Τι είναι το Πρωτόκολλο Stellar Consensus του Δικτύου Pi;

Δίκτυο Π'S Ασύρματο πρωτόκολλο συναίνεσης υπήρξε ένα θέμα που έχουν καλύψει πολλές δημοσιεύσεις στο παρελθόν. Ωστόσο, μήπως πολλοί εξακολουθούν να κατανοούν καλύτερα τι πραγματικά σημαίνει, με αρκετούς πρωτοπόρους να το βλέπουν ως τον μηχανισμό συναίνεσης blockchain του πρωτοκόλλου; Η σύντομη απάντηση είναι ότι το Pi Network δεν χρησιμοποιεί ένα δικό του καινοτόμο σύστημα συναίνεσης. 

Το blockchain του χρησιμοποιεί μια προσαρμοσμένη έκδοση του Stellar Consensus Protocol (SCP), το οποίο βασίζεται σε ένα τυπικά καθορισμένο μοντέλο που ονομάζεται Ομοσπονδιακή Βυζαντινή Συμφωνία (FBA)Η εκτενέστερη και πιο σημαντική απάντηση έγκειται στον τρόπο λειτουργίας του SCP, γιατί διαφέρει από την απόδειξη εργασίας και την απόδειξη συμμετοχής, και πώς το Pi Network το τροποποιεί για να υποστηρίζει ένα δίκτυο που βασίζεται στην ταυτότητα και δίνει προτεραιότητα σε κινητές συσκευές.

Αυτό το άρθρο εξηγεί την τεχνολογία από τις πρώτες αρχές. Εστιάζει στο πώς επιτυγχάνεται η συναίνεση, ποιες εγγυήσεις παρέχει το SCP και πού η υλοποίηση του Pi Network αποκλίνει από τον αρχικό σχεδιασμό της Stellar. Όπως πάντα, ο στόχος είναι να διευκρινιστούν οι μηχανισμοί, όχι να προωθηθούν τα αποτελέσματα ή να γίνουν εικασίες σχετικά με τη σημασία τους για το... Το Pi Blockchain το 2026 και πέρα.

Θεμέλια του Πρωτοκόλλου Αστρικής Συναίνεσης και της Ομοσπονδιακής Βυζαντινής Συμφωνίας

Όπως έχουμε ήδη διαπιστώσει, ο μηχανισμός συναίνεσης του δικτύου Pi βασίζεται στο SCP του blockchain Stellar, το οποίο εισήχθη το 2015. Το SCP σχεδιάστηκε από έναν επιστήμονα υπολογιστών του Stanford. Ντέιβιντ Μαζιέρ και υλοποιήθηκε στο Αστρικός δίκτυο. Αντί να βασίζεται στην εξόρυξη ή σε οικονομικά μερίδια, το SCP χρησιμοποιεί μια συμφωνία μεταξύ των κόμβων που καθορίζει ρητά ποιον εμπιστεύονται.

Στον πυρήνα του SCP βρίσκεται το FBA. Τα παραδοσιακά συστήματα Byzantine Fault Tolerance, όπως το PBFT, υποθέτουν μια σταθερή λίστα επικυρωτών. Αυτή η υπόθεση περιορίζει την ανοιχτότητα και δυσχεραίνει την παγκόσμια συμμετοχή. Το FBA καταργεί την σταθερή απαίτηση συμμετοχής. Κάθε κόμβος επιλέγει ανεξάρτητα τα δικά του κομμάτια απαρτίας, τα οποία είναι υποσύνολα άλλων κόμβων που θεωρεί επαρκή για την επίτευξη συμφωνίας. Μια απαρτία είναι ένα σύνολο κόμβων όπου κάθε μέλος έχει τουλάχιστον ένα κομμάτι απαρτίας που περιέχεται εξ ολοκλήρου σε αυτό το σύνολο. 

Η συναίνεση προκύπτει όταν αυτά τα τμήματα επικαλύπτονται αρκετά ώστε να σχηματίσουν απαρτίες. Η ασφάλεια εξαρτάται από την τομή της απαρτίας, που σημαίνει ότι οποιεσδήποτε δύο απαρτίες πρέπει να μοιράζονται τουλάχιστον έναν έντιμο κόμβο. Η ζωντάνια εξαρτάται από την ικανότητα του δικτύου να σχηματίζει απαρτίες ακόμη και όταν ορισμένοι κόμβοι αποτυγχάνουν.

Αυτό το μοντέλο επιτρέπει την ανοιχτή συμμετοχή, ενώ παράλληλα ανέχεται τα βυζαντινά σφάλματα. Στην πράξη, το SCP μπορεί να χειριστεί αυθαίρετη ελαττωματική συμπεριφορά, εφόσον η διασταύρωση απαρτίας διατηρείται μετά την αφαίρεση των ελαττωματικών κόμβων.

Βασικές αρχές των FBA και SCP

Η Ομοσπονδιακή Βυζαντινή Συμφωνία γενικεύει την κλασική βυζαντινή ανοχή σφαλμάτων χωρίς να υποθέτει ένα σταθερό σύνολο επικυρωτών. Κάθε κόμβος ορίζει την εμπιστοσύνη τοπικά αντί να την κληρονομεί από έναν καθολικό κανόνα.

Πρώτον τεμαχισμός απαρτίαςΟι κόμβοι αποφασίζουν μόνοι τους σε ποιους άλλους κόμβους βασίζονται. Αυτά τα τμήματα δεν είναι ομοιόμορφα σε όλο το δίκτυο. Αντικατοπτρίζουν την κοινωνική, οργανωτική ή επιχειρησιακή εμπιστοσύνη.

Ανακαλύψτε πολλά υποσχόμενα έργα...

Πολλά υποσχόμενα έργα...

(Διαφήμιση)

Το άρθρο συνεχίζεται...

Δεύτερο είναι διασταύρωση απαρτίαςΓια να είναι ασφαλές το πρωτόκολλο, όλες οι απαρτίες που μπορούν να σχηματιστούν πρέπει να τέμνονται, ακόμη και μετά την αφαίρεση ελαττωματικών κόμβων. Εάν η διασταύρωση αποτύχει, το δίκτυο κινδυνεύει να λάβει αντικρουόμενες αποφάσεις.

Τρίτο είναι το η έννοια των άθικτων και μολυσμένων κόμβωνΟι άθικτοι κόμβοι είναι αυτοί που μπορούν να λειτουργούν σωστά μετά την αφαίρεση των ελαττωματικών κόμβων. Οι μολυσμένοι κόμβοι είναι τεχνικά αξιόπιστοι, αλλά εξαρτώνται από ελαττωματικούς κόμβους για την πρόοδό τους και επομένως χάνουν τη ζωντάνια τους.

Τέταρτο είναι σετ αναλώσιμωνΤο τυπικό μοντέλο SCP ορίζει σύνολα κόμβων που μπορούν να αφαιρεθούν διατηρώντας παράλληλα την τομή και τη διαθεσιμότητα της απαρτίας. Αυτό επιτρέπει στο πρωτόκολλο να συλλογίζεται με ακρίβεια σχετικά με την ανοχή αστοχίας χωρίς ένα αυστηρό αριθμητικό όριο.

Μαζί, αυτές οι ιδιότητες δίνουν στο SCP αυτό που οι σχεδιαστές του αποκαλούν βέλτιστη ασφάλεια. Η συμφωνία είναι εγγυημένη όποτε είναι θεωρητικά δυνατή υπό συνθήκες ασύγχρονου δικτύου.

Πώς το SCP καταλήγει σε συναίνεση

Το SCP καταλήγει σε συμφωνία σε δύο ξεχωριστές φάσεις για κάθε υποδοχή, όπου μια υποδοχή αντιπροσωπεύει ένα μπλοκ ή ένα σύνολο συναλλαγών.

Η φάση υποψηφιότητας επιλέγει μια υποψήφια τιμή. Οι κόμβοι υποδεικνύουν σύνολα συναλλαγών χρησιμοποιώντας ομόσπονδη ψηφοφορία. Για να αποφευχθεί το χάος, οι υποψηφιότητες ιεραρχούνται χρησιμοποιώντας κρυπτογραφικές συναρτήσεις κατακερματισμού. Με την πάροδο του χρόνου, οι άθικτοι κόμβοι συγκλίνουν στην ίδια σύνθετη τιμή, συνήθως μια ένωση έγκυρων συναλλαγών.

Μόλις συγκλίνει η υποψηφιότητα, το πρωτόκολλο προχωρά στη φάση της ψηφοφορίας. Εδώ, οι κόμβοι ψηφίζουν σε ψηφοδέλτια που ορίζονται ως ένας μετρητής και μια τιμή. Ο μετρητής αυξάνεται εάν η πρόοδος σταματήσει. Οι κόμβοι περνούν από τα βήματα προετοιμασίας, ολοκλήρωσης και εξωτερικής αξιοποίησης. Μια τιμή εξωτερικεύεται όταν η απαρτία την επιβεβαιώνει, καθιστώντας την απόφαση οριστική.

Όλα τα μηνύματα υπογράφονται με κρυπτογραφικά κλειδιά. Οι συναρτήσεις κατακερματισμού χρησιμοποιούνται τόσο για την ιεράρχηση προτεραιοτήτων όσο και για τον συνδυασμό τιμών. Αυτοί οι μηχανισμοί αποτρέπουν την πλαστογράφηση και τις επιθέσεις επανάληψης.

Στα δίκτυα παραγωγής, το SCP συνήθως φτάνει στην οριστικοποίηση εντός 3 έως 5 δευτερολέπτων. Δεν υπάρχει πιθανοτικό παράθυρο διευθέτησης, όπως στην απόδειξη εργασίας. Μόλις μια τιμή εξωτερικευθεί, δεν μπορεί να αντιστραφεί χωρίς να παραβιαστεί η τομή απαρτίας.

Σύγκριση με άλλους μηχανισμούς συναίνεσης

Το SCP διαφέρει θεμελιωδώς από την απόδειξη εργασίας και την απόδειξη συμμετοχής.

Απόδειξη της εργασίας βασίζεται στην υπολογιστική ισχύ και υποθέτει ότι η πλειονότητα της ισχύος κατακερματισμού είναι ειλικρινής. Η οριστικότητα είναι πιθανοτική και η κατανάλωση ενέργειας είναι υψηλή.

Απόδειξη πονταρίσματος βασίζεται σε οικονομικό συμφέρον. Η συμφωνία εξαρτάται από υποθέσεις σχετικά με την ορθολογική συμπεριφορά και την κατανομή του κεφαλαίου.

Αντιθέτως, το SCP βασίζεται σε σαφείς σχέσεις εμπιστοσύνης. Δεν καταναλώνει ενέργεια και δεν σταθμίζει την επιρροή με βάση το μέγεθος του stake. Η ανοχή σφαλμάτων καθορίζεται από τη δομή απαρτίας και όχι από την ιδιοκτησία token. Αυτό καθιστά το SCP κατάλληλο για δίκτυα που δίνουν προτεραιότητα στη χαμηλή καθυστέρηση και την προβλέψιμη οριστικότητα.

Πώς το δίκτυο Pi προσαρμόζει το SCP

Το Pi Network δεν εφηύρε κάποιο νέο πρωτόκολλο συναίνεσης. Προσαρμόζει το SCP για να υποστηρίζει έναν μεγάλο πληθυσμό μεμονωμένων χρηστών αντί για μια μικρή ομάδα θεσμικών επικυρωτών. Το έργο βασίζεται στον κώδικα ανοιχτού κώδικα της Stellar, τροποποιώντας παράλληλα τον τρόπο με τον οποίο εδραιώνεται η εμπιστοσύνη και ανταμείβεται η συμμετοχή.

Η πιο ορατή προσαρμογή είναι η χρήση κύκλων ασφαλείας. Οι χρήστες ενθαρρύνονται να προσθέσουν τρεις έως πέντε αξιόπιστες επαφές. Αυτοί οι κύκλοι συγκεντρώνονται σε ένα καθολικό γράφημα εμπιστοσύνης. Οι κόμβοι χρησιμοποιούν αυτό το γράφημα για να ενημερώσουν τη διαμόρφωση του τμήματος απαρτίας τους.

Η πρόθεση είναι να εδραιωθεί η εμπιστοσύνη σε πραγματικές ανθρώπινες σχέσεις και όχι σε θεσμούς. Η επαλήθευση ταυτότητας μέσω διαδικασιών «γνωρίστε τον πελάτη σας» βοηθά στη μείωση των επιθέσεων sybil. Σε αυτό το μοντέλο, η εμπιστοσύνη απορρέει από επαληθευμένα άτομα μέσω κοινωνικών συνδέσεων.

Το Pi Network ορίζει επίσης πολλαπλούς ρόλους συμμετεχόντων. Οι Pioneers είναι τακτικοί χρήστες εφαρμογών που κάνουν καθημερινά check-in. Οι Contributors ενισχύουν το γράφημα εμπιστοσύνης προσθέτοντας επαφές. Οι Ambassadors προσλαμβάνουν νέους χρήστες. Οι κόμβοι εκτελούν λογισμικό SCP σε επιτραπέζιους ή φορητούς υπολογιστές και συμμετέχουν άμεσα στη συναίνεση. Ορισμένοι κόμβοι λειτουργούν με ανοιχτές θύρες και υψηλότερη διαθεσιμότητα, αυξάνοντας την επιρροή τους στη διαμόρφωση απαρτίας.

Η εξόρυξη στο Pi Network δεν είναι εξόρυξη με την έννοια της απόδειξης εργασίας. Είναι μια προγραμματισμένη διαδικασία διανομής που συντονίζεται από την SCP. Οι ανταμοιβές κατανέμονται με βάση τον ρόλο, τη δραστηριότητα, τον χρόνο λειτουργίας και τις συνεισφορές εμπιστοσύνης. Δεν υπάρχουν ομάδες εξόρυξης και δεν υπάρχει ανταγωνιστικός υπολογισμός.

Επεξεργασία και απόδοση συναλλαγών

Οι συναλλαγές στο δίκτυο Pi υποβάλλονται μέσω εφαρμογών για κινητά και προωθούνται στους κόμβους. Οι κόμβοι επικυρώνουν τις υπογραφές και το ιστορικό συναλλαγών πριν συμπεριλάβουν τις συναλλαγές σε σύνολα υποψηφιοτήτων.

Τα μηνύματα συναίνεσης είναι ελαφριά και ανταλλάσσονται μέσω τυπικής δικτύωσης. Τα μπλοκ παράγονται περίπου κάθε πέντε δευτερόλεπτα. Οι πρώιμοι στόχοι δικτύου κυμαίνονταν από εκατοντάδες έως λίγες χιλιάδες συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο, ανάλογα με τη συμμετοχή των κόμβων και την επιβάρυνση των μηνυμάτων.

Τα τέλη συναλλαγών χρησιμεύουν κυρίως ως μηχανισμός ιεράρχησης προτεραιοτήτων και όχι ως πηγή εσόδων. Η αποτελεσματικότητα του πρωτοκόλλου προέρχεται από την απουσία εξόρυξης και από τα μικρά μεγέθη μηνυμάτων που απαιτούνται για την ομόσπονδη ψηφοφορία.

Ιδιότητες και εγγυήσεις ασφαλείας

Από τεχνικής άποψης, το Pi Network κληρονομεί τις βασικές εγγυήσεις ασφαλείας του SCP. Αυτές περιλαμβάνουν την ντετερμινιστική οριστικότητα, την αντοχή σε βυζαντινά σφάλματα υπό διασταύρωση απαρτίας και την κρυπτογραφική ακεραιότητα των μηνυμάτων.

Το πρόσθετο κοινωνικό επίπεδο εισάγει νέους συμβιβασμούς. Οι κύκλοι ασφαλείας και οι διαδικασίες KYC μπορούν να μειώσουν την επικράτηση των ψεύτικων λογαριασμών, αλλά δημιουργούν επίσης εξαρτήσεις από τα συστήματα επαλήθευσης και τη δομή του γραφήματος εμπιστοσύνης. Εάν η εμπιστοσύνη γίνει υπερβολικά συγκεντρωτική ή εάν πολλοί χρήστες βασίζονται σε ένα μικρό σύνολο κόμβων, η διασταύρωση απαρτίας θα μπορούσε να αποδυναμωθεί.

Το ίδιο το SCP δεν απαιτεί η εμπιστοσύνη να είναι καθολική ή ομοιόμορφη. Η ασφάλειά του εξαρτάται από τις επιλογές διαμόρφωσης που κάνουν οι χειριστές κόμβων. Αυτό θέτει την ευθύνη στο δίκτυο να ενθαρρύνει ποικίλα και καλά συνδεδεμένα τμήματα (slices).

Περιορισμοί και κριτικές

Αρκετές επικρίσεις για την εφαρμογή συναίνεσης του Pi Network επικεντρώνονται στην αποκέντρωση και την κλίμακα.

Σε πρώιμες φάσεις, ένας περιορισμένος αριθμός βασικών κόμβων έπαιξε σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της διασταύρωσης απαρτίας. Αυτό δημιουργεί αντιλήψεις κεντρικού ελέγχου, ακόμη και αν το υποκείμενο πρωτόκολλο υποστηρίζει την αποκέντρωση.

Η επεκτασιμότητα είναι μια άλλη ανησυχία. Καθώς ο αριθμός των κόμβων αυξάνεται, η πολυπλοκότητα των μηνυμάτων αυξάνεται. Το SCP έχει αποδειχθεί στην παραγωγή στο Stellar, αλλά η έμφαση του Pi Network σε κόμβους που λειτουργούν μεμονωμένα εισάγει μεταβλητότητα στον χρόνο λειτουργίας και τη συνδεσιμότητα.

Συμπέρασμα

Η χρήση του Πρωτοκόλλου Stellar Consensus από το Pi Network αντιπροσωπεύει μια προσπάθεια εφαρμογής ενός καλά μελετημένου μοντέλου συναίνεσης σε ένα περιβάλλον μαζικής αγοράς, προσανατολισμένο στην κινητή τηλεφωνία. Το SCP παρέχει γρήγορη οριστικοποίηση, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και επίσημες εγγυήσεις ασφάλειας μέσω της Ομοσπονδιακής Βυζαντινής Συμφωνίας. Το Pi Network επεκτείνει αυτό το πλαίσιο ενσωματώνοντας την κοινωνική εμπιστοσύνη και την επαλήθευση ταυτότητας στον σχηματισμό απαρτίας και την κατανομή ανταμοιβών.

Το αποτέλεσμα είναι ένα σύστημα που δίνει προτεραιότητα στην προσβασιμότητα και την ανθρώπινη συμμετοχή, ενώ παράλληλα βασίζεται σε καθιερωμένη έρευνα συναίνεσης. Τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία του δεν οφείλονται στην μη δοκιμασμένη κρυπτογραφία, αλλά στις επιλογές διαμόρφωσης, τα κίνητρα δικτύου και τη διακυβέρνηση. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση του δικτύου Pi σε τεχνικούς λόγους και όχι σε εικασίες ή αφηγήσεις μάρκετινγκ.

Πηγές:

• Λευκή Βίβλος PI 2021Ενεργοποίηση εξόρυξης σε κινητά τηλέφωνα
• Το Stellar Consensus ProtocolΟμοσπονδιακό Μοντέλο για Συναίνεση σε Επίπεδο Διαδικτύου
• Ιστοσελίδα Stellar: Μηχανισμός Απόδειξης Συμφωνίας SCP
• Αναδυόμενο ΝουΤι είναι η Ομοσπονδιακή Βυζαντινή Συμφωνία