска толерантност към грешки и справедливост

Точно както при практическата византийска толерантност към грешки (pBFT), консенсусът на хешграфа предполага, че не повече от ⅓ от възлите са злонамерени, заедно с факта, че цифровите подписи са сигурни. Като асинхронна система се предполага също, че ако системата е устойчива на грешки, то честните възли, които изпращат клюки напред-назад, в крайна сметка ще получат съобщенията си, дори ако има пречка, например координирана атака в мрежата.

Важен въпрос, който хешграфите решават и в който много системи за БФТ се провалят, е справедливостта. Това се отнася директно до техния консенсус за реда на транзакциите в мрежата. Проблемът, който възниква, е да се вземе решение за мярка, която да определи дали дадена транзакция, разпространена в мрежата, е била преди друга и дали нейната позиция се счита за „справедлива“.“

Консенсусът на хешграфа постига тази справедливост, като го присъжда на победителя от 2 конкуриращи се транзакции, които се разпространяват по едно и също време. Победителят, който е предпочетен от мрежата и впоследствие облагодетелстван в консенсуса, е транзакцията на възела, която първа е достигнала до мнозинството от възлите, по-специално до набора от „известни свидетели“, определени от активно участващите възли. Използването на известни свидетели играе ролята на съдебен заседател при вземането на решение за реда на конкурентните транзакции в мрежата.

Управление

Системата за управление на хедера хешграф съдържа две нива:

  • Управителен съвет
  • Отворен консенсус

Управителният съвет е мястото, откъдето произтичат основните критики срещу Hashgraph, тъй като той представлява централизирана система за контрол върху протокола и мрежата, като и двете са изрично споменати в техния whitepaper.

Извън това, отвореният консенсус е споменатият по-рано механизъм за консенсус, при който на възлите е позволено да се присъединяват към мрежата, за да се създаде по-добра децентрализация. Hedera използва модел на претеглено гласуване Proof-of-Stake за възлите в системата, предназначен да смекчи тайните споразумения и да стимулира потребителите за управление на възлите.

Архитектура

Платформата Hedera Hashgraph се състои от трислойна структура, както следва:

  1. Интернет ниво (дъно) – Компютри в интернет, които комуникират чрез TCP/IP връзки с TLS криптиране.
  1. Слой за консенсус на хешграфа (в средата) – Възлите в цялата мрежа, които участват в протокола за сплетни и алгоритъма за консенсус на хешграфа. Всички възли поддържат идентично състояние на консенсус.
  1. Слой на услугите (отгоре) – Този слой се състои от собствени 3 подгрупи.
    1. Криптовалута
    2. Съхранение на файлове
    3. Интелигентни договори

Криптовалутата е собствената валута на платформата, която може да се печели от потребителите за управление на възли в мрежата. Системата за съхранение на файлове е разпределена мрежа за съхранение, базирана на дърветата на Меркъл, но също така позволява използването на Java класове за манипулиране от страна на разработчиците. Hedera е съвместима и със Solidity, което позволява на платформата да се пишат интелигентни договори, което позволява изграждането на мащабируеми dapps.

Мрежата на Hedera първоначално ще се състои от малък брой възли, групирани в един отрязък. Въпреки това те планират да превърнат мрежата в мащабируема система от множество паралелно изпълнявани отрязъци, за да позволят на мрежата да се мащабира още повече.

Производителност

Hedera Hashgraph прави някои доста смели твърдения за своята платформа. По-конкретно, в нея се споменава колко теоретично бърза може да бъде тя, при което единствено наличната честотна лента възпрепятства нейния капацитет. Системата очевидно може да обработва толкова транзакции в секунда (TPS), колкото позволява пропускателната способност на даден член, което според тях включва до стотици хиляди TPS в един шард. Както се казва в техния документ:

„Дори една бърза домашна интернет връзка би могла да бъде достатъчно бърза, за да обработи всички транзакции на цялата картова мрежа VISA, в световен мащаб.“

Заключение

Иновативният консенсусен механизъм, мащабируемостта и окончателността на системата Hedera Hashgraph дават значими обещания в следващото поколение блокчейн платформи. Въпреки това един централизиран модел на управление, основан на Управителен съвет, съставен от членове, избрани от най-добрите индустрии в света, няма да се хареса на много хора.

Ако оставим настрана мненията относно посоката на платформата или нейното бъдеще, Hedera Hashgraph представлява още една критична стъпка в технологията за мащабируемост и широкомащабните механизми за консенсус, прилагани в технологията на разпределената счетоводна книга и платформите за криптовалути.


Важна забележка: Има съобщения за измамници, които се обръщат към компании чрез Telegram, LinkedIn и други социални платформи, представяйки се за представители на Blockonomi и предлагайки рекламни оферти. Никога няма да се обърнем директно към някого. Моля, винаги се свързвайте с нас чрез нашата страница за контакти тук.