Протокол Casper

Casper в блокчейне Ethereum

     Компания Ethereum приняла очень неожиданное решение, внедрив протокол Casper в свою сеть. Главный разработчик компании Влад Замфир представил его еще в 2015 году. Этот протокол подразумевает замену алгоритма консенсуса PoW на PoS, обладающий целым рядом преимуществ относительно своего предшественника. Благодаря его использованию исключается вероятность взлома сети с помощью популярной атаки, известной как «51% атака». Протокол улучшил безопасность всей сети, при этом значительно снизил затраты энергии.

Ð?аÑ?Ñ?инки по запÑ?оÑ?Ñ? пÑ?оÑ?окол casper


POS-алгоритм. Принцип работы, плюсы и минусы

     Данный алгоритм является интересной разработкой. В нем задействуются не майнеры, а валидаторы, которые следят за поддержанием работоспособности сети. Чтобы знать, на чем базируется принцип его работы, нужно понимать разницу между майнерами и валидаторами. Для первых главным параметром является вычислительная мощность нод, тогда как для вторых важнее всего так называемый стейк, показывающий долю владения криптовалютой, находящейся в сети. Принцип работы валидаторов завязан на размере стейка, предлагаемого в качестве залога. Чем он больше, тем больше вознаграждение за каждый созданный блок. Однако чтобы валидаторы включили блок в цепь, необходимо выполнение одного важного условия – за это должны отдать свой голос 67 процентов всех валидаторов.

     Замфир, разрабатывая протокол Casper, заложил в него специальные базирующие основы Proof-of-Stake. Они ориентированы на предоставление нодам гораздо больших возможностей в оценке безопасности. Полное название версии этого протокола Casper Correct by Construction (CBC).


Как отнеслись пользователи сети и разработчики к новому алгоритму

     Новый алгоритм показался достаточно большому количеству разработчиков интересным и перспективным. Например, Виталик Бутерин предложил особенную, собственную версию реализации Casper'а, в которой используется специальный гибридный механизм консенсуса, созданный им из совмещенных PoS и PoW. Как оказалось, презентованная Бутериным версия в 2017 году стала достаточно удачной. Она имеет своеобразный принцип действия. Согласно ему, работа майнеров завязана на добавлении новых блоков, а валидаторы несут ответственность за работу контрольных точек системы, действующих спустя каждые полсотни блоков. Это и есть основной отличительный момент. Основываясь на эти точки, валидаторы должны смотреть за соответствием и решать, какая из альтернативных цепочек блоков является наиболее верной и должна быть записана в блокчейн.

 

Новый подход разработчиков

     Протокол Casper (имеется в виду именно версия Бутерина) предполагает штрафные санкции при обнаружении неправомерной работы валидаторов. Они будут предъявляться, если валидаторы ведут себя мошеннически, а именно постоянно пребывают оффлайн, лишаясь полного объёма монет из своего стейка. Версия протокола Casper, которую предложил Бутерин, носит название FFG (расшифровывается как Friendly Finality Gadget). На данный момент она является функционирующей и окончательной, при этом в ней работают обе версии - FFG и CBC. Предварительно было решено, что данный протокол будет выступать в качестве отдельного смарт-контракт обновления. Но в процессе реализации возникли определенные проблемы с запуском. После долгого поиска необходимого решения, ситуацию спас шардинг, благодаря которому протокол был запущен как сайдчейн.


Что такое шардинг?

     В апреле 2018 года Бутерин сделал анонс, что его компания планирует делать обновление сети. Положительными качествами новой сети будет увеличенная пропускная способность, при этом планируется, что она решит все возникавшие до этого проблемы с масштабируемостью Ethereum.

Ð?оÑ?ожее изобÑ?ажение

     Шардинг подразумевает под собой переход от полных нод к «шардам», что означает распределение нагрузки на все узлы блокчейна равномерно. Благодаря шардам происходит формирование дерева Меркла (в профессиональной среде - хэш-дерева), которое в свою очередь увеличивает надёжность и эффективность записи транзакций в сети. Все это происходит за счет того, что хэш-дерево дает возможность получить «отпечаток» абсолютно всех транзакций в блоке и достаточно эффективно их верифицировать.

     Надо отметить, что в блокчейне Ethereum шардинг работает по принципу, согласно которому несколько шардов объединяются друг с другом. Здесь можно провести аналогию с электрической цепью, когда несколько проводов объединяются в один кабель. За счет этого шардинг намного увеличивает скорость работы сети. Если сравнить эти показатели, то разница космическая. Судите сами - с 15 TPS до 1000 TPS.

     Ситуация изменилась следующим образом: вместо хранения каждой транзакции и общего состояния сети, каждая нода хранит только те транзакции, за которые она несет ответственность. В случаях, когда ей нужно узнать информацию о не хранимых в ней транзакциях и блоках, нода просто делает запрос на ее получение у других нод.

     Это же обстоятельство указывает и на главный недостаток технологии шардинга: ее нельзя охарактеризовать как нетрастовую. В процессе работы сети ноды должны полностью доверять другим нодам и только путем взаимодействия между собой они предоставляют полную картину. Кроме этого, в сети предусмотрена работа специального высокоэффективного механизма. Он решает, какие из узлов необходимо включить в определенные шарды и какие из транзакций они обрабатывают.


Особенности нового протокола

     Когда проходил сороковой митинг разработчиков ядра Ethereum, Бутерин сделал очень важное предложение. Суть его заключалась в единовременном выходе протокола Casper'а с технологией шардинга. С его помощью параметры сети могли бы достигнуть максимальных теоретических значений. Бутерин также обратил внимание на тот факт, что новая модель поспособствует упрощенному запуску Casper'а. Разработчик и сооснователь Ethereum считает, что запуск первой версии обновления на отдельном сайдчейне (или шарде) даст возможность основательно снизить сумму депозита, который используется в целях стейкинга: сумма снизится с 1500 ETH до 32 ETH. В итоге получится, что даже простые пользователи сети, которые участвуют в валидации, будут иметь возможность без труда увеличить значимоть своего стейка.

     В этом вопросе Бутерина поддержал еще один авторитетный разработчик Ethereum – Джастин Дрейк. Он также высказал мнение о том, что это нововведение - объединение двух обновлений - приведет к хорошим результатам. Главный положительный момент - добавление новых полезных функций в работу сети. Таковы положительные тенденции в повышении безопасности системы.

 

В противовес: какие недостатки у системы

     Не все согласны с мнением Дрейка и Бутерина. Например, автор онлайн-издания Hackeroon под никнеймом StopAndDecrypt сделал анализ работы сети Ethereum и высказал мнение, что такие изменения принесут больше вреда, чем пользы. Он считает, что со стремительным ростом данных произойдет и централизация блокчейна. При этом даже решения, предлагаемые разработчиками, не смогут это предотвратить. Автор даже создал отдельный материал, в котором детально рассмотрел технологию шардинга и внедрение PoS-алгоритма. Принцип работы шардинга завязан на полном отказе от идеи равенства между нодами, выполняющими аналогичную работу. Именно по этой причине, по его мнению, будет происходить централизация. Несмотря на то, что депозит планируется снизить до 16,500 долларов, это все равно достаточно высокая цифра и не каждый пользователь, захотевший стать валидатором, осилит ее. В итоге ситуация сложится таким образом, что валидаторами станут только централизованные пулы и дата-центры. Обычные пользователи смогут довольствоваться только легкими клиентами с правами намного меньшими, чем у валидаторов.

 

Поделиться статьей в социальных сетях: