¿Qué es la prueba del consenso sobre el tiempo transcurrido? (PoET) Guía completa para principiantes

Prueba de tiempo transcurrido

Desde el inicio de Bitcoin y el reconocimiento de su modelo de consenso de prueba de trabajo (PoW) como el mecanismo para la legitimidad de una red blockchain como un libro mayor distribuido, se han experimentado e introducido muchos otros mecanismos de consenso. Estos nuevos mecanismos de consenso se basan en la tolerancia a fallas bizantinas y se centran principalmente en reducir las ineficiencias energéticas asociadas con la prueba del proceso intensivo de minería del trabajo..

Prueba de tiempo transcurrido

Prueba de tiempo transcurrido (PoET) es uno de estos mecanismos de consenso, diseñado para mejorar el consenso de prueba de trabajo y proporcionar una nueva alternativa para las redes blockchain autorizadas..

Antecedentes

Poeta fue desarrollado por el gigante de fabricación de chips Intel en 2016 como un mecanismo de consenso eficiente principalmente para redes blockchain autorizadas. PoET es ahora el modelo de consenso elegido para el marco modular de Hyperledger Sawtooth y es una herramienta popular para implementar y experimentar con sistemas de contabilidad distribuida.

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Un componente crítico del consenso de PoET es la tecnología innovadora con la que trabaja en conjunto para funcionar de la manera en que lo hace, el publicitado manual de referencia de programación Software Guard Extensions (SGX) de Intel. Introducido en 2015 con los procesadores centrales de sexta generación de Intel, SGX funciona como un entorno de ejecución confiable (TEE), que permite que un código selecto y confiable se ejecute independientemente de la aplicación en la que se ejecuta..

Antes de comprender cómo funciona el consenso general de PoET, es esencial comprender un poco cómo funciona SGX.

Que es SGX?

SGX es una tecnología sofisticada, pero en esencia, es efectivamente un conjunto de instrucciones para una CPU que las aplicaciones utilizan para aislar regiones de código y datos específicos y confiables. Proporciona un enclave seguro para que los desarrolladores protejan los datos confidenciales o el código de interferencias o inspecciones externas..

El código que se ejecuta en un TEE con SGX puede producir una atestación firmada desde una plataforma o aplicación que tiene sus raíces en el procesador y proporciona autenticación de que el código se ha inicializado correctamente en un entorno confiable. Esta característica tiene implicaciones significativas para la funcionalidad del consenso de PoET, pero también crea una barrera inherente a la entrada y una limitación a sus usos..

La memoria donde se almacena el código protegido en SGX está incluso a salvo de usuarios malintencionados que controlan el acceso físico a una plataforma y tienen la autenticación más alta para acceder a su memoria. Como característica de seguridad, SGX fue recibido con expectativas significativas debido a la seguridad potencial que brinda esta capacidad..

En el contexto del consenso de PoET, SGX funciona como el mecanismo para que los participantes se unan a la red y verifiquen que están ejecutando el código confiable necesario para la ejecución del consenso de PoET..

Cómo funciona PoET

El consenso de PoET es una forma eficiente de prueba de trabajo que elimina la necesidad del proceso intensivo de minería y lo reemplaza con un sistema de temporizador aleatorio para los participantes de la red. Básicamente, cada participante de la red recibe un objeto de temporizador aleatorio y el primer temporizador que expira “despierta” al participante que se convierte en el líder del bloque y produce el nuevo bloque..

En lo que respecta a la tolerancia a fallas bizantinas, esto proporciona una solución aleatoria necesaria y eficiente para el “problema de selección aleatoria de líderes”. Esencialmente, este problema es cómo determinar el líder de una ronda de consenso en los sistemas bizantinos tolerantes a fallas. Por ejemplo, Practical Byzantine Fault Tolerance usa un formato de estilo round-robin, mientras que la prueba de trabajo de Bitcoin usa el consenso de Nakamoto, donde el líder es seleccionado por quien resuelve el rompecabezas criptográfico computacionalmente intensivo de cada ronda de bloque..

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El consenso de PoET se puede dividir en 2 fases, unirse a la red y verificar el TEE mediante atestaciones SGX y el tiempo transcurrido de la lotería minera real.

Verificación de red y SGX

Esta es la fase inicial del consenso y es donde SGX juega un papel importante. Como se mencionó anteriormente, al usar SGX, puede producir una certificación firmada de que está ejecutando el código confiable que se configuró correctamente en el TEE.

En PoET, un participante potencial en la red descarga el código de confianza y propaga un mensaje de “unión” a la red con la certificación firmada de SGX, que ha producido un par de claves pública / privada. La red de nodos acepta o rechaza la certificación. Si es aceptado, el participante se une a la red y puede participar en el tiempo transcurrido, proceso de selección de lotería aleatoria.

La selección aleatoria de la lotería de tiempo transcurrido

Esta es la segunda y última fase del mecanismo de consenso. En cada ronda de consenso, los participantes de la red reciben un objeto temporizador firmado del código de confianza que es completamente aleatorio. La idea es mitigar a cualquier actor malicioso potencial que juegue con el sistema e intente recibir constantemente un temporizador más corto para que puedan producir más bloques..

Posteriormente, cada participante espera a que expire su temporizador aleatorio. El temporizador del participante de la red que es el primero en expirar propaga un certificado firmado a la red que indica que es el líder del bloque aleatorio para esa ronda. El mensaje se autentica y se produce el bloqueo. La ronda luego se reinicia.

La propagación de la certificación firmada realmente ocurre con todos los participantes de la red, incluso si no ganaron. Esto es para garantizar 2 cosas principalmente:

  1. En realidad, a cada nodo se le dio un temporizador de objeto aleatorio del código confiable.
  2. El nodo esperó el período de tiempo especificado por el objeto..

Como puede ver, el proceso es completamente aleatorio y la integración con la tecnología SGX garantiza que no haya manipulación del código confiable en el que se ejecuta el protocolo. Hay varias otras características de seguridad, como un algoritmo para observar los nodos sospechosos que ganan la lotería de manera consistente o que tienen temporizadores más cortos cuando surge un patrón..

El mecanismo de consenso de PoET es altamente eficiente y es capaz de escalar a miles de nodos sin sudar. Las preocupaciones son que depende en gran medida de SGX para la base del protocolo y, muy recientemente, esas preocupaciones se han ampliado..

A principios de este mes, los datos a gran escala & El grupo de sistemas (LSDS) del Imperial College de Londres descubrió una vulnerabilidad en SGX conocido como “Presagiar”Que se puede utilizar para atacar el enclave seguro de SGX.

Probablemente ya esté familiarizado con el origen del ataque, ya que hubo preocupaciones globales cubiertas ampliamente por los principales medios de comunicación sobre el “Espectro”Vulnerabilidad que se descubrió en los procesadores de chips modernos a principios de este año. los Presagiar El ataque fue dilucidado a principios de este mes por el equipo de LSDS y es una versión adaptada del Espectro vulnerabilidad. Aún es una historia en desarrollo, es importante estar atento por numerosas razones, incluida la integridad del consenso de PoET.

Ventajas & Desventajas de usar PoET

PoET es altamente eficiente y no requiere tantos recursos como los sistemas de prueba de trabajo, pero también tiene algunas preocupaciones en torno a él. Entonces, ¿cuáles son las ventajas y desventajas generales de su uso como mecanismo de consenso para redes de contabilidad distribuida??

Ventajas

PoET es una mejora sustancial en la eficiencia de los sistemas de prueba de trabajo. Al mismo tiempo, también proporciona una gran solución al “Problema de selección aleatoria de líderes” sin consumir muchos recursos ni requerir mecanismos de participación complejos y estructuras de incentivos necesarias con prueba de consenso de participación..

PoET también es un excelente mecanismo de consenso para redes autorizadas, por lo que es el mecanismo de consenso de referencia para Hyperledger Sawtooth. Además de eso, se escala de manera eficiente y se puede usar como un modelo “plug and play” para probar entornos con Hyperledger Sawtooth.

Desventajas

SGX es una tecnología innovadora y alabada, pero los desarrollos recientes son claramente un motivo de preocupación con respecto a su uso con el consenso de PoET. Es probable que Intel pueda solucionar el problema relacionado con la vulnerabilidad crítica, pero la desventaja aquí es la dependencia obvia y necesaria de la seguridad de un hardware especializado..

No solo eso, sino que SGX es fabricado íntegramente por Intel, por lo que la confianza en el modelo de consenso se extiende a Intel como empresa, un tercero. La noción de tal dependencia va en contra del nuevo paradigma que las criptomonedas están intentando lograr con las redes blockchain, la eliminación de la confianza en los intermediarios..

Conclusión

PoET representa otra grieta para proporcionar mecanismos de consenso de tolerancia a fallas bizantinas para sistemas de contabilidad distribuida. Es altamente eficiente y funciona con otra tecnología novedosa en sí misma, SGX.

En el futuro, observar los desarrollos que rodean a SGX tendrá un gran impacto en PoET como modelo de consenso sostenible. Por ahora, es una excelente herramienta para Hyperledger Sawtooth y juega un papel vital en la experimentación y el desarrollo dentro de los marcos modulares de blockchain..

Mike Owergreen Administrator
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