Hvad er Hedera Hashgraph-konsensus, og hvordan fungerer det?

Hedera Hashgraph-konsensus

Hedera Hashgraph er et nyt offentligt hashgraf-netværk, der er baseret på en asynkron byzantinsk fejltolerant algoritme, der foreslås til replikerede statsmaskiner med garanteret byzantinsk fejltolerance. Selve platformen styres af Swirlds og et styrelsesråd bestående af ca. 39 brancheledere.

Platformens styringsmodel og modtagelse hidtil har været noget polariserende i kryptovalutaområdet, hvilket ikke er overraskende. Platformsstyring og politik til side, Hederas Hashgraph-konsensusmekanisme og platformdesign tilbyder nogle spændende udviklinger.

Hedera Hashgraph-konsensus

Kort historie

Hedera Hashgraph-platformen er baseret på en form for konsensus om byzantinsk fejltolerant (BFT), kendt som asynkron byzantinsk fejltolerance (aBFT), som blev uddybet i en akademisk publikation af Leemon Baird tilbage i 2016. Platformen sigter mod at levere en forbedret model af Distribueret Ledger-teknologi (DLT) ved at levere løsninger, der står over for mange etablerede kryptovaluta-platforme i dag.

Overvåget af Hedera Hashgraph Council stræber platformen efter at opnå masseadoption gennem overholdelse af lovgivningen og tilvejebringe en arkitektur, der forbinder brugere i et højt kapacitet og sikkert system for at nå distribueret konsensus.

Under kølerhjelmen

Svarende til blokkæder, men med tydelige forskelle er hashgrafier en “sladder om sladder”Protokol, hvor byzantinsk aftale opnås ved virtuel afstemning. I både en blockchain og en hashgraph produceres konsensus, når et distribueret samfund mødes i aftale om rækkefølgen af ​​transaktioner i netværket, hvor ingen har tillid til.

Dette er, hvor udtrykket “trustless” kommer fra, når man ofte henviser til Bitcoin, fordi du ikke har brug for at stole på nogen, der bruger netværket, kun for at systemet ikke er kompromitteret. Den kritiske forskel, der opstår mellem en blockchain og hashgraph, er, at en hashgraph kan opnå både byzantinsk aftale og retfærdighed om konsensus.

Asynkron byzantinsk fejltolerance

Det primære træk ved Hedera Hashgraph, asynkron byzantinsk fejltolerance er en form for byzantinsk fejltolerance. I et distribueret system henviser byzantinsk fejltolerance til systemets evne til at bevare ærlig konsensus i netværket på trods af ondsindede noder, der fejler eller formerer falske meddelelser.

Praktisk byzantinsk fejltolerance

Læs: Hvad er praktisk byzantinsk fejltolerance?

Det har nogle interessante advarsler, og der er udført omfattende undersøgelser af konceptet, især når det anvendes til distribuerede netværk som kryptokurver.

Hashgraph-konsensusmekanismen er unik. Ifølge Swirlds Hashgraph-papiret af Leemon Baird:

”Intet deterministisk byzantinsk system kan være fuldstændig asynkront med ubegrænsede beskedforsinkelser og stadig garantere konsensus af FLP-sætningen [3]. Men det er muligt for et ikke-deterministisk system at opnå konsensus med sandsynlighed. Hash-graf-konsensusalgoritmen er fuldstændig asynkron, er ikke-bestemmende og opnår byzantinsk aftale med sandsynlighed. ”

Antagelsen om, at et system er asynkron, byzantinsk fejltolerant, betyder, at det kan opnå konsensus, selvom ondsindede aktører styrer netværket og kan ændre meddelelser. Hedera Hashgraph-konsensusmekanismen bruger ikke et lederformat som med rund-robinsystemet med praktisk byzantinsk fejltolerance, som gør det muligt at være modstandsdygtig over for DDoS-angreb rettet mod ledernoder eller små undergrupper af noder.

Proof-of-Work bruges i blockchains for at afbøde disse typer angreb (dvs. Bitcoin), men ifølge Hedera:

”Sådanne systemer kan dog ikke være byzantinske, fordi et medlem aldrig ved med sikkerhed, hvornår konsensus er opnået; de har kun en sandsynlighed for tillid, der fortsætter med at stige over tid. Hvis to blokke udvindes samtidigt, vil kæden gaffel, indtil samfundet kan blive enige om, hvilken gren der skal udvides. Hvis blokke tilføjes langsomt, kan samfundet altid føje til den længere gren, og til sidst stopper den anden gren med at vokse og kan beskæres og kasseres, fordi den er “forældet”. “

Resultatet er ineffektiviteten af ​​systemet, ikke kun fordi bevis for arbejde kræves, men fordi mange blokke, som arbejdet udføres på, i sidste ende kasseres. Hashgraph-konsensus er faktisk en blockchain uden beskæring, hvor hver minearbejder kan udvinde en blok i et så hurtigt tempo, som de kan, uden at bruge Proof-of-Work.

Interessant nok sender Hashgraph som et virtuelt afstemningssystem slet ingen stemmemeddelelser over hele netværket. Det er vigtigt at bemærke, at Hederas konsensusmekanisme stadig følger den grundlæggende praktiske antagelse om byzantinsk fejltolerance, at ikke mere end af knudepunkterne i netværket er ondsindede i en given angrebsinstans.

Hedera nedbryder kernebegreberne i konsensusmekanismen i følgende:

  • Transaktioner
  • Retfærdighed
  • Sladre
  • Hashgraph
  • Sladder om sladder
  • Virtuel afstemning
  • Berømte vidner
  • Ser stærkt

Transaktioner – Ethvert medlem kan til enhver tid oprette en underskrevet transaktion, og alle medlemmer modtager en kopi af den og når konsensus om rækkefølgen af ​​transaktionerne.

Retfærdighed – Det skulle være vanskeligt for en lille gruppe angribere at påvirke rækkefølgen af ​​transaktioner.

Sladre – Hver medlemsknude vælger tilfældigt en anden knude og fortæller dem alt, hvad de ved.

Hashgraph – En unik datastruktur til at tage højde for, hvem der sladrede med hvem, og registrerer den rækkefølge, den opstod.

Sladder om sladder – Et af de kritiske træk ved mekanismen, dette er hashgrafen, der spredes gennem sladderprotokollen. Da hashgrafen indeholder sladdernes historie fra hver knude og rækkefølgen, er denne proces empirisk bare sladder om sladder, der allerede er sket. Et væsentligt resultat er, at der forbruges meget lidt båndbredde overhead i processen.

Virtuel afstemning – Hvor hvert medlemsknude kan nå til enighed om enhver beslutning uden nogen stemme, der nogensinde bliver sendt, fordi hver knude har en kopi af hashgrafen. Derfor ved hvert medlem nøjagtigt, hvad et andet medlem ville have stemt uden faktisk at skulle gennemgå en afstemningsproces.

Berømte vidner – Det er her, samfundet vælger et par hjørner i hashgrafen kendt som “berømte vidner”, hvor hver er et vidne (dvs. en transaktion), der modtages af et flertal af knudepunkterne forholdsvis tidligt i sladderprocessen. Ved at gøre det kan de komme til enighed meget mere effektivt om rækkefølgen af ​​begivenhederne i hashgrafen.

Ser stærkt – Beviset for byzantinsk aftale med sandsynlighed en, det er her to noder uafhængigt kan beregne den samme virtuelle stemme af en tredje node, fordi de kommer til den samme konklusion om forbindelsen mellem to hjørner inden for hashgrafen.

Billedkredit – The Swirlds Hashgraph Consensus Algorithm Paper

Sladderprotokollen er nøglen til hashgrafen, og dens formål er at sprede information eksponentielt hurtigt gennem hele netværket af noder, så hver node er opmærksom på de samme oplysninger. Som tidligere nævnt er hashgrafen en datastruktur, der består af kommunikationshistorikken mellem noderne.

Sladderprotokoller bruges i vid udstrækning i netværk, og når de især anvendes til sladder om sladder, giver de noder en betydelig mængde information, hvor de hurtigt kan komme sammen om en konsensus om transaktionens historie. En primær fordel ved modellen er den lille mængde kommunikationsomkostninger, der er nødvendige for processen, en effektivitet, der er meget nyttig til skalerbare og distribuerede netværk.

Skønt sladderprotokollen giver information til hver knude, er det kun rammen for den eventuelle konsensus, som knudepunkterne har brug for for den specifikke information. En grundlæggende begrænsning af praktisk byzantinsk fejltolerance er dens kommunikationsomkostninger, hvorfor det i sin rene form ikke skalerer godt og kun effektivt fungerer i små grupper af noder. Med hashgraphs er kommunikationsomkostningerne til afstemning om konsensus iboende fraværende på grund af at hver node indeholder en hashgraph af al tidligere kommunikation.

Således vil deterministiske funktioner i en hashgraf tillade, at to uafhængige noder kan komme til den samme konklusion i rækkefølgen af ​​transaktionerne (konsensus) uden faktisk at skulle afgive stemmer gennem beskeder. Dette er den virtuelle afstemning af mekanismen. Selve protokollen er defineret som asynkron, fordi den ikke antager noget om sladderhastighed eller konsensus.

Begrebet stærkt ser en stat fra en anden bruges til at afbøde ondsindede angreb på ærlige noder og fungerer også som en metode til en aftaleprotokol for at opnå byzantinsk fejltolerance gennem virtuel afstemning. De virtuelle afstemningsrunder kører lokalt ved hver node, indtil der opnås tilstrækkelig konsensus om berømt vidne til den runde. Det berømte vidne bestemmes i hver runde, og når det er bestemt for hver runde, følger der en tidsstempel og enighed om de tidligere begivenheder inden for hashgrafen.

En delt tilstand opretholdes af hver node i netværket, der digitalt underskriver en hash af konsensusrækkefølgen af ​​transaktioner, som den efterfølgende sladrer til netværket. Staten er organiseret som et Merkle-træ, så det er verificerbart autentisk over for tredjeparter, mens det forbliver en effektivt lille fil.

Bevis for byzantinsk fejltolerance & Retfærdighed

Ligesom i praktisk byzantinsk fejltolerance (pBFT) antager Hashgraph-konsensus, at ikke mere end ⅓ af noderne er ondsindede sammen med det faktum, at digitale signaturer er sikre. Som et asynkront system antages det også, at hvis systemet er fejltolerant, så vil ærlige noder, der sender sladder frem og tilbage, til sidst modtage hinandens meddelelser, selvom der er en hindring såsom et koordineret angreb i netværket.

Et fremtrædende problem, som Hashgraphs adresserer, hvor mange BFT-systemer fejler, er i retfærdighed. Dette refererer direkte til deres konsensus om rækkefølgen af ​​transaktioner i netværket. Problemet, der opstår, er beslutningen om en foranstaltning, der skal afgøre, om en transaktion, der spredes til netværket, var før en anden, og dens holdning blev betragtet som “fair”.

Hashgraph-konsensus opnår denne retfærdighed ved at tildele den til vinderen af ​​2 konkurrerende transaktioner, der udbredes på samme tid. Vinderen, der foretrækkes af netværket og efterfølgende foretrækkes i konsensus, er den nodetransaktion, der først nåede størstedelen af ​​noder, især det sæt “berømte vidner”, der er indstillet af aktivt deltagende noder. Brugen af ​​berømte vidner fungerer som jurymedlem til at beslutte rækkefølgen af ​​konkurrerende transaktioner i netværket.

Styring

Hedera Hashgraph-styringssystemet indeholder to niveauer:

  • Bestyrelsen
  • Åben konsensus

Bestyrelsen er, hvor den primære kritik stammer fra Hashgraph, da det er et centraliseret kontrolsystem over protokollen og netværket, som begge udtrykkeligt er nævnt i deres hvidt papir.

Uden for det er den åbne konsensus den tidligere nævnte konsensusmekanisme, hvor noder får lov til at deltage i netværket for at skabe bedre decentralisering. Hedera anvender en Proof-of-Stake-vægtet stemmemodel for noderne i systemet designet til at afbøde samarbejde og tilskynde brugere til at køre noder.

Arkitektur

Hedera Hashgraph-platformen består af en 3-lags struktur som følger:

  1. Internetlag (nederst) – Computere på Internettet, der kommunikerer via TCP / IP-forbindelser med TLS-kryptering.
  1. Hashgraph Consensus Layer (Middle) – Knudepunkterne i hele netværket, der deltager i sladderprotokollen og hashgraf-konsensusalgoritmen. Alle noder opretholder en identisk konsensusstat.
  1. Services Layer (Top) – Dette lag består af sine egne 3 undergrupper.
  1. Kryptovaluta
  2. Filopbevaring
  3. Smarte kontrakter

Cryptocurrency er platformens oprindelige valuta, som brugere kan tjene til at køre noder på netværket. Fillagringssystemet er et distribueret lagernetværk baseret på Merkle-træer, men giver også mulighed for Java-klasser til manipulation af udviklere. Hedera er også kompatibel med Solidity, så smart kontrakter kan skrives oven på platformen, hvilket muliggør opbygning af skalerbare dapps.

Hederas netværk består oprindeligt af et lille antal noder grupperet i en enkelt skår. De planlægger dog at overføre netværket til et skalerbart system med flere skår, der udføres parallelt for at give netværket mulighed for at skalere endnu længere..

Ydeevne

Hedera Hashgraph fremsætter nogle ret dristige påstande om sin platform. Specifikt nævnes det, hvor teoretisk det kan være, hvor kun den tilgængelige båndbredde hæmmer dens kapacitet. Systemet kan tilsyneladende håndtere så mange transaktioner pr. Sekund (TPS), som et medlems båndbredde tillader, hvilket ifølge dem inkluderer op til hundreder af tusinder af TPS i en enkelt skår. Som de sætter det i deres hvidbog:

“Selv en hurtig hjemme-internetforbindelse kunne være hurtig nok til at håndtere alle transaktionerne i hele VISA-kortnetværket over hele verden.”

Konklusion

Den innovative konsensusmekanisme, skalerbarhed og finalitet i Hedera Hashgraph-systemet viser et meningsfuldt løfte i den næste generation af blockchain-platforme. En centraliseret styringsmodel baseret på et råd af styrende medlemmer, der er valgt blandt de bedste industrier i verden, vil dog ikke sidde godt med mange mennesker.

Udtalelser om retning af platformen eller dens fremtid til side, Hedera Hashgraph repræsenterer endnu et kritisk skridt i skalerbarhedsteknologi og store konsensusmekanismer anvendt på distribueret ledgerteknologi og cryptocurrency-platforme.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me