Co to jest plątanina? Kompletny przewodnik po skierowanym wykresie acyklicznym IOTA (DAG)

IOTA - Co to jest Tangle?

Tangle to pseudonim używany do opisania opartej na IOTA warstwy rozliczania transakcji i warstwy integralności danych opartej na ukierunkowanym acyklicznym grafie (DAG), skoncentrowanej na Internecie rzeczy (IoT). Tangle to zasadniczo ciąg pojedynczych transakcji, które są ze sobą powiązane i przechowywane w zdecentralizowanej sieci uczestników węzłów.

Co ważne, Tangle nie ma górników, ponieważ użytkownicy sieci działają jako sami górnicy, wykonując małe obliczeniowe dowody pracy (PoW) dla każdej transakcji poprzez weryfikację poprzednich transakcji przesłanych do sieci. Koncentrując się na umożliwieniu skalowania sieci pod kątem globalnej sieci mikropłatności połączonych ze sobą urządzeń IoT, The Tangle ma na celu zaoferowanie rozwiązania dla heterogenicznej natury obecnych systemów blockchain. As Tangle biały papier ujmuje to:

„Istnieją dwa różne typy uczestników w systemie: ci, którzy wydają transakcje i ci, którzy zatwierdzają transakcje. Konstrukcja tego systemu stwarza nieuniknioną dyskryminację niektórych uczestników, co z kolei powoduje konflikty, które powodują, że wszystkie elementy wydają zasoby na rozwiązywanie konfliktów. Powyższe kwestie uzasadniają poszukiwanie rozwiązań zasadniczo różniących się od technologii blockchain, będącej podstawą Bitcoin i wielu innych kryptowalut. ”

IOTA - Co to jest Tangle?

Sieć IOTA i DAG

Sieć IOTA jest obecnie utrzymywana przez Fundację IOTA i jest obecnie jedną z bardziej znanych kryptowalut w kosmosie. Kluczową różnicą, która oddziela IOTA od innych sieci blockchain, jest to, że Tangle, podstawowa struktura danych, na której zbudowana jest IOTA, jest w rzeczywistości „bezblokowym” łańcuchem blokowym. Zamiast transakcji tworzonych przez użytkowników włączanych do bloków przez górników, użytkownicy działają zarówno jako kopacze, jak i twórcy transakcji.

Wynika to z faktu, że Tangle składa się z DAG, a nie łańcucha blokowego do przechowywania księgi. Głównym celem wykorzystania Tangle jest stworzenie skalowalnej struktury dla transakcji, w szczególności mikropłatności, między urządzeniami IoT, gdzie sieć będzie teoretycznie skalowana proporcjonalnie do ilości transakcji przesyłanych do sieci. Ponieważ skalowalność jest obecnie podstawowym problemem w głównych platformach kryptowalutowych (chociaż pracuje się nad kilkoma innowacyjnymi rozwiązaniami), Tangle ma ułatwić rozwój rozległej przyszłej sieci połączonych ze sobą urządzeń.

Zamiast górników w Tangle, twórcy transakcji muszą zweryfikować dwie poprzednie transakcje w sieci, a każda transakcja wymaga małego obliczenia PoW w imieniu użytkownika. W szczególności nie ma opłat za korzystanie z Tangle, ponieważ sieć nie jest heterogeniczna, w przypadku gdy należy zastosować zachęty do różnych uczestników ekosystemu.

Kluczem do Tangle jest użycie Skierowane grafy acykliczne (DAG) zamiast łańcucha bloków. DAG skutecznie funkcjonuje jako skończony skierowany graf, w którym zbiór wierzchołków (kwadratów) jest połączonych ze sobą krawędziami (strzałki). Przykład wykresu z IOTA Foundation blog jest poniżej.

The Tangle

Każda transakcja jest reprezentowana przez wierzchołek na wykresie, a strzałki przedstawiają połączenia zatwierdzające między każdą transakcją. Każda przychodząca transakcja musi zatwierdzić dwie poprzednie transakcje, aby została zweryfikowana, w wyniku czego krawędzie (strzałki) reprezentują połączenie każdej transakcji z poprzednimi. Na przykład 5 zatwierdza 2 i 3 poprzez bezpośrednie zatwierdzenia, podczas gdy jest to również pośrednia akceptacja 1.

Warto zauważyć, że transakcja 0 jest transakcją genezy, aw przypadku IOTA zawierała wszystkie monety MIOTA (IOTA), które kiedykolwiek zostaną utworzone. Transakcja 6 jest nazywana wskazówką transakcyjną, ponieważ jest to niezatwierdzona transakcja, co zobaczysz, jest ważne w strukturze transakcji.

Przewodnik IOTA

Przeczytaj: Nasz przewodnik po IOTA

Struktura transakcji

Każda przychodząca transakcja w Tangle wymaga zatwierdzenia 2 wskazówek. Wdrożona strategia wyboru napiwków, które zostaną zatwierdzone przez daną transakcję przychodzącą, jest jednym z najważniejszych aspektów Tangle. Jest to znane jako algorytm wyboru końcówki, aw Tangle jest osiągane poprzez wykorzystanie zoptymalizowanej formy spacerów losowych, głównie ważonego spaceru losowego.

Co ważne, transakcje w DAG nie są rozłożone równomiernie w czasie, występuje celowe opóźnienie, które sprawia, że ​​przychodzące transakcje są niewidoczne przez krótki okres w celu odtworzenia rzeczywistego opóźnienia. W efekcie plątanina transakcji jest bardziej zróżnicowana i nie jest to tylko łańcuch transakcji.

Losowość tego rozłożenia transakcji jest realizowana przez Proces punktu Poissona, która jest metodą prawdopodobieństwa używaną do mapowania losowych punktów na przestrzeni matematycznej, w tym przypadku DAG. W Tangle, pomimo celowego opóźnienia transakcji przychodzących, ogólna średnia szybkość transakcji przychodzących pozostaje stała. Symbol Lambda jest używany do określenia średniej stopy transakcji przychodzących, a zbilansowanie Lambda, która nie jest zbyt wysoka lub niska, jest istotne dla utrzymania zróżnicowanej sieci transakcji. Przy Lambda równym 0, sieć transakcji Tangle składałaby się wyłącznie z liniowego łańcucha transakcji powiązanych tylko z jedną transakcją zatwierdzającą. Oczywiście nie jest to idealne rozwiązanie dla skalowalnej sieci tysięcy połączonych ze sobą urządzeń.

Porady dotyczące transakcji & Losowy spacer

Algorytm wyboru końcówki Tangle opiera się na koncepcji znanej jako spacery losowe. Zasadniczo selektor wskazówek (niezatwierdzonych transakcji) rozpoczyna się od transakcji genesis i „przechodzi” liniowo przez DAG w kierunku najnowszych wskazówek, od lewej do prawej. Istnieją dwa rodzaje spacerów losowych:

  • Nieważony przypadkowy spacer
  • Losowy spacer ważony

Nieważony spacer losowy wybiera następną wskazówkę transakcyjną, do której należy przejść, na podstawie całkowicie równego prawdopodobieństwa. Ważony spacer losowy jest bardziej złożony i umieszcza skumulowane ciężary przy każdym skoku na końcówce i właśnie z tego korzysta Tangle. Obraz poniżej z bloga IOTA przedstawia koncepcję ważonego błądzenia losowego, w którym skumulowane wagi wiążące się ze zwiększonym prawdopodobieństwem przeskoczenia selektora do tej konkretnej końcówki są przedstawiane w procentach.

Losowy spacer

Należy zauważyć, że proces ważonego spaceru losowego jest wykonywany tylko dwukrotnie dla każdej transakcji. W Tangle transakcje mają skumulowaną wagę na podstawie liczby transakcji, które zatwierdzają, zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio. Powodem tego jest złagodzenie tak zwanych „leniwych wskazówek”, czyli transakcji, które sprawdzają tylko stare transakcje, nie nadążając za bieżącym stanem Tangle. Jest to przeszkoda dla sieci, ponieważ transakcje te nie potwierdzają starych transakcji.

Metoda ustalania odrębnej reguły losowego wyboru każdej końcówki jako liniowego kroku błądzenia losowego przez DAG jest znana jako Łańcuch Markowa Monte Carlo (MCMC), która jest podstawowym algorytmem wyboru końcówki Tangle. MCMC odgrywa istotną rolę w modelu transakcyjnym Tangle i jest zoptymalizowany pod kątem określonych parametrów, które są niezbędne, aby zapewnić ważność Tangle i długoterminową stabilność.

Tak więc koncepcja używania skumulowanego ważonego spaceru losowego (MCMC) zamiast nieważonego spaceru losowego pozwala Tangle uniknąć leniwych wskazówek dzięki mechanizmowi zniechęcającego, dzięki któremu leniwe wskazówki nie zostaną zatwierdzone przez przychodzące transakcje. Selektor w modelu ważonym jest bardziej podatny na przeskakiwanie na cięższe szczytówki niż lżejsze. Preferencja cięższych końcówek i ostatecznie cięższej Tangle transakcji jest ważna dla ostatecznego konsensusu sieci Tangle, który wynika z jej asynchronicznego projektu.

Ważność transakcji i ostateczny konsensus

Podobnie jak w przypadku, gdy najdłuższy łańcuch bloków w Bitcoin reprezentuje najwięcej wykonanych PoW, a zatem jest najbardziej wiarygodnym, a następnie prawidłowym łańcuchem, w Tangle najcięższym łańcuchem transakcji (a dokładniej najcięższą gałęzią) jest prawidłowy Tangle. Zanim zagłębimy się w sposób osiągania ostatecznego konsensusu i ważności transakcji w Tangle, ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób i dlaczego Tangle jest uważane za asynchroniczne.

Ogólnie rzecz biorąc, ponieważ MCMC jest używany jako algorytm wyboru końcówki, nie wszyscy użytkownicy (węzły) zobaczą ten sam zestaw transakcji w danej instancji Tangle, a nawet mogą występować transakcje powodujące konflikt. Jednak wyróżnikiem jest tutaj to, że ze względu na model skumulowanej wagi dodawanej do każdej transakcji, ostatecznie wyraźnie cięższa gałąź transakcji pojawi się na lżejszej gałęzi, która ostatecznie zostanie odrzucona. Co więcej, transakcje, które są wystarczająco stare, zbiegną się w cięższy Tangle i osiągną ostateczny konsensus.

Problem podwójnych wydatków jest skutecznie łagodzony przez tę samą skumulowaną właściwość wagi Tangle. Transakcje, które są nieprawidłowe, nie zostałyby zatwierdzone przez osoby zatwierdzające (użytkowników / górników), w związku z czym wszystkie kolejne transakcje, które zatwierdzają nieprawidłowe transakcje, są uznawane za nieważne. Ponieważ te konkretne nieprawidłowe transakcje nie mają prawie tylu bezpośrednich lub pośrednich połączeń zatwierdzających, co prawidłowych połączeń (skumulowana waga jest oparta na pośrednich i bezpośrednich zatwierdzeniach), stają się one częścią lżejszej gałęzi Tangle, która jest ostatecznie odrzucana.

Oczywistym problemem z punktu widzenia użytkownika jest jednak to, że nie ma sposobu, aby dowiedzieć się, czy ich transakcja jest zweryfikowana, czy nie, i osiąga konsensus w ramach cięższej gałęzi, która ostatecznie osiąga konsensus co do stanu Tangle, gdy jest przyjmowany po wartości nominalnej. Rozwiązanie tego problemu leży w pewności potwierdzenia, jaką obdarza się każdą transakcję. Dzięki zastosowaniu zastrzeżonej formuły, która mierzy prawdopodobieństwo poziomu akceptacji transakcji w Tangle, każda transakcja otrzymuje potwierdzający wynik zaufania zapisany jako procent prawdopodobieństwa, że ​​została uwzględniona.

Więcej uwagi poświęca się napiwkom o dużej wadze, aby mieć pewność, że cięższa gałąź zawiera ważne transakcje. Ostatecznie prowadzi to do konsensusu ważnych transakcji, jednak otwiera drzwi dla potencjalnego wektora ataku dla złośliwego użytkownika o znacznej mocy obliczeniowej. Dopóki użytkownik jest w stanie wysłać tyle lub więcej transakcji niż reszta całej sieci łącznie, będzie mógł tworzyć nieprawidłowe transakcje i skłonić Tangle do myślenia, że ​​są częścią ważnej gałęzi.

Koordynator i przyszła skalowalność

Aby złagodzić problem złośliwego użytkownika atakującego sieć w powyższy sposób, Fundacja IOTA zatrudnia obecnie tzw. Koordynatora. Koordynator działa jako scentralizowany, dobrowolny i tymczasowy alternatywny mechanizm konsensusu dla Tangle.

Koordynator jest używany do wydawania transakcji z kamieniem milowym co 2 minuty na Tangle, przy czym wszystkie transakcje zatwierdzone przez Koordynatora są uważane za mające natychmiastowe potwierdzenie 100%. Wdrożenie koordynatora jest kontrowersyjne, ale logicznie zrozumiałe, ponieważ sieć IOTA nie zawiera wystarczającej liczby transakcji przychodzących wchodzących ze sobą w interakcję w Tangle, aby autonomicznie łagodzić wspomniany wektor ataku w obecnym momencie. Jednak w miarę rozwoju sieci rola koordynatora zostanie ograniczona i ostatecznie usunięta, pozostawiając Tangle funkcjonować jako w pełni zdecentralizowana sieć zabezpieczona przez rozproszony mechanizm konsensusu wykorzystujący MCMC w całej DAG.

Wniosek

Tangle został uznany za blockchain „nowej generacji” od czasu jego powstania w październiku 2017 r. Pomimo kontrowersji związanych z jego wdrożeniem oraz długoterminową trwałością i potencjałem, Tangle pozostaje jedną z bardziej fascynujących koncepcji w dziedzinie kryptowalut.

Z rozwiązaniami skalowania blockchain na horyzoncie fascynujące będzie obserwowanie, czy „bezblokowy” Tangle może skalować się do poziomów, na których działa jako rozproszona struktura dla powstania IoT..

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map