Hvad er The Tangle? Komplet guide til IOTAs dirigerede cykliske graf (DAG)

IOTA - Hvad er Tangle?

Tangle er den moniker, der bruges til at beskrive IOTAs dirigerede acykliske graf (DAG) -baserede transaktionsafvikling og dataintegritetslag med fokus på Internet-of-Things (IoT). Tangle er i det væsentlige en streng af individuelle transaktioner, der er sammenkoblet til hinanden og lagret gennem et decentralt netværk af nodedeltagere.

Det er vigtigt, at Tangle ikke har minearbejdere, da brugere af netværket fungerer som minearbejdere selv ved at udføre små beregningsbeviser (PoW) for hver transaktion ved at kontrollere tidligere transaktioner, der er sendt til netværket. Fokuseret på at tillade netværket at skalere til et globalt mikropayment-netværk af sammenkoblede IoT-enheder, er The Tangle designet til at tilbyde en løsning på den heterogene karakter af nuværende blockchain-systemer. Som Tangle hvidt papir siger det:

”Der er to forskellige typer deltagere i systemet, dem, der udsteder transaktioner, og dem, der godkender transaktioner. Udformningen af ​​dette system skaber uundgåelig forskelsbehandling af nogle deltagere, hvilket igen skaber konflikter, der får alle elementer til at bruge ressourcer på konfliktløsning. De ovennævnte spørgsmål berettiger en søgning efter løsninger, der væsentligt adskiller sig fra blockchain-teknologien, grundlaget for Bitcoin og mange andre kryptovalutaer. ”

IOTA - Hvad er Tangle?

IOTA-netværket og DAG

IOTA-netværket vedligeholdes i øjeblikket af IOTA Foundation og er en af ​​de mere kendte kryptokurver i rummet i dag. Hovedforskellen, der adskiller IOTA fra andre blockchain-netværk, er at Tangle, den underliggende datastruktur, som IOTA er bygget på, faktisk er en “blokløs” blockchain. I stedet for at transaktioner oprettet af brugere bliver inkorporeret i blokke af minearbejdere, fungerer brugerne som både minearbejdere og skabere af transaktioner.

Dette er et resultat af Tangle, der består af en DAG snarere end en blockchain til at gemme sin hovedbog. Det primære fokus for at bruge Tangle er at skabe en skalerbar ramme for transaktioner, specifikt mikropayments, mellem IoT-enheder, hvor netværket teoretisk skaleres i forhold til mængden af ​​transaktioner, der sendes til netværket. Med skalerbarhed som et grundlæggende problem i større kryptovaluta-platforme i dag (selvom der er flere innovative løsninger på vej), er Tangle designet til at lette væksten i et stort fremtidigt netværk af sammenkoblede enheder.

I stedet for minearbejdere i Tangle skal skabere af transaktioner kontrollere to tidligere transaktioner inden for netværket, og hver transaktion kræver en lille PoW-beregning på brugerens vegne. Især er der ingen gebyrer, når du bruger en Tangle, da netværket ikke er heterogent, hvor incitamenter skal anvendes på forskellige deltagere i økosystemet.

Nøglen til Tangle er dens brug af Regisserede cykliske grafer (DAG’er) snarere end en blockchain. DAG fungerer effektivt som en endelig rettet graf, hvor en samling af hjørner (firkanter) er forbundet med hinanden ved kanter (pile). Et eksempel på grafen fra IOTA Foundation’s blog er under.

Tangle

Hver transaktion er repræsenteret af et toppunkt på grafen, og pilene repræsenterer godkendelsesforbindelserne mellem hver transaktion. Hver indgående transaktion skal godkende to tidligere transaktioner for at blive valideret, og som et resultat repræsenterer kanterne (pilene) forbindelsen mellem hver transaktion og tidligere. For eksempel godkender 5 2 og 3 gennem direkte godkendelser, mens det også er en indirekte godkender af 1.

Især er transaktion 0 den oprindelige transaktion, og i tilfælde af IOTA indeholdt den alle MIOTA (IOTA-mønt), der nogensinde vil blive oprettet. Transaktion 6 kaldes et transaktionstip, fordi det er en ikke-godkendt transaktion, som du vil se er vigtig i transaktionsstrukturen.

IOTA Guide

Læs: Vores guide til IOTA

Transaktionens struktur

Hver indgående transaktion i Tangle skal godkende 2 tip. Strategien, der implementeres for at vælge hvilke tip, der skal godkendes af en bestemt indgående transaktion, er en af ​​de vigtigste aspekter af Tangle. Dette er kendt som tipudvælgelsesalgoritmen og i Tangle opnås ved at udnytte en optimeret form for tilfældige gåture, primært den vægtede tilfældige gang.

Det er vigtigt, at transaktioner i DAG ikke spredes jævnt over tid, der er en forsætlig forsinkelse, der gør indgående transaktioner usynlige i en kort periode for at replikere den virkelige latenstid. Effekten er også, at Tangle of Transactions er mere forskelligartet og ikke kun en kæde af transaktioner.

Tilfældigheden af ​​denne spredning af transaktioner opnås gennem Poisson Point-proces, som er en sandsynlighedsmetode, der bruges til at kortlægge tilfældige punkter på et matematisk rum, i dette tilfælde DAG. På trods af den forsætlige forsinkelse af indgående transaktioner forbliver det samlede gennemsnit af frekvensen af ​​indgående transaktioner konstant. Symbolet Lambda bruges til at betegne den gennemsnitlige sats for indgående transaktioner, og balance mellem en Lambda, der ikke er for høj eller lav, er relevant for at opretholde et forskelligt netværk af transaktioner. Med en Lambda på 0 ville netværket af Tangle-transaktioner udelukkende bestå af en lineær kæde af transaktioner, der kun er knyttet til en godkendertransaktion. Dette er åbenbart ikke ideelt til et skalerbart netværk med tusindvis af sammenkoblede enheder.

Transaktionstips & Den tilfældige gåtur

Tangle-valgalgoritmen for Tangle er baseret på et koncept kendt som tilfældige gåture. Dybest set starter vælgeren af ​​tipene (ikke-godkendte transaktioner) ved oprindelsestransaktionen og “går” lineært over DAG mod de nyeste tip, fra venstre mod højre. Der er to typer tilfældige gåture:

  • Uvægtet tilfældig gåtur
  • Vægtet tilfældig gåtur

En uvægtet tilfældig gang vælger det næste transaktionstip, der skal hoppes til, baseret på lige sandsynlighed. Den vægtede tilfældige gang er mere kompleks og placerer kumulative vægte på hvert spring til et tip, og det er det, Tangle bruger. Billedet nedenfor fra IOTA-bloggen demonstrerer konceptet med en vægtet tilfældig gåtur, hvor kumulative vægte, der forbinder øget sandsynlighed for, at vælgeren hopper til det specifikke tip, der demonstreres gennem procenter.

Tilfældig gåtur

Det er vigtigt at bemærke, at den vægtede tilfældige gangproces kun sker to gange for hver transaktion. I Tangle tildeles transaktioner en kumulativ vægt baseret på antallet af transaktioner, de har godkendt dem både direkte og indirekte. Årsagen til dette er at afbøde mod det, der kaldes “dovne tip”, eller transaktioner, der kun validerer gamle transaktioner og dermed ikke følger med den nuværende tilstand af Tangle. Dette er en hindring for netværket, da disse transaktioner ikke validerer gamle transaktioner.

Metoden til at indstille en særskilt regel for tilfældig udvælgelse af hvert tip som et lineært trin i tilfældig gåtur over DAG er kendt som Markov-kæde Monte Carlo (MCMC) teknik, som er den grundlæggende algoritme til valg af tip til Tangle. MCMC spiller en vigtig rolle i transaktionsmodellen for Tangle og er optimeret med specifikke parametre, der er nødvendige for at sikre Tangle’s gyldighed og langsigtede bæredygtighed.

Således tillader begrebet at bruge en kumulativt vægtet tilfældig gang (MCMC) snarere end den uvægtede tilfældige gang, at Tangle undgår dovne tip gennem en afskrækkende mekanisme, hvor dovne tip ikke vil blive godkendt af indgående transaktioner. Vælgeren i den vægtede model er mere tilbøjelig til at springe til tungere spidser end lettere spidser. Foretrækkelsen af ​​de tungere tip og til sidst det tungere Tangle of Transactions er vigtig for den eventuelle konsensus i Tangle-netværket, der skyldes dets asynkrone design.

Transaktionsgyldighed og eventuel konsensus

Svarende til hvordan den længste blockchain i Bitcoin repræsenterer den mest udførte PoW og dermed er den mest pålidelige og efterfølgende gyldige kæde, i Tangle er den tungeste kæde (mere passende den tungeste gren) af transaktioner den gyldige Tangle. Før du dykker ind i, hvordan en eventuel konsensus og validitet af transaktioner opnås i Tangle, er det vigtigt at forstå, hvordan og hvorfor Tangle betragtes som asynkron.

Generelt, da MCMC anvendes som tipudvælgelsesalgoritme, vil ikke alle brugere (noder) se det samme sæt transaktioner ved en given forekomst af Tangle, og der kan endda være modstridende transaktioner til stede. Imidlertid er den tydelige kvalifikator her, at på grund af en model af kumulativ vægt, der føjes til hver transaktion, i sidste ende en tydeligere tungere gren af ​​transaktioner vil dukke op over en lysere gren, som til sidst vil blive kasseret. Desuden vil transaktioner, der er gamle nok, konvergere til det tungere Tangle og nå en eventuel konsensus.

Problemet med dobbelt forbrug modvirkes effektivt af den samme kumulative vægtegenskab for Tangle. Transaktioner, der er ugyldige, ville ikke blive godkendt af godkendere (brugere / minearbejdere), og på grund af dette betragtes alle efterfølgende transaktioner, der godkender ugyldige transaktioner, som ugyldige. Fordi disse specifikke ugyldige transaktioner ikke har næsten lige så mange direkte eller indirekte godkendelsesforbindelser som gyldige forbindelser (kumulativ vægt er baseret på indirekte og direkte godkendelser), bliver de en del af den lettere gren af ​​Tangle, der til sidst kasseres.

Et klart problem fra brugerens perspektiv er imidlertid, at der ikke er nogen måde at vide, om deres transaktion er valideret eller ej, og opnår konsensus som en del af den tungere gren, der til sidst når konsensus om tilstanden af ​​Tangle, når den tages til pålydende værdi. Løsningen på dette problem ligger i den bekræftelsestillid, der gives til hver transaktion. Ved at bruge en proprietær formel, der måler sandsynligheden for, at en transaktion accepterer niveauet i Tangle, får hver transaktion en bekræftelsessikkerhedsscore noteret i en procentdel af sandsynligheden for, at den er inkluderet.

Højt vægtede tip overvejes mere for at sikre, at den tungere filial inkluderer gyldige transaktioner. Til sidst fører dette til konsensus om gyldige transaktioner, men det åbner døren for en potentiel angrebsvektor for en ondsindet bruger med betydelig beregningskraft. Så længe brugeren er i stand til at sende så mange eller flere transaktioner end resten af ​​hele netværket tilsammen, vil brugeren være i stand til at oprette ugyldige transaktioner og narre Tangle til at tro, at de er en del af den gyldige gren.

Koordinator og fremtidig skalerbarhed

For at afbøde problemet med en ondsindet bruger, der angriber netværket på ovenstående måde, anvender IOTA Foundation i øjeblikket det, der er kendt som The Coordinator. Koordinatoren fungerer som en central, frivillig og midlertidig alternativ konsensusmekanisme for Tangle.

Koordinatoren bruges til at udstede en milepælstransaktion hvert 2. minut på Tangle, hvor alle transaktioner, der er godkendt af koordinatoren, anses for at have en øjeblikkelig bekræftelsestillid på 100%. Implementeringen af ​​koordinatoren er kontroversiel, men logisk forståelig, da IOTA-netværket ikke indeholder nok indgående transaktioner, der interagerer med hinanden i Tangle til automatisk at afbøde den førnævnte angrebsvektor på dette nuværende tidspunkt. Da netværket fortsætter med at skalere, vil koordinatorens rolle imidlertid blive reduceret og til sidst fjernet, hvilket efterlader Tangle til at fungere som et fuldt decentralt netværk sikret gennem en distribueret konsensusmekanisme, der bruger MCMC på tværs af DAG.

Konklusion

Tangle er blevet knyttet som “næste generations” blockchain siden sin oprindelige start tilbage i oktober 2017. På trods af kontroverser omkring dens implementering og langsigtede bæredygtighed og potentiale er Tangle fortsat et af de mere fascinerende koncepter i kryptovalutaområdet..

Med blockchain-skaleringsløsninger i horisonten er det fascinerende at se, om det “blokløse” Tangle kan skaleres til niveauer, hvor det fungerer som den distribuerede ramme for fremkomsten af ​​IoT..

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