Cos’è The Tangle? Guida completa al grafico aciclico diretto (DAG) IOTA

IOTA - Cos'è il Tangle?

Il Tangle è il moniker utilizzato per descrivere il regolamento di transazione basato sul grafico aciclico diretto (DAG) di IOTA e il livello di integrità dei dati incentrato sull’Internet delle cose (IoT). Il Tangle è essenzialmente una stringa di singole transazioni interconnesse tra loro e memorizzate attraverso una rete decentralizzata di partecipanti al nodo.

È importante sottolineare che il Tangle non ha minatori come utenti della rete che funzionano come i minatori stessi eseguendo piccole Proof of Work (PoW) computazionali per ogni transazione verificando le transazioni precedenti inviate alla rete. Incentrato sul consentire alla rete di scalare per una rete globale di micropagamenti di dispositivi IoT interconnessi, The Tangle è progettato per offrire una soluzione alla natura eterogenea degli attuali sistemi blockchain. Come il groviglio carta bianca lo mette:

“Esistono due tipi distinti di partecipanti al sistema, quelli che emettono transazioni e quelli che approvano le transazioni. Il design di questo sistema crea una discriminazione inevitabile di alcuni partecipanti, che a sua volta crea conflitti che fanno sì che tutti gli elementi spendano risorse per la risoluzione dei conflitti. Le suddette questioni giustificano una ricerca di soluzioni sostanzialmente diverse dalla tecnologia blockchain, la base per Bitcoin e molte altre criptovalute “.

IOTA - Cos'è il Tangle?

La rete IOTA e il DAG

La rete IOTA è attualmente gestita dalla Fondazione IOTA ed è oggi una delle criptovalute più conosciute nello spazio. La differenza fondamentale che separa IOTA dalle altre reti blockchain è che il Tangle, la struttura di dati sottostante su cui è costruito IOTA, è in realtà una blockchain “blockless”. Piuttosto che le transazioni create dagli utenti che vengono incorporate nei blocchi dai minatori, gli utenti funzionano sia come minatori che come creatori di transazioni.

Questo è il risultato del Tangle che comprende un DAG piuttosto che una blockchain per memorizzare il suo libro mastro. L’obiettivo principale dell’utilizzo del Tangle è creare un framework scalabile per le transazioni, in particolare i micropagamenti, tra i dispositivi IoT in cui la rete scalerà teoricamente in proporzione alla quantità di transazioni inviate alla rete. Con la scalabilità un problema fondamentale nelle principali piattaforme di criptovaluta oggi (sebbene diverse soluzioni innovative siano in lavorazione), il Tangle è progettato per facilitare la crescita di una vasta rete futura di dispositivi interconnessi.

Al posto dei minatori nel Tangle, i creatori di transazioni devono verificare due transazioni precedenti all’interno della rete e ogni transazione richiede un piccolo calcolo PoW per conto dell’utente. In particolare, non ci sono commissioni quando si utilizza un Tangle poiché la rete non è eterogenea dove gli incentivi devono essere applicati a partecipanti distinti nell’ecosistema.

La chiave del Tangle è il suo uso di Grafici aciclici diretti (DAG) piuttosto che una blockchain. Il DAG funziona efficacemente come un grafo diretto finito in cui una raccolta di vertici (quadrati) sono collegati tra loro da bordi (frecce). Un esempio del grafico della IOTA Foundation’s blog è sotto.

The Tangle

Ogni transazione è rappresentata da un vertice sul grafico e le frecce rappresentano le connessioni di approvazione tra ogni transazione. Ogni transazione in entrata deve approvare due transazioni precedenti per essere convalidata e, di conseguenza, i bordi (frecce) rappresentano la connessione di ogni transazione a quelle precedenti. Ad esempio, 5 approva 2 e 3 tramite approvazioni dirette mentre è anche un approvatore indiretto di 1.

In particolare, la transazione 0 è la transazione genesis e, nel caso di IOTA, conteneva tutta la MIOTA (moneta IOTA) che sarà mai creata. La transazione 6 viene definita suggerimento transazione perché è una transazione non approvata, che vedrai è importante nella struttura della transazione.

Guida IOTA

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La struttura della transazione

Ogni transazione in entrata nel Tangle deve approvare 2 suggerimenti. La strategia implementata per selezionare quali suggerimenti saranno approvati da una specifica transazione in entrata è uno degli aspetti più importanti del Tangle. Questo è noto come algoritmo di selezione della punta e nel Tangle, si ottiene sfruttando una forma ottimizzata di passeggiate aleatorie, principalmente la passeggiata casuale ponderata.

È importante sottolineare che le transazioni nel DAG non vengono distribuite uniformemente nel tempo, c’è un ritardo intenzionale che rende invisibili le transazioni in entrata per un breve periodo al fine di replicare la latenza del mondo reale. L’effetto è anche che il Groviglio di transazioni è più diversificato e non solo una catena di transazioni.

La casualità di questa diffusione delle transazioni si ottiene attraverso il Processo del punto di Poisson, che è un metodo di probabilità utilizzato per mappare punti casuali su uno spazio matematico, in questo caso, il DAG. Nel Tangle, nonostante il ritardo intenzionale delle transazioni in entrata, la media complessiva del tasso di transazioni in entrata rimane costante. Il simbolo Lambda viene utilizzato per indicare il tasso medio di transazioni in entrata e il bilanciamento di un Lambda non troppo alto o basso è pertinente per mantenere una rete diversificata di transazioni. Con un Lambda pari a 0, la rete di transazioni Tangle consisterebbe esclusivamente in una catena lineare di transazioni collegate a una sola transazione approvatore. Ovviamente, questo non è l’ideale per una rete scalabile di migliaia di dispositivi interconnessi.

Suggerimenti per le transazioni & La passeggiata casuale

L’algoritmo di selezione della punta del Tangle si basa su un concetto noto come passeggiate casuali. Fondamentalmente, il selettore dei suggerimenti (transazioni non approvate) parte dalla transazione genesis e “cammina” linearmente attraverso il DAG verso i suggerimenti più recenti, da sinistra a destra. Esistono due tipi di passeggiate casuali:

  • Camminata casuale non ponderata
  • Passeggiata casuale ponderata

Una passeggiata casuale non ponderata seleziona il suggerimento della transazione successivo a cui saltare in base interamente alla stessa probabilità. La passeggiata casuale ponderata è più complessa e pone pesi cumulativi su ogni salto fino a una punta, ed è ciò che utilizza il Tangle. L’immagine sotto dal blog IOTA dimostra il concetto di una passeggiata casuale ponderata in cui i pesi cumulativi che associano una maggiore probabilità che il selettore salti a quella punta specifica vengono dimostrati attraverso le percentuali.

Passeggiata casuale

È importante notare che il processo di passeggiata casuale ponderata avviene solo due volte per ciascuna transazione. Nel Tangle, alle transazioni viene attribuito un peso cumulativo basato sul numero di transazioni che hanno approvato sia direttamente che indirettamente. La ragione di ciò è mitigare quelli che vengono chiamati “lazy tips”, ovvero transazioni che convalidano solo vecchie transazioni, quindi non tenere il passo con lo stato attuale del Tangle. Questo è un ostacolo alla rete poiché queste transazioni non convalidano le vecchie transazioni.

Il metodo per impostare una regola distinta per la selezione casuale di ciascun suggerimento come passo lineare della passeggiata casuale attraverso il DAG è noto come Markov Chain Monte Carlo (MCMC), che è l’algoritmo fondamentale di selezione della punta del Tangle. L’MCMC gioca un ruolo vitale nel modello di transazione del Tangle ed è ottimizzato con parametri specifici necessari per garantire la validità e la sostenibilità a lungo termine del Tangle.

Pertanto, il concetto di utilizzare una passeggiata casuale ponderata cumulativamente (MCMC) piuttosto che la passeggiata casuale non ponderata consente a Tangle di evitare suggerimenti pigri attraverso un meccanismo disincentivo per cui i suggerimenti pigri non saranno approvati dalle transazioni in entrata. Il selettore nel modello ponderato è più incline a saltare a punte più pesanti rispetto a punte più leggere. La preferenza delle punte più pesanti, e alla fine il più pesante Tangle di transazioni è importante per il consenso finale della rete Tangle che risulta dal suo design asincrono.

Validità della transazione ed eventuale consenso

Analogamente a come la blockchain più lunga in Bitcoin rappresenta il PoW più eseguito e quindi è la catena più affidabile e successivamente valida, nel Tangle, la catena più pesante (più appropriatamente il ramo più pesante) di transazioni è il Tangle valido. Prima di immergersi nel modo in cui l’eventuale consenso e validità delle transazioni viene raggiunto nel Tangle, è importante capire come e perché il Tangle è considerato asincrono.

In generale, poiché l’MCMC è utilizzato come algoritmo di selezione dei suggerimenti, non tutti gli utenti (nodi) vedranno lo stesso insieme di transazioni in una determinata istanza del Tangle e potrebbero anche essere presenti transazioni in conflitto. Tuttavia, il qualificatore distinto qui è che, a causa del modello di peso cumulativo aggiunto a ciascuna transazione, alla fine un ramo di transazioni decisamente più pesante emergerà su un ramo più leggero, che alla fine verrà scartato. Inoltre, le transazioni che sono abbastanza vecchie convergeranno nel più pesante Tangle e raggiungeranno un consenso finale.

Il problema della doppia spesa è efficacemente mitigato dalla stessa proprietà del peso cumulativo del Tangle. Le transazioni non valide non sarebbero approvate dagli approvatori (utenti / minatori) e per questo motivo tutte le transazioni successive che approvano le transazioni non valide vengono considerate non valide. Poiché queste transazioni non valide specifiche non hanno quasi tante connessioni di approvazione dirette o indirette quante sono valide (il peso cumulativo è basato su approvazioni indirette e dirette), diventano parte del ramo più leggero del Tangle che alla fine viene scartato.

Un chiaro problema dal punto di vista dell’utente, tuttavia, è che non c’è modo di sapere se la loro transazione è convalidata o meno e raggiunge il consenso come parte del ramo più pesante che alla fine raggiunge il consenso sullo stato del Tangle, se preso al valore nominale. La soluzione a questo problema risiede nella fiducia di conferma che viene concessa a ciascuna transazione. Utilizzando una formula proprietaria che misura la probabilità del livello di accettazione di una transazione nel Tangle, a ciascuna transazione viene assegnato un punteggio di confidenza di conferma annotato in una percentuale di probabilità che sia stata inclusa.

Le mance altamente ponderate vengono prese in considerazione in modo da garantire che la filiale più pesante includa transazioni valide. Alla fine, questo porta al consenso di transazioni valide, tuttavia, apre la porta a un potenziale vettore di attacco per un utente malintenzionato con una notevole potenza di calcolo. Finché l’utente è in grado di inviare tante o più transazioni rispetto al resto dell’intera rete combinata, quell’utente sarebbe in grado di creare transazioni non valide e ingannare il Tangle facendogli credere di essere parte del ramo valido.

Il coordinatore e la scalabilità futura

Per mitigare il problema di un utente malintenzionato che attacca la rete nel modo sopra, la Fondazione IOTA attualmente impiega ciò che è noto come The Coordinator. Il Coordinatore funge da meccanismo di consenso alternativo centralizzato, volontario e temporaneo per il Tangle.

Il Coordinatore viene utilizzato per emettere una transazione milestone ogni 2 minuti sul Tangle, con tutte le transazioni approvate dal Coordinatore considerate come avere una fiducia di conferma immediata del 100%. L’implementazione del coordinatore è controversa, ma logicamente comprensibile, poiché la rete IOTA non contiene abbastanza transazioni in entrata che interagiscono tra loro nel Tangle per mitigare autonomamente il suddetto vettore di attacco in questo momento attuale. Man mano che la rete continua a scalare, tuttavia, il ruolo del coordinatore verrà ridotto e alla fine rimosso, lasciando che il Tangle funzioni come una rete completamente decentralizzata protetta tramite un meccanismo di consenso distribuito che utilizza MCMC in tutto il DAG.

Conclusione

Il Tangle è stato etichettato come la blockchain di “prossima generazione” sin dal suo inizio originale nell’ottobre 2017. Nonostante le controversie che circondano la sua implementazione e la sostenibilità e il potenziale a lungo termine, il Tangle rimane uno dei concetti più affascinanti nel regno delle criptovalute.

Con le soluzioni di scalabilità blockchain all’orizzonte, vedere se il Tangle “blockless” può scalare o meno a livelli in cui funziona come framework distribuito per l’emergere dell’IoT sarà affascinante da guardare.

Mike Owergreen Administrator
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