Bagaimana MIT Bergabung dengan Ethereum dalam Perlumbaan untuk PoS Blockchain

Seperti yang dilaporkan oleh Cointelegraph pada 24 Januari, perkhidmatan akhbar Massachusetts Technical Institute (MIT) mengumumkan pengembangan reka bentuk cryptocurrency baru berdasarkan protokol proof-of-stake (PoS).

Ethereum – pesaing terdekat Algorand, menurut anggaran yang ada – akan melancarkan sistem PoSnya antara tahun 2023 dan 2023. Kemas kini berjadual yang diperlukan untuk peralihan secara beransur-ansur dari bukti kerja (PoW) ke algoritma PoS telah ditangguhkan secara berkala oleh Yayasan Ethereum kerana kelemahan rangkaian dan kegagalan dalam proses peningkatan rangkaian.

Trilemma: Ini semua mengenai skalabiliti

Istilah “trilemma” adalah yang pertama terpakai oleh Vitalik Buterin ketika merujuk kepada fenomena apabila hanya dua parameter berikut dapat dicapai pada waktu yang sama dalam rangka blockchain 一 keselamatan, desentralisasi dan skalabiliti. Sekiranya dua kualiti pertama berjaya wujud dalam keadaan blockchain semasa, yang terakhir belum dapat dicapai.

Faktanya adalah bahawa sistem blockchain semasa dirancang sedemikian rupa sehingga setiap nod menyimpan maklumat mengenai keseluruhan rangkaian dan memproses semua transaksi. Mekanisme ini memberikan tahap keselamatan maksimum tetapi, pada masa yang sama, mengurangkan skalabiliti. Blockchain tidak dapat memproses lebih banyak transaksi daripada yang diproses oleh satu simpul. Itulah sebabnya Bitcoin kini memproses kira-kira tiga hingga tujuh transaksi sesaat (TPS), dan Ethereum sekitar tujuh hingga 15 TPS.

Perspektif Ethereum mengenai skalabiliti

Untuk mencari jalan keluar, pasukan Ethereum telah mengembangkan keseluruhan peta jalan, yang menyediakan kerangka kerja untuk peralihan secara bertahap ke konsensus PoS dalam proyek Casper, serta penyelesaian lapisan satu dan lapisan dua Ethereum.

Lapisan satu diwakili oleh sharding, yang membelah nod rangkaian global menjadi beberapa kumpulan (segmen), sehingga setiap kumpulan node mempunyai lebar jalur yang sama dengan rangkaian Ethereum semasa. Kemudian mereka dihubungkan antara satu sama lain melalui rujukan silang, sehingga rangkaian tetap bersatu dan menerima peluang penskalaan yang hampir tidak terbatas, hanya bergantung pada jumlah nod rangkaian yang mempunyai ciri penuh. Pengembangan lapisan satu merangkumi saluran yang serupa dengan Lightning Network, seperti Raiden Network dan model “Childchain,” atau sidechain, di mana penyelesaian Plasma adalah berdasarkan.

Kerumitan mekanisme ini, serta kenyataan bahawa beberapa perubahan ini, terutama penyesuaian protokol intra-jaringan, memerlukan koordinasi antara pangkalan pengguna yang relatif besar dan pemaju Ethereum, telah menyebabkan tarikh pelancaran pelbagai fasa peta jalan untuk ditangguhkan beberapa kali, dengan pembangun mempertimbangkan semula tetapan keselamatan.

Algorand mengambil skalabiliti

Algorand berhasrat untuk mendahului Ethereum dan melepaskan PoS tulen akhir tahun ini. Reka bentuk cryptocurrency baru – bernama Vault – akan berfungsi berdasarkan blockchain Algorand, yang pertama kali dibentangkan pada Persidangan Kriptografi Kewangan dan Keselamatan Data pada 4 April 2023.

Penulis penyelesaiannya adalah Silvio Micali, seorang profesor di MIT dan penerima Anugerah Turing, yang, pada tahun 1982, bersama dengan Shafi Goldwasser, dicipta sistem penyulitan probabilistik awam-kunci pertama. Menurut Micali, trilemma adalah salah:

“Trilemma itu salah. Fakta bahawa 2000+ projek blockchain sebelumnya tidak serentak menjadi selamat, dapat diskalakan dan terdesentralisasi bukanlah bukti bahawa mencapai ketiga-tiga sifat ini adalah mustahil. Algorand wujud untuk menyelesaikan cabaran yang tepat ini dan kami memajukan had blockchain melalui kejayaan teknologi seperti algoritma saham bukti yang murni. “

Penyimpanan data dan lebar jalur

Pencipta Vault dan Algorand janji pengguna bahawa mereka tidak perlu memuat turun keseluruhan blockchain ke komputer mereka. Ini hanya memerlukan sebahagian kecil maklumat mengenai operasi dalam rangkaian.

“Dengan Vault, teknologi pemampatan blockchain, kami ingin memastikan bahawa Algorand akan mengelakkan kos penyimpanan dan lebar jalur yang berkaitan dengan protokol blockchain lain, yang seterusnya menjadikannya penyelesaian blockchain yang lebih layak untuk diadopsi oleh syarikat. Bahagian Vault yang paling menggembirakan ialah ia membebaskan storan tempatan pada nod, mengagihkan kos penyimpanan blockchain Algorand di pelbagai bahagian rangkaian dengan melindungi (tanpa mengorbankan keselamatan), dan mengurangkan lebar jalur yang diperlukan untuk bergabung dengan rangkaian dengan membenarkan yang baru simpul untuk mengelakkan memeriksa setiap blok sejak hari pertama. “

Pembentangan teknikal projek disediakan oleh MIT menyatakan bahawa ukuran blok Vault adalah 10 megabait, yang bersamaan dengan 10,000 transaksi, dan setiap blok mengandungi hash dari blok sebelumnya. Sebagai perbandingan, untuk mengesahkan transaksi di rangkaian Bitcoin hari ini, pengguna mesti memuat turun 500,000 blok dengan jumlah keseluruhan data sekitar 150 gigabait. Pada saat yang sama, MIT menganggap bahwa “wajib menyimpan semua baki akaun untuk memeriksa pengguna baru dan memastikan mereka mempunyai dana yang cukup untuk menyelesaikan transaksi.”

Untuk mengurangkan jumlah data yang disimpan, Vault menerapkan prinsip khas pemisahan data. Blockchain Vault, seperti Bitcoin, menyimpan transaksi dalam Pokok Merkle, tetapi dibahagikan kepada beberapa fragmen yang diberikan kepada kumpulan pengguna yang berbeza. Setiap daripada mereka hanya perlu menyimpan transaksi dari fragmen dan hash akarnya. Untuk pengesahan urus niaga di luar fragmen yang ditentukan, kaedah khas telah dikembangkan untuk mencari sekumpulan nod yang bersilang di seluruh pokok. Oleh itu, tidak perlu memeriksa semua blok sejak awal.

Pembangun Ethereum merancang untuk meningkatkan rangkaian PoS dengan interaksi dua lapisan ard sharding dan Plasma, di mana, menurut Buterin, dapat dilakukan puluhan ribu transaksi sesaat.

“Sekiranya anda menambah 100x dari Sharding dan 100x dari Plasma, kedua-duanya bersama-sama memberi anda keuntungan skalabilitas 10,000x.”

Yayasan Ethereum mencadangkan model blockchain PoS di mana nod boleh berfungsi secara selari – “shardchain.”

Model ini agak serupa dengan model yang digunakan oleh Algorand, dan menyiratkan bahawa setiap nod harus membawa sebahagian kecil data untuk menyelesaikan transaksi – dan setiap shardchain adalah blockchain yang terpisah dengan akaun, keadaan dan transaksi yang terpisah.

“Bayangkan Ethereum telah dipecah menjadi ribuan pulau. Setiap pulau boleh melakukan sendiri. Setiap pulau mempunyai keunikan tersendiri dan setiap orang yang berada di pulau itu, iaitu akaun, dapat berinteraksi satu sama lain dan mereka dapat menikmati semua ciri-cirinya dengan bebas. Sekiranya mereka ingin menghubungi pulau-pulau lain, mereka harus menggunakan semacam protokol. “

Untuk mencapai lebar jalur yang tinggi, Ethereum merancang untuk memproses sebahagian transaksi di luar blockchain dengan menggunakan lapisan kedua, Plasma.

Plasma dapat dianggap sebagai rantai anak yang dapat menjalankan seluruh aplikasi yang menampilkan ribuan pengguna dengan interaksi minimum antara ia dan rantai utama Ethereum. Walau bagaimanapun, rantai kanak-kanak ini juga dapat menghasilkan rantai anak sendiri, yang pada asasnya mencipta banyak rantaian bercabang, yang semuanya disambungkan ke rantai utama. Oleh kerana operasi pada sub-rantai tersebut tidak perlu ditiru di seluruh mainnet, mereka dapat bergerak lebih cepat dan mengurangkan yuran transaksi.

Tidak seperti penyelesaian serupa dari projek lain – misalnya, EOS – Algorand akan berfungsi pada sistem PoS tulen, Micali berkata:

“Model konsensus Algorand adalah model Pure Proof-of-Stake (PPOS) berdasarkan protokol perjanjian Byzantine. Ini bermaksud bahawa blockchain diedarkan dan bertoleransi kesalahan tanpa sebarang bentuk pemusatan dan akan terus berfungsi selagi lebih dari dua pertiga mata wang berada di tangan jujur. “

Rahsia ada dalam penggunaan Fungsi Rawak Boleh Disahkan (VRF) – dibuat oleh Micali pada tahun 1990-an – yang melakukan penyortiran kriptografi rahsia untuk memilih jawatankuasa untuk menjalankan protokol konsensus. Ini membolehkan blockchain Algorand mencapai skala dan prestasi yang diperlukan untuk memproses transaksi berjuta-juta pengguna.

“Pada dasarnya, ketika blok baru diusulkan ke blok block, sebuah jawatankuasa ‘pemilih’ dipilih untuk ‘mengundi’ pada blok yang dicadangkan. Sekiranya lebih daripada dua pertiga ‘suara’ diberikan oleh pengguna yang jujur, maka blok tersebut dianggap sah dan akan diperakui. Ahli jawatankuasa dipilih berdasarkan jumlah algos yang mereka ada. Jawatankuasa terdiri daripada akaun yang dipilih secara rawak dengan kekuatan suara bergantung pada kepentingan dalam talian mereka. “

Adakah trilemma akan diselesaikan?

Walaupun terdapat penangguhan berulang kali pelepasan Constantinople – kemas kini antara asas dalam perjalanan ke PoS – Afri Johnson, pemaju Ethereum, menganggap bahawa Ethereum 2.0 dan PoS tidak akan ditangguhkan, kerana mereka sedang diusahakan oleh beberapa pasukan bebas dan akan ditayangkan tidak lama lagi:

“Tambahan pula, penting untuk memahami bahawa Proof-of-Stake, yang disebut‘ phase 0 ’/‘ rantai suar, ’tidak akan menjadi pekerja keras, tidak seperti tonggak lain. Kami akan melihat rangkaian ujian beacon tidak lama lagi, dalam beberapa minggu atau bulan. Dan saya menjangkakan bahawa kita dapat mencapai tonggak Serenity dalam masa satu tahun, secara optimis. “

Semasa salah satu persembahan terbaru Ethereum 2.0 pada 31 Oktober, Buterin mencadangkan bahawa pelancarannya tidak begitu jauh. Sebelumnya, dia mengatakan bahawa blockchain dalam keadaannya sekarang sudah hancur sehingga PoS mula berfungsi.

Saya rasa saya cukup konsisten dengan pandangan saya bahawa (i) setiap blockchain yang ada sekarang, termasuk ETH dan BTC, menghisap, dan (ii) PoS adalah perlu. Tidak pasti mengapa ada yang terkejut.

– Vitalik Bukan pemberi Ether (@VitalikButerin) 4 September 2023

Micali berasa lebih yakin untuk menetapkan tarikh pelepasan untuk Algorand untuk 2023.

.@rhackett @FortuneLedger– 2023 juga akan merangkumi pelancaran @Algorand platform blockchain yang boleh dipercayai yang menyelesaikan Trilemma. Dengan sains matang & teknologi, saya percaya 2023 akan mempunyai persaingan di mana perniagaan & orang mengambil bahagian & mendapat manfaat daripada projek-projek ini https://t.co/b6qX8h30Nm

– Silvio Micali (@silviomicali) 23 Januari 2023

Vault versi terbaru akan dibentangkan di Simposium Rangkaian dan Keselamatan Sistem Teragih (NDSS) pada akhir Februari.