Come gli algoritmi di consenso risolvono i problemi con la Proof of Work di Bitcoin

In passato il mining Bitcoin era un affare di comunità, ma il processo di conferma delle transazioni in Bitcoin ora richiede un'enorme potenza di hashing specifica dell'algoritmo di mining SHA-256.

Di conseguenza, la quantità di elettricità necessaria per elaborare e verificare le transazioni ha raggiunto dimensioni enormi.

Nei primi giorni, quando i primi utenti apprezzavano il tardoIl mondo di Hal Finneyha iniziato a sperimentare con Bitcoin, gli utenti potevano semplicemente aprire il primo client Bitcoin e lasciare che la loro CPU ronzasse, creando bitcoin per frazioni di centesimo. Al contrario, il mining ora richiede decine di migliaia di dollari in attrezzature, elettricità e spese di hosting opzionali.

Di conseguenza, coloro che hanno risorse finanziarie significative sono arrivati ​​a dominare lo spazio del mining Bitcoin . Il mining oggi è incarnato dall'emergere di operazioni di mining in stile aziendale, ospitate in data center.

Jackson Palmer, creatore dell'altcoin Dogecoin basato sull'algoritmo scrypt e basato sulla proof-of-work, non è particolarmente ottimista sulle prospettive del mining in generale, in particolare per quanto riguarda il consumo di energia.

Ha detto a CoinDesk:

"Sono apertamente contrario al mining [proof of work] come futuro delle valute digitali, in base alla quantità di energia che spreca e al danno che arreca all'ambiente, senza dare nulla in cambio se non rendere i ricchi fiat ancora più ricchi".

ONE possibile soluzione, già implementata nell'ecosistema della valuta digitale, si allontana dalla prova del lavoro, ma incarna comunque i principi di sistemi non centralizzati.

La grande corsa Tecnologie

Uno dei principali problemi che affligge il mining oggi, ma a cui forse non viene data molta attenzione, è che i circuiti integrati specifici per l'applicazione (ASIC) per il mining SHA-256 o scrypt sono in grado di eseguire ONE processo.

Gli ASIC possono estrarre valuta digitale e confermare le transazioni, ma una volta resi obsoleti dalle apparecchiature di mining di nuova generazione, l'attrezzatura perde rapidamente il suo valore.

Sebbene la maggior parte dei componenti delle attrezzature per l'industria mineraria siano riciclabili, il passaggio dalla creazione allo smaltimento del prodotto in questo settore è breve.

Per poter svolgere l'attività mineraria in modo competitivo, è in atto una corsa costante per costruire e ottenere attrezzature più potenti.

Non c'è niente di sbagliato in un po' di competizione, ma la corsa per costruire minatori migliori ha visto l'ascesa dienormi costi operativiDi conseguenza, molti minatori sono bloccati in schemi di ritorno sull'investimento (ROI) a lungo termine che sono sensibili a qualsiasi cambiamento significativo del valore di scambio di bitcoin.

Un declino nelprezzo di Bitcoin potrebbe diminuire l'incentivo per molti minatori a partecipare. Sebbene ciò T porterebbe a interruzioni immediate, la salute a lungo termine della rete decentralizzata potrebbe essere messa a rischio poiché solo le organizzazioni di mining ben finanziate potrebbero continuare a lavorare.

Considerate queste minacce, esiste un'alternativa ai sistemi proof-of-work che risolvono problemi crittografici e, nel frattempo, consumano quantità eccessive di denaro e risorse naturali?

Sebbene siano state presentate numerose proposte per utilizzare la prova del lavoro per un buon uso, come ad esempioper risolvere i numeri PRIME O promuovere la salute personale, anche queste potrebbero non essere la soluzione ideale.

Soluzione in cantiere?

Una possibile soluzione ai problemi relativi alla prova del lavoro potrebbe provenire da unarticolo accademicopubblicato da Miguel Castro e Barbara Liskov del MIT nel 1999, che presenta il concetto di Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT).

PBFT è un sistema inizialmente concepito per sistemi di archiviazione a bassa latenza, qualcosa che potrebbe essere applicabile a piattaforme basate su asset digitali che T richiedono un'elevata capacità di elaborazione, ma richiedono numerose transazioni.

Daniel Feichtinger, co-fondatore di una startup chiamataIperregistroche utilizza PBFT, spiega come funziona il suo sistema distribuito:

"Ogni nodo pubblica una chiave pubblica. Ogni messaggio che passa attraverso il nodo viene firmato dal nodo per verificarne il formato. Una volta che si sono raggiunte sufficienti risposte identiche, allora si può concordare che si tratti di una transazione valida."

Tale accordo costituisce ciò che è noto come "consenso". Proprio come Bitcoin utilizza un sistema decentralizzato per confermare le transazioni senza la necessità di una terza parte fidata, PBFT si basa sul numero di nodi per confermare la fiducia. Di conseguenza, in questo processo non è richiesta potenza di hashing.

"Quando interagisci con più parti, hai bisogno di una sorta di meccanismo di consenso per garantire che tutti abbiano i record corretti", ha affermato Dan O'Prey, il secondo co-fondatore di Hyperledger.

Il consenso è già all'opera

I meccanismi di transazione basati sul consenso sono sul mercato da un po' di tempo. Ripple Labs utilizza questo approccio come parte del suo protocollo di base, basato sul concetto di PBFT.

Ripple Labs ha recentemente rilasciato uncarta biancasul suo algoritmo di consenso che evidenzia ilIl problema dei generali bizantini di comunicare tramite un LINK inaffidabile, qualcosa che PBFT intende risolvere.

Il libro bianco afferma:

“È dimostrabile che nessuna soluzione al problema dei generali bizantini (che presuppone già sincronicità e partecipanti noti) può tollerare più di (n−1)/3 guasti bizantini, o il 33% della rete che agisce in modo malevolo.”

Come fork di Ripple, ilValuta digitale supportata da Stripe Stellar, fondata da Jed McCaleb, comprende anche questi stessi ideali. L'idea, come mostrato nella grafica sopra, è che per ogni nodo aggiunto all'Universal Nodes List di una rete, il sistema diventa più forte.

Tuttavia, c'è una debolezza fondamentale in questo tipo di struttura, la fonte di incentivo, ed è una domanda legittima da porsi. A differenza del mining, quale incentivo esiste per individui o entità a ospitare nodi?

Sia Ripple che Stellar, insieme a Hyperledger, ritengono che ci saranno sufficienti stakeholder per supportare i sistemi di transazione basati su PBFT.

L'approccio di Hyperledger

Il progetto Hyperledger consente agli sviluppatori di creare le proprie risorse digitali con un registro distribuito basato su nodi basati sul principio PBFT.

Il sistema potrebbe essere utilizzato per supportare digitalmente un asset reale (come una casa), creare nuove monete o formare un sistema di consenso tollerante ai guasti. Il co-fondatore di Hyperledger Feichtinger ha affermato che, utilizzando quest'ultima applicazione, la piattaforma della sua azienda potrebbe persino essere utilizzata per sistemi IT avanzati.

Ha spiegato:

"Se fossi Amazon e gestissi un file system distribuito per AWS [Amazon Web Services] nel tuo data center, [vorresti] assicurarti che un errore non corromperà AWS [e] T avresti bisogno di incentivi. Gestisci i nodi che vuoi, [utilizzando] un sistema di consenso."

L'idea per l'uso di PBFT da parte di Hyperledger va oltre i sistemi basati su asset. Prende l'idea di un algoritmo per il consenso e lo usa per distribuire tutti i tipi di soluzioni tecniche, non solo la soluzione di archiviazione file a bassa latenza e alta velocità per cui era stata originariamente creata.

Questo potrebbe essere un buon metodo per testare la potenza dei nodi che non usano incentivi per sviluppare la propria forza. Cosa accadrebbe senza tali ricompense? Sistemi come Hyperledger mirano a scoprirlo.

"Se si utilizza Byzantine Fault Tolerance, idealmente i problemi [di corruzione] vengono contenuti. Gli altri nodi possono rendersi conto che [un] nodo si sta comportando male e non rispondere ai suoi messaggi", ha affermato Feichtinger.

Il consenso come servizio

Potrebbe esserci valore nel fornire il consenso come servizio nel modo in cui i provider cloud vendono software come servizio o infrastruttura come servizio. Nel caso di Ripple e Stellar, il consenso diventa un mezzo di scambio di valore.

Feichtinger ha spiegato:

"Proprio come Google gestisce i propri server DNS, è nel loro interesse avere un DNS sano. Ciò significa che possono servire i loro annunci più rapidamente. Penso che il DNS sia un buon esempio di questo protocollo di basso livello. Aumentare la salute del sistema."

Considerato che i sistemi di transazione basati sul consenso sono ancora in fase sperimentale (proprio come l'intera valuta digitale), aspettatevi di vedere sul mercato altre soluzioni come queste. Se si dimostreranno una valida sostituzione dei sistemi proof of work dipenderà da ONE cosa: se saranno utilizzati o meno.

Palmer, la cui creazione Dogecoin si basa sulla proof of work ausiliaria (o "merge mining") per proteggere la sua rete, ha aggiunto che sono necessarie soluzioni nuove e concrete come Hyperledger e Stellar. Queste, insieme a Ripple, ritiene, possono aiutare a far crescere l'ecosistema degli asset digitali nel suo complesso.

Ha concluso:

"Ci aspettano tempi entusiasmanti. È fantastico vedere una vera innovazione nello spazio della valuta digitale piuttosto che altroBere Kool-Aid.”

Immagine della chiave di crittografiatramite Shutterstock