Was ist der DFINITY-Schwellenrelais-Konsens? Komplette Anleitung

DFINITY Threshold Relay Consensus

DFINITY ist eine kommende Blockchain-basierte Plattform, die als „Internet-Computer”Das ist sehr aufregend. DFINITY wurde entwickelt, um die nächste Generation von Softwarediensten und -anwendungen zu unterstützen und die öffentliche Infrastruktur der Cloud 3.0 zu werden.

Als öffentliche Cloud-Computing-Ressource zielt DFINITY auf Geschäftsanwendungen ab, indem die Cloud-Computing-Kosten für IT-Systeme erheblich gesenkt werden. Sie wollen dies mit einem hoch skalierbaren und leistungsstarken Netzwerk mit potenziell unbegrenzter Kapazität erreichen. Die DFINITY-Plattform ist voller innovativer Designs und Funktionen Blockchain Nervensystem (BNS) für algorithmische Governance.

Eine der Hauptkomponenten der Plattform ist ihr Roman Konsens der Schwellenrelais Modell, aus dem Zufälligkeit erzeugt wird und das die anderen Systeme antreibt, von denen das Netzwerk abhängt, um effektiv zu arbeiten. Das Konsenssystem wurde zuerst für ein zugelassenes Beteiligungsmodell entwickelt, kann jedoch mit jeder Methode des Sybil-Widerstands für ein offenes Beteiligungsmodell kombiniert werden.

DFINITY Threshold Relay Consensus

Was genau ist dieser Konsensmechanismus und wie funktioniert er??

Unter der Haube

Im Kern ist der DFINITY-Konsensmechanismus ein stark optimiertes PoS-Modell (Proof of Stake). Durch die Implementierung einer Threshold Relay-Technik in Verbindung mit dem BLS-Signaturschema und einer Notarisierungsmethode zur Lösung vieler Probleme im Zusammenhang mit dem PoS-Konsens wird ein starker Schwerpunkt auf die Transaktionsendgültigkeit gelegt.

DFINITY ist der Ansicht, dass sie die richtigen Kompromisse zwischen praktischen Annahmen und theoretischer Sicherheitsnachweisbarkeit eingegangen sind. Das Ergebnis ist ein innovatives und einzigartiges Konsensdesign.

Der DFINITY-Konsensmechanismus kann von unten nach oben in vier Schichten unterteilt werden:

  1. Identitätsschicht
  2. Zufällige Beacon-Ebene
  3. Blockchain-Schicht
  4. Notarebene

Bildnachweis – DFINITY-Konsenspapier

Das Identitätsschicht stellt die Registrierung für alle Clients bereit.

Das Zufällige Beacon-Ebene bietet die Zufallsquelle für alle höheren Ebenen mithilfe einer überprüfbaren Zufallsfunktion (VRF).

Das Blockchain-Schicht wird durch die Zufälligkeit der Random Beacon-Schicht gesteuert und erstellt aus den verifizierten Transaktionen eine Blockchain.

Das Notarebene Bietet Clients im Netzwerk schnelle Endgültigkeitsgarantien.

Identitätsschicht

Alle Teilnehmer an DFINITY sind registrierte Kunden mit permanenten pseudonymen Identitäten. Der allgemeine Zweck der Identitätsschicht besteht darin, Identitäten im Netzwerk zu registrieren, damit sie für böswilliges Verhalten angemessen bestraft werden können. Eine offene Registrierung ist über eine Einsatzkaution mit einer Sperrfrist möglich.

Diese Schicht bietet Sybil-Angriff Widerstand und offene Registrierung wird durch Übermittlung einer speziellen Transaktion an das Netzwerk erreicht. Registrierungsperioden treten in nicht überlappenden Epochen auf, und der in der ersten Runde jeder Epoche erzeugte Block ist ein Registrierungsblock, der eine Zusammenfassung aller Registrierungen in dieser Epoche enthält. Die besonderen Registrierungstransaktionen umfassen eine Endorsement-Methode, bei der es sich um die gesperrte Einzahlung durch die registrierende Stelle handelt.

Zufällige Beacon-Ebene

Die Random Beacon-Schicht ist die Hauptkomponente des Konsensmechanismus, der die Zufälligkeit der Blockchain- und Notarschicht sowie aller darauf aufbauenden Anwendungen oder intelligenten Verträge bestimmt. Der allgemeine Zweck der Random Beacon-Schicht besteht darin, eine nicht manipulierbare Zufallsquelle bereitzustellen, um eine schnelle und skalierbare Konsensschicht zu unterstützen.

Das zufällige Leuchtfeuer ist a überprüfbare Zufallsfunktion (VRF), eine Pseudozufallsfunktion, die öffentlich überprüfbare Beweise für die Richtigkeit ihrer Ausgaben erstellt. In DFINITY erzeugt die VRF in jeder Blockrunde völlig unvorhersehbare Ausgaben, die niemand kennen kann, bis sie allen zur Verfügung stehen. Die Kernkomponente des Random Beacon ist die Verwendung des BLS-Signaturschema praktische Einzigartigkeit und Nicht-Interaktivität zu bieten. Die Bereitstellung eines Schwellenwertsignaturmechanismus von BLS löst das Problem des „letzten Akteurs“, bei dem der letzte Akteur in einem dezentralen Zufälligkeitsprotokoll den nächsten Zufallswert kennt, und gibt ihm effektiv die Möglichkeit, das Protokoll abzubrechen.

Clients nehmen am Random Beacon-Prozess teil, indem sie gemeinsam die VRF-Zufallsausgaben erzeugen. Um die Skalierbarkeit des Netzwerks zu verbessern, werden die Zufallsbake und die Notarebene von einem Komitee betrieben, das bei jedem Block / jeder Runde geändert wird. Die zufällige Beacon-Ausgabe wählt das nächste Komitee über ein spezielles Protokoll aus, und registrierte Clients können Blöcke vorschlagen, die auf dem Ausgabewert der zufälligen Beacon basieren und die Prioritätsrangfolge für Clients zum Vorschlagen von Blöcken bestimmen.

Gemäß dem DFINITY Consensus Whitepaper ist das Schwellenrelais definiert als:

“Der Mechanismus, mit dem Dfinity Replikate zufällig in Gruppen zusammenfasst, die Gruppen (Komitees) für den Schwellenwertbetrieb einrichtet, das aktuelle Komitee auswählt und von einem Komitee zum nächsten weiterleitet, wird als Schwellenrelais bezeichnet.”

Insbesondere ist das Random Beacon vollständig dezentralisiert, scheint sich jedoch von außen wie ein vertrauenswürdiger Dritter zu verhalten. Aufgrund der Einzigartigkeit des BLS-Signaturschemas muss das Komitee jedoch nicht für jede Beacon-Ausgabe ein byzantinisches Abkommensprotokoll erstellen. Die Vereinbarung erfolgt automatisch und ermöglicht ein Hochgeschwindigkeits-Zufallsbake und eine niedrige Blockierungszeit.

Bildnachweis – DFINITY-Konsenspapier

Die vom Beacon erzeugte Zufallsausgabe wird von der nächsten Schicht, der Blockchain-Schicht, verwendet.

Blockchain-Schicht

Die zufällige Ausgabe des Beacons ist die Eingabe, die die probabilistisches Slot-Protokoll (PSP) verwendet, um die registrierten Clients für jede Höhe der Kette zu klassifizieren. Die Zufälligkeit der Beacon-Ausgabe ermöglicht es, dass diese bestimmte Reihenfolge unvoreingenommen bleibt. Anschließend werden Gewichte zugewiesen, um Vorschläge basierend auf dem Rang des vorschlagenden Kunden zu blockieren. Ähnlich wie beim PoW-Modell (Proof of Work), bei dem die schwerste Kette bevorzugt wird, werden Gabeln aufgelöst, indem die Kette mit dem höchsten Gewicht bevorzugt wird. Ketten mit mehr Gewicht haben mehr Kunden, die höher auf der Prioritätenliste stehen als weggeworfene Gabelketten.

Die PSP wird sofort gebildet und ermöglicht konsistent vorhersagbare Blockzeiten. Sobald ein Client eine gültige Ausgabe von der VRF sieht, kann er einen Blockkandidaten mit gepoolten Transaktionen von Benutzern vorschlagen, die er an die Notarebene weitergibt. Die Notarschicht wartet auf die spezifische konstante Blockzeit, um die vorgeschlagenen Blöcke zu empfangen.

Notarebene

Die Notarebene ist die höchste Ebene des Konsensprotokolls und bietet die extrem schnelle Endgültigkeit von Transaktionen im gesamten Netzwerk. Sobald die Notarschicht die vorgeschlagenen Blöcke empfangen hat, führt sie den Rangmechanismus für sie aus, wählt den Block mit dem höchsten Rang aus und signiert ihn anschließend und sendet ihn an das Netzwerk. Clients fügen den empfangenen notariell beglaubigten Block ihren Kopien der Blockchain hinzu. Das Random Beacon sendet dann eine neue Zufallsausgabe und beginnt die Runde von vorne.

Die Notarebene beschleunigt die Endgültigkeit, da sie die Schwellenwertsignatur für den Block mit dem höchsten Rang verwendet, der gemeinsam von registrierten Kunden erstellt wurde. Laut Whitepaper:

„In eine Kette können nur notariell beglaubigte Blöcke aufgenommen werden. Von allen Blockkandidaten, die einem Kunden zur Beglaubigung vorgelegt werden, beglaubigt der Kunde nur den bestplatzierten in Bezug auf einen öffentlich überprüfbaren Bewertungsalgorithmus, der von einem zufälligen Beacon gesteuert wird. “

Die Beglaubigung ist jedoch nicht Konsens, da ein ungünstiges Timing mehr als einen notariell beglaubigten Block in einer bestimmten Höhe erzeugen kann. DFINITY identifiziert dies als einen besonderen Vorteil gegenüber anderen PoS-Systemen:

„Dies wird ausdrücklich toleriert und ist ein wichtiger Unterschied zu anderen Proof-of-Stake-Vorschlägen, für die in jedem Block eine vollständige byzantinische Vereinbarung gilt. DFINITY erreicht seine hohe Geschwindigkeit und kurzen Blockzeiten genau deshalb, weil die Beglaubigung kein vollständiger Konsens ist. “

Eine Transaktion in DFINITY gilt nach zwei notariell beglaubigten Blockbestätigungen als endgültig. Eine der wichtigsten Unterscheidungen bezüglich des gesamten Konsensprotokolls in Bezug auf seine Existenz als PoS-Mechanismus ist im folgenden Absatz zu finden:

„Wir möchten betonen, dass eine Beglaubigung in DFINITY nicht in erster Linie eine Gültigkeitsgarantie ist, sondern ein Zeitstempel plus ein Veröffentlichungsnachweis. Der Notarisierungsschritt macht es dem Gegner unmöglich, eine Kette verbundener, notariell beglaubigter Blöcke im Geheimen aufzubauen und aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund leidet DFINITY nicht unter dem egoistischen Bergbauangriff [4] oder dem Problem, dass nichts auf dem Spiel steht. “

Das nichts auf dem Spiel Problem ist eines der Hauptanliegen von PoS-Konsensmodellen und erfordert komplexe Maßnahmen zur Minderung. Das Dilemma war einer der Hauptkritikpunkte an der praktischen Implementierung von PoS-Konsenssystemen in öffentlichen Netzwerken.

Die Notarebene ist wie das Random Beacon vollständig dezentralisiert und führt ein optimistisches Protokoll aus, um zu einem Konsens über den Block zu gelangen, sodass dieser nicht interaktiv und schnell sein kann. Infolgedessen kann es mit einer parallelen Geschwindigkeit zum zufälligen Leuchtfeuer laufen.

Das DFINITY-Konsens-Whitepaper befasst sich ausführlich mit dem Konsensprotokoll. Wenn Sie also mehr darüber erfahren möchten, können Sie es finden Hier.

Implikationen des DFINITY-Konsensmechanismus

Der DFINITY-Konsensmechanismus ist auf Leistung und Flexibilität ausgelegt. Der Algorithmus skaliert durch Quorum-Auswahlen, die von der Zufallsbake gesteuert werden und ihm eine schnelle Endgültigkeit und Beständigkeit gegen Verluste der Netzwerksynchronität verleihen.

DFINITY wird eines der ersten großen Kryptowährungsprojekte sein, das einen PoS-Konsensmechanismus in einem großen öffentlichen Blockchain-Netzwerk implementiert. Es ist explizit darauf zugeschnitten, die Leistung der Plattform zu steigern und sie theoretisch auf eine unbegrenzte Kapazität skalieren zu können. Darüber hinaus kann der BNS der DFINITY-Plattform das Protokoll transparent, automatisch und konsistent aktualisieren, um die Netzwerkentwicklung voranzutreiben.

Das Bootstrapping eines On-Chain-Governance-Mechanismus mit einem stark optimierten PoS-Konsensprotokoll ist sehr ehrgeizig und birgt jedoch berechtigte Bedenken. PoS wird oft kritisiert, weil es nicht praktisch bewiesen und zu kompliziert ist, um es erfolgreich in einem realen System zu implementieren. Darüber hinaus sind On-Chain-Governance-Mechanismen in Bezug auf Nachhaltigkeit selbst nicht bewiesen. Die Kombination der beiden in einer neuen Plattform, die so konzipiert ist, dass sie als Cloud 3.0-Infrastruktur skaliert werden kann, mag verrückt klingen (und das zu Recht), hat aber dennoch das Interesse von VCs auf das Niveau von geweckt 102 Millionen US-Dollar in einer zweiten Finanzierungsrunde unter der Leitung von Andreessen Horowitz und Polychain Capital.

Fazit

Der Konsensmechanismus von DFINITY ist sowohl neuartig als auch ehrgeizig, zeigt jedoch auch die Komplexität, die mit der Optimierung eines PoS-Modells für große öffentliche Blockchain-Netzwerke verbunden ist. Es gibt einen erheblichen Hype um das Projekt, und sie haben eine Reihe von technische Dokumentation verfügbar für die anderen Komponenten des Systems, wie z. B. Governance und nahezu sofortige Endgültigkeit. Wie auch immer DFINITY ausfällt, es wird ein faszinierendes Maß dafür sein, wie weit die Blockchain-Industrie in der breiteren Branche fortgeschritten ist und wie leistungsfähig die Technologie dahinter ist.

Mike Owergreen Administrator
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