Cos’è il protocollo MiniSketch di Bitcoin? Riduzione dei requisiti di larghezza di banda del nodo

Bitcoin Minisketch

L’esecuzione di client Bitcoin completi è una componente vitale del decentramento sostenibile della rete e un’utile rappresentazione della sana adozione della rete. Tuttavia, utilizzare i nodi completi non è un processo conveniente per gli utenti tradizionali per accedere a Bitcoin.

I nodi completi devono essere sincronizzati con l’intera blockchain di Bitcoin (~ 200 GB) e connettersi a più peer per l’inoltro delle transazioni trasmesse attraverso la rete. I nodi completi standard si connettono con 8 peer e i relè di transazione rappresentano una vasta porzione della larghezza di banda richiesta per la gestione di un nodo completo.

Bitcoin Minisketch

Gregory Maxwell, uno dei principali sviluppatori di Bitcoin e co-fondatore di Blockstream, stimato che i relè di transazione rappresentano circa 87 per cento dei requisiti di larghezza di banda dell’intero nodo.

Inoltre, il completamento della sincronizzazione dell’intero nodo può richiedere diversi giorni e coinvolgere alcune conoscenze tecniche di base di Bitcoin. Il processo spesso macchinoso di esecuzione di un nodo completo è una barriera sostanziale all’adozione che impedisce in gran parte a molti utenti tradizionali di avviare un client completo.

Diversi sviluppi hanno migliorato il processo di lancio e funzionamento di un client completo, come Il nodo hardware di Casa e di Pierre Rochard lanciatore di nodi – che include la compatibilità di LN con Zap e Joule. Tuttavia, ridurre l’onere per gli operatori full node è un’impresa prudente a lungo termine ed è al centro di numerosi miglioramenti a Bitcoin, incluso MiniSketch.

MiniSketch è un metodo proposto per la “riconciliazione degli insiemi” degli insiemi mempool tra i nodi della rete, testa di lancia di Peter Wuille, Gregory Maxwell e Gleb Naumenko.

Sincronizzazione tra i nodi

Prima di immergersi in MiniSketch, è importante affrontare il processo di sincronizzazione tra i nodi e lo sfondo della riconciliazione dei set.

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La riconciliazione degli insiemi è un processo in informatica in cui insiemi di dati regolano (cioè riconciliano) le differenze tra i loro insiemi di dati per convergere su copie precise. Maxwell ha descritto il processo in a pezzo da Bitcoin Magazine come simile alla sincronizzazione degli elenchi di contatti telefonici tra due persone che condividono molti degli stessi contatti.

“Potresti inviare loro tutta la tua lista ma non starebbe su una cartolina e sarebbe comunque uno spreco, dato che conoscono già la maggior parte dei contatti … È possibile, infatti, comunicare tutta la tua serie di contatti a inviando solo tante informazioni quante sono le dimensioni della differenza tra i tuoi elenchi anche senza alcuna idea in anticipo di quali siano le effettive differenze. “

La riconciliazione delle differenze tra set di dati di computer diversi richiede la larghezza di banda per fare riferimenti incrociati alle discrepanze specifiche tra i due set e convergere sulla copia identica. Gli algoritmi per migliorare la riconciliazione dei set forniscono percorsi più efficienti per riconciliare le differenze tra i set di dati, riducendo i requisiti di larghezza di banda.

MiniSketch in Bitcoin è un’implementazione di PinSketch Algoritmo di sketch sicuro basato su BCH. BCH sta per “Bose-Chaudhuri-Hocquenghem“Ed è codici utilizzati per la correzione ciclica degli errori nella programmazione di computer e implementati in applicazioni come le comunicazioni satellitari.

In Bitcoin, MiniSketch implementa PinSketch per ottimizzare la distribuzione delle transazioni nella rete, consentendo ai client completi di connettersi a più peer con requisiti di larghezza di banda ridotti.

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I set di dati che vengono riconciliati in Bitcoin sono le transazioni ricevute e inoltrate dai nodi peer. La maggior parte dei nodi contiene molte delle stesse transazioni, ma l’ordine in cui vengono ricevuti a volte causa discrepanze, il che ritarda la sincronizzazione dei dati tra i loro mempool e aumenta l’utilizzo della larghezza di banda.

I nodi nella rete Bitcoin trasmettono transazioni tramite il protocollo gossip della rete, noto come diffusione. L’obiettivo è trasmettere le transazioni attraverso la rete alla maggior parte dei nodi molto rapidamente. Ciò porta a incongruenze nell’ordine delle transazioni all’interno di mempools rispetto ai blocchi sincronizzati di recente.

Minisketch

MiniSketch è progettato per migliorare il processo di riconciliazione degli insiemi presentando un meccanismo più efficiente per i mempool dei nodi per sincronizzare e passare solo i dati necessari tra di loro piuttosto che l’intero set di dati.

I nodi sprecano una notevole larghezza di banda nel discernere quali nodi devono ricevere i dati delle transazioni affinché la rete sia sincronizzata quando le transazioni vengono raccolte dai minatori dal mempool. MiniSketch consente ai nodi di incrociare i dati tramite un algoritmo basato su solo i dati che si verificano in un set ma non nell’altro.

In genere, lo scambio di dati tra i nodi si concentra sul riferimento all’intero set di dati di mempool. MiniSketch consente una sincronizzazione (riconciliazione) molto più compatta dei set di mempool di transazione abbozzando le differenze tra i set di dati tramite “set checksum”.

I checksum dei set hanno una capacità predeterminata e possono essere utilizzati per tracciare la differenza simmetrica tra due set di dati. Ad esempio, se Alice e Bob vogliono riconciliare i loro set di transazioni di nodi, possono utilizzare MiniSketch per calcolare uno schizzo degli elementi all’interno dei loro set di dati.

Una delle parti, diciamo Bob, misura la differenza simmetrica tra i due set di dati, il che è simile a trovare un numero preciso di differenze tra i vari tipi di somme di dati. Tuttavia, Bob sta solo cercando di recuperare i diversi dati nello schizzo di Alice dal suo schizzo. Quindi invia le differenze ad Alice ed entrambe possono riconciliare i loro set di transazioni in modo molto più efficiente.

Secondo il MiniSketch Github File Leggimi:

“Ciò avrà sempre successo quando la dimensione della differenza (gli elementi che Alice ha ma Bob non più gli elementi che Bob ha ma Alice no) non supera la capacità dello schizzo che Alice ha inviato. La parte interessante è che funziona indipendentemente dalle dimensioni effettive del set, solo la differenza conta “.

Secondo Maxwell nel pezzo di Bitcoin Magazine, MiniSketch potrebbe consentire una potenziale riduzione del sovraccarico del relè di transazione del nodo di 40 volte, che è quanto indicato dalle loro simulazioni.

I due principali vantaggi di MiniSketch sono:

  1. Riduzioni della larghezza di banda del nodo.
  2. La capacità dei nodi di connettersi a più peer.

La riduzione della larghezza di banda utilizzando MiniSketch è evidente e può essere utilizzata per una propagazione dei blocchi più efficiente in formato collegamenti satellitari a bassa larghezza di banda.

Il minor carico di larghezza di banda per nodo consentirebbe anche ai nodi di connettersi con più peer del solito, ad esempio 16 anziché 8. Altri vantaggi e applicazioni di MiniSketch, come citato nel repository Github, sono la sua potenziale combinazione con dc-nets per la “comunicazione anonima multipartitica crittografica” e per aiutare a estrarre una chiave crittografica da dati biometrici “sfocati”.

In particolare, MiniSketch è anche opzionale per gli operatori di nodi in quanto non fa parte del consenso di Bitcoin che richiede ai nodi di eseguire l’aggiornamento alle ultime specifiche di base. Invece, gli operatori potrebbero scegliere di eseguire il protocollo con altri per aumentare la loro efficienza della larghezza di banda.

Un BIP formale per MiniSketch non è ancora disponibile e una futura proposta potrebbe essere integrata con un altro protocollo noto come “Tabelle di ricerca fioritura invertibile‘Per migliorare la propagazione dei blocchi. L’esistenza opzionale di MiniSketch lo rende anche meno incline al backlogging con altre proposte di modifica del consenso formale alla criptovaluta legacy.

I vantaggi complessivi di MiniSketch sono convincenti per gli operatori di nodi poiché abbassa la barriera per il funzionamento di un nodo completo e lo rende più efficiente. Clienti Bitcoin più completi significano un decentramento più robusto e una rete più sana.

Mike Owergreen Administrator
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