Hvis Blockchain var et dyr, ville konsensusprotokoller være dets skelet. Som en uundværlig del af ethvert decentraliseret netværk er en konsensusprotokol ansvarlig for valideringen af transaktioner af alle noder i netværket. Det gøres via bestemmelsen af gyldigheden af den blok, der tilføjes, hvilket sikrer, at det er, hvad alle noder var enige om.
Hvad er kvorumsbaserede konsensusprotokoller
Kvorumsbaserede konsensusprotokoller har været noget af et raseri inden for blockchain-området. Men hvad er de? Tilbyder de nogen fordel i forhold til andre ikke-quorum-baserede konsensusprotokoller? Hvordan har de præsteret?
Quorum er et begreb, der er meget brugt i decentrale systemer. Det refererer til det mindste antal stemmer, der kræves af en distribueret transaktion, før en handling kan udføres i et distribueret system. En konsensusprotokol er defineret som systemet. styrer, hvad der sker i en bestemt blockchain på ethvert tidspunkt.
En quorum-baseret konsensusprotokol er en protokol, hvor beslutningen om at tilføje blokeringer forud for opnåelse af et minimumsantal af stemmer.
Hovedforskel med andre konsensusprotokoller
Alle konsensusprotokoller har ét grundlæggende krav. Alle deltagere i noderne skal nå frem til den kollektive beslutning om enten at acceptere eller afvise tilføjelsen af en ny blok. Processen med at nå frem til beslutningen tager dog et ekstra skridt under kvorumbaserede protokoller.
For kvorumbaserede konsensusprotokoller udveksler nodernes deltagere beskeder med to nøgleinitiativer. For det første skal en blokering foreslås til alle noder, noget der kun kan gøres af konsensuslederen. Den anden er at informere netværket om, at deltageren har besluttet og valideret blokeringen.
Konsensus opnås, efter at lederen har foreslået en blokering, og flertallet af deltagerne har besluttet og valideret den foreslåede blok.
Kant over ikke-kvorumsbaserede konsensusprotokoller
Kvorumsbaserede protokoller kan prale af en vigtig stor forskel i forhold til ikke-kvorumsbaserede. Det vil sige evnen til at fortsætte driften, selv når nogle af de korrekte deltagende noder fejler eller handler ondsindet.
Hovedårsagen til, at konsensus ikke er triviel, er, at fejl kan opstå under meddelelsestransmission og beslutningstagning af noder. Årsagen kan være strømafbrydelse eller ondsindet adfærd, hvilket resulterer i mistede eller forsinkede beskeder.
Tilladelsen af en sådan fejl omtales som byzantinsk fejltolerance. Sådanne protokoller kan tolerere nedbrudsfejl eller den byzantinske fejl. Crash-fejl er, hvor deltagerne ikke reagerer eller udfører en ny operation, når en konsensus udføres.
En byzantinsk fejl refererer til en svigtende deltager, der kan være en ondsindet agent. Et sådant middel er kendetegnet ved at udvise tilfældig adfærd, der adskiller sig fra de fastsatte protokoller, og ved at foretage enhver handling.
Det maksimale antal ondsindede noder, der kan tolereres i en quorum-baseret protokol, er ⅓ af alle deltagende noder i netværket. Det samlede beløb er inklusive både ærlige og ondsindede noder.
Udførelse af kvorumbaserede protokoller
For at måle effektiviteten af kvorumbaserede konsensusprotokoller skal de underinddeles og analyseres i tre forskellige grupper.
Ydelse af praktiske byzantinske fejltolerante (BFT) protokoller
Protokollerne kaldes det, fordi de praktisk talt opnår to nøglespørgsmål. De optimerer kommunikation og autentificering mellem deltagere, mens de formår at forblive funktionelle i miljøer, der er svære at synkronisere.
Al kommunikation er centraliseret på lederen kaldet den primære, hvor alle andre deltagere bliver betegnet som replikaer. En visningsændringsprotokol implementeres, når den førende node fejler, hvor den næste deltager i den cirkulære cue er den nye primære. Alle deltagere har ordentligt kendskab til alle deltagere og deres underskrifter for bedre beslutningstagning.
Mens den giver en praktisk løsning på den byzantinske fejl, har protokollen haft et stort problem med skalerbarhed. For at tolerere ondsindet adfærd skal alle deltagere kende alle de andre nodedeltagere og udveksle et stort antal beskeder. Det præsenterer en beregningsmæssig kompleksitet ved udveksling af meddelelser.
Udvidelse er også en udfordring, fordi det er tæt på umuligt at tilføje en deltager. Enhver deltager, der forlader permanent, betragtes som en ondsindet aktør. Meget levende og dynamiske blockchain-økosystemer ville meget hurtigt nå ⅓ grænsen og resultere i protokollens kollaps.
Udførelse af fødererede byzantinske aftaleprotokoller
I henhold til den fødererede byzantinske aftale (FBA) protokol er quorum.is opdelt i flere føderale enheder. Det gør den ved at have adskillige byzantinske generaler, der hver især er ansvarlige for deres kvorumudsnit. Det giver mulighed for en betydelig stigning i transaktioner, reducerede transaktionsomkostninger og et mindre antal beskedudvekslinger.
Under FBA-protokollen får hver deltagende node mulighed for at vælge, hvem de ønsker at stole på. Det skaber vanskeligheder for enhver ondsindet aktør, da de skal overbevise et stort antal gyldige noder til at inkludere ondsindede noder i deres betroede liste.
FBA har vundet øget popularitet gennem årene og har tiltrukket store blockchain-navne til sin fold. De mest bemærkelsesværdige er Ripple inc og Stellar. Sybil-angreb er de mest bemærkelsesværdige trusler, mere for Ripple blockchain. Eksistensen af unikke nodelister til validatorer tilbyder en god løsning.
Udførelse af den delegerede byzantinske fejltolerante protokol
Den delegerede byzantinske fejltolerante protokol (dBFT) følger samme udførelsesstil som BFT. Det adskiller sig dog ved at centralisere konsensus hos flere deltagere og derved løse BFTs skalerbarhedsproblemer. Protokollen bruger begrebet omdømme til valget af konsensusdeltagere.
NEO er en af de bedste spillere med en dBFT-protokol. Dets optagelse har været ret afdæmpet på grund af muligheden for en farlig sikkerhedstrussel. En ondsindet leder kan udnytte sin view-change protokol til at skabe en deterministisk fork. De kan derefter oprette 2 nye blokke ved hjælp af forskellige beskeder, hvor begge blokke er gyldige og accepteret af deltagerne, hvilket skaber to forskellige tilstande i netværket. En løsning er at kassere alle meddelelser, der er genereret før visningsændring.
Udførelse af byzantinsk fejltolerant og delegeret protokol om bevis for indsats
Forkortet BFT-dPoS kombinerer hybridprotokollen de højtydende Proof of Possession-protokoller med sikkerheden i BFT-protokoller. I henhold til protokollen stemmer hver tokenholder på en blokproducent, hvor de 21 noder med flest stemmer kvalificerer sig. Hver af de 21 har derefter faste 0.5-sekunders tidsrammer til at producere blokke, hvor processen går alfabetisk.
EOSIO er en af de blockchains, der bruger protokollen. Det kan prale af enorme præstationer såsom 3000 transaktioner i minuttet-evner og BFT-sikkerhedsniveauer. Ulempen er begrænsningen til 21 blokoprettere, hvor afstemningen er påvirket af aktiver, der besiddes. Det giver mulighed for en kollision for at kontrollere processen er mulig.
Forfatterens note
Kvorumsbaserede konsensusprotokoller er ret nye sammenlignet med de ikke-kvorumsprotokoller. De slår dog hårdt, da de løser problemet med byzantinsk fejl og tillader drift, så længe ondsindede noder ikke udgør et netværksflertal.
Deres ydeevne varierer afhængigt af klassen af protokol i diskussion BFT'er tilbyder enorme skalerbarhedsproblemer, mens FBA'er tilbyder en vis modtagelighed for Sybil-angreb.
dBFT'er løser skalerbarhedsproblemet, men med oprettelsen af en visningsændringsprotokoludnyttelse. BFT-dPoS tilbyder, hvad der kunne være de bedste funktioner, men udgør risikokontrollen via hemmeligt samarbejde. Udbredelsen af kvorumbaserede protokoller forventes dog at stige i takt med, at rummet får flere innovationer.
Kilde: https://crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/