Le blockchain autoriparanti sono la cura per i problemi di scalabilità di Sharding

Il mondo sta aspettando con impazienza una blockchain di prossima generazione, ad alte prestazioni e priva di autorizzazioni, e questa blockchain dovrebbe essere in grado di scalare industrialmente tutte le applicazioni decentralizzate. Finora, la comunità crittografica ha assistito:

Reti blockchain peer-to-peer che utilizzano tutti i peer per convalidare le transazioni e fornire calcolo e archiviazione – o blockchain tradizionali – come Bitcoin ed Ethereum.
Reti blockchain P2P che suddividono transazioni, calcoli e archiviazione – o frammentano blockchain – come Ethereum 2.0 e Zilliqa.

I meccanismi di sharding danno speranza in una scalabilità illimitata e sostenibile delle blockchain, ma molte persone nello spazio blockchain credono fermamente che la scalabilità o lo sharding abbia raggiunto un punto di svolta, ma non è del tutto vero. Immergiamoci in esso.

Nel mondo blockchain, perché abbiamo bisogno dello sharding?

Attualmente, Internet viene utilizzato nei pagamenti, Internet of Things, città intelligenti, robotica, ricerche sul web, video in streaming, e-commerce, veicoli a guida autonoma, ecc. Pertanto, Internet genera:

Oltre 1 miliardo di transazioni al secondo (transazioni).
Oltre 1 sextillion di calcoli al secondo (calcoli).
Oltre 2,5 quintilioni di byte di dati al secondo (archiviazione).

Questo lavoro deve essere suddiviso armoniosamente tra tutti i peer in una rete P2P. Questa suddivisione del lavoro è chiamata tecnologia di partizionamento orizzontale. Lo sharding può essere applicato a transazioni, calcoli e archiviazione.

Problemi che affliggono i meccanismi di sharding

Una rete P2P senza autorizzazione è imprevedibile e per compensare questa imprevedibilità, vari protocolli blockchain fissano il numero di convalide e il numero di copie di archiviazione a una costante derivata da un calcolo matematico basato su determinati presupposti. Ciò limita la scalabilità delle blockchain, poiché il sistema sovracompenserà e limiterà la scala o sottocompenserà e rischierà la sicurezza / integrità.

E se fosse possibile prevedere la rete P2P? Il numero di peer di convalida e archiviazione può essere flessibile a seconda della caoticità della rete P2P? Vale a dire, se la rete P2P si comporta in modo ideale, è necessaria solo una copia di convalida e archiviazione e se i peer nella rete P2P si comportano in modo dannoso o si discostano dalla natura ideale, il numero di copie di convalida e archiviazione aumenterà proporzionalmente.

I problemi affrontati da peer / frammenti in una rete P2P includono:

Problemi di connessione a Internet, interruzioni di corrente, perdita di dati e molto altro.
Entrare e uscire dalla rete, in ogni momento, in tutto il mondo.
Disponibilità dei dati e problemi di coerenza dei dati.
Se un peer / shard va offline, i dati appartenenti a quel frammento vengono persi per sempre.
I peer / frammenti possono diventare dannosi in qualsiasi momento.

Il colpevole qui è l’imprevedibilità delle reti P2P! Ciò riduce le prestazioni di convalida, calcolo e archiviazione.

Blockchain autorigeneranti

A causa dell’incertezza nelle reti P2P, viene introdotto un meccanismo di autoriparazione.

Primo caso: Blockchain tradizionali. Tutti i nodi della rete convalidano / calcolano / memorizzano tutte le transazioni nella rete. (N)

Caso due: P2P ideale. Considera una rete blockchain P2P ideale in cui tutti i peer nella rete sono disponibili 24 ore su 24, 7 giorni su 7 con una buona connessione Internet, larghezza di banda, fornitura di elettricità, ecc. E sono buoni colleghi che non sono dannosi. Quindi qualsiasi transazione / calcolo / archiviazione che arriva alla rete può essere convalidata / calcolata / archiviata da un peer. (1)

Caso tre: Blockchain frammentate. Una vera rete blockchain P2P non è così ideale, e quindi una formula matematica viene derivata in base alla massima deviazione possibile dalla rete blockchain P2P ideale e alcune ipotesi per impostare un numero fisso, come 22-600 peer, per convalidare / calcolare / store, a seconda del protocollo blockchain. (N / x)

Caso quattro: Blockchain autorigeneranti. I casi uno, due e tre sono scenari estremi, come mostrato nel grafico sottostante. Il numero di transazioni / calcolo / archiviazione dovrebbe dipendere dal livello di deviazione dallo stato ideale (con un adeguato margine di sicurezza). (N / x (c)), dove (c) sta per la caoticità della rete. La caoticità (c) della rete è una funzione della larghezza di banda di Internet, dell’elettricità, della disponibilità dei dati, della coerenza dei dati e del numero di nodi che entrano o escono. In caso di cambiamento nella funzione rispetto allo stato ideale, positivo o negativo che sia, le contromisure vengono implementate di conseguenza dalla rete P2P. Quindi, la rete guarisce automaticamente in caso di stress.

Confronto di blockchain

L’analogia con le blockchain autorigeneranti

Prendiamo come esempio la metropolitana di Parigi, dove a seconda del traffico delle persone, i treni della metropolitana cambiano i tempi, la frequenza, il numero di scompartimenti e la velocità.

Tradizionale: ci sarà un numero massimo di treni della metropolitana con la massima frequenza, un numero massimo di compartimenti e la massima velocità tutto il tempo. (Viene sprecata molta energia.)
Ideale: ci sarà un numero minimo di treni della metropolitana con frequenza minima, un numero minimo di compartimenti e una velocità minima tutto il tempo. (Ci vuole molto tempo perché le persone si spostino.)
Sharded: il numero di treni della metropolitana e la loro frequenza, il numero di scompartimenti e le velocità saranno inferiori al massimo, ma i numeri sono fissi indipendentemente dal numero di persone che vogliono utilizzare la metropolitana.
Autoguarigione: a seconda del numero di persone, durante le ore di punta dalle 7:00 alle 9:00 e dalle 16:00 alle 19:00, e dal numero di treni disponibili, ecc., Il numero di treni della metropolitana e la loro frequenza, il numero di gli scomparti e le velocità cambiano di conseguenza e sono flessibili per un’uscita armoniosa.

Conclusione

Le blockchain autoriparanti sono progettate in modo tale da poter sopravvivere per decenni, se non secoli. La scalabilità raggiunta da questi tipi di blockchain è vicina ai sistemi centralizzati, ma mantengono una vera decentralizzazione. Poiché c’è un’elevata scalabilità, qualsiasi applicazione centralizzata può essere costruita su blockchain autoriparanti.

L’applicazione dell’intelligenza artificiale alle serie temporali – larghezza di banda Internet, elettricità, disponibilità dei dati, coerenza dei dati, perdita di dati, numero di nodi che si uniscono / escono, ecc. – potrebbe migliorare ulteriormente le blockchain autoriparanti, rendendole più veloci e in grado di prevedere un evento prima succede e, quindi, è in grado di implementare contromisure prima che si verifichi.

I punti di vista, i pensieri e le opinioni qui espressi sono solo gli autori e non riflettono o rappresentano necessariamente i punti di vista e le opinioni di Cointelegraph.

Questo articolo è stato scritto in collaborazione con Akshay Kumar Kandhi, Nilesh Patankar, Sebastien Dupont e Samiran Ghosh.

Akshay Kumar Kandhi è il responsabile dell’innovazione, ricerca e sviluppo presso Uniris, dove è in prima linea nella ricerca in blockchain e biometria. Ha una laurea presso l’Ecole Polytechnique in Francia.

Nilesh Patankar è il co-fondatore e chief operating officer di Uniris. Nilesh è un tecnologo esperto con oltre 25 anni di esperienza nel settore dei pagamenti. Ha gestito programmi globali per la rete di carte Mastercard e la banca Barclays. Era anche il chief technology officer di Payback, il più grande programma fedeltà della coalizione in India con oltre 100 milioni di utenti.

Sebastien Dupont è il co-fondatore e CEO di Uniris. Sebastien è un esperto di sicurezza e identità. È stato responsabile di due dei più grandi progetti della società di telecomunicazioni Orange: Identity, che aveva 100 milioni di utenti, e Mobile Banking in Africa, portando il fatturato da 10 milioni di euro a 4 miliardi di euro. Era anche un esperto di sicurezza informatica presso Thales. È stato un eminente evangelista blockchain dal 2013.

Samiran Ghosh è l’ambasciatore globale senior di Uniris. È anche membro del prestigioso Forbes Technology Council, MIT Technology Review ed è un relatore TEDx sulla tecnologia.