От блокчейн до DAG: отървете се от посредниците

В тази статия ще ви разкажа за DAG (Directed Acyclic Graph) и приложението му в разпределени регистри и ще го сравним с блокчейн.

DAG не е нищо ново в света на криптовалутите. Може да сте чували за него като решение на проблеми с мащабируемостта на блокчейн. Но днес няма да говорим за мащабируемост, а за това какво прави криптовалутите различни от всичко останало: децентрализация, липса на посредници и съпротива срещу цензурата.



Също така ще ви покажа, че DAG всъщност е по-устойчив на цензура и няма посредници за достъп до книгата.

В блокчейните, с които сме запознати, потребителите нямат директен достъп до самата книга. Когато искате да добавите транзакция към книгата, трябва да „помолите“ производителя на блока (известен още като „копач“) да го направи. Миньорите са тези, които решават коя транзакция да добавят към следващия блок и коя не. Миньорите са тези, които имат изключителен достъп до блокове и правото да решават чия транзакция ще бъде приета за включване в книгата.

Миньорите са посредници, стоящи между вас и разпределената книга.

На практика обикновено малък брой пулове за копаене контролират колективно повече от половината изчислителна мощност на мрежата. За Bitcoin това са четири пула, за Ethereum - два. Ако се споразумеят, те могат да блокират всякакви транзакции, които искат.

През последните няколко години бяха предложени много варианти на блокчейни, които се различават по принципите на избор на производители на блокове. Но самите производители на блокове не отиват никъде, те все още „стоят на бариерата“: всяка транзакция трябва да премине през производителя на блокове и ако той не я приеме, тогава сделката всъщност не съществува.

Това е неизбежен проблем с блокчейн. И ако искаме да го разрешим, трябва радикално да променим дизайна и напълно да се отървем от блоковете и производителите на блокове. И вместо да изграждаме верига от блокове, ще свържем самите транзакции, включително хешовете на няколко предишни във всяка транзакция. В резултат на това получаваме структура, известна в математиката като насочен ацикличен граф - DAG.

Вече всеки има директен достъп до регистъра, без посредници. Когато искате да добавите транзакция към книгата, просто я добавяте. Избирате няколко родителски транзакции, добавяте вашите данни, подписвате и изпращате вашата транзакция на партньори в мрежата. Готов. Няма кой да ви попречи да направите това, така че транзакцията ви вече е в книгата.

Това е най-децентрализираният, най-устойчивият на цензура начин за добавяне на транзакции към книгата без посредници. Защото всеки просто добавя транзакциите си в регистъра, без да иска разрешение от никого.

DAG могат да се считат за третия етап в еволюцията на регистрите. Първо имаше централизирани регистри, където една страна контролираше достъпа до тях. След това се появиха блокчейните, които вече имаха няколко контролера, които записваха транзакциите в книгата. И накрая, в DAG изобщо няма контролери; потребителите добавят своите транзакции директно.

Сега, когато имаме тази свобода, тя не трябва да води до хаос. Трябва да имаме съгласие относно състоянието на регистъра. И това съгласие или консенсус обикновено означава съгласие по две неща:

1. Какво стана?
2. В какъв ред се случи това?

Лесно можем да отговорим на първия въпрос: след като правилно създадена транзакция е била добавена към книгата, тя се е случила. И точка. Информацията за това може да достигне до всички участници по различно време, но в крайна сметка всички възли ще получат тази транзакция и ще знаят, че се е случила.

Ако беше блокчейн, миньорите щяха да решат какво да се случи. Каквото и да реши миньорът да включи в блок, това се случва. Всичко, което той не включи в блока, не се случва.

В блокчейните миньорите решават и втори проблем на консенсуса: ред. Те имат право да нареждат транзакциите в рамките на блока, както желаят.

Как да определите реда на транзакциите в DAG?

Само защото нашата графика е насочена, вече имаме някакъв ред. Всяка транзакция препраща към една или повече предходни, родителски. Родителите от своя страна се позовават на своите родители и т.н. Родителите очевидно се появяват преди сделките с деца. Ако някоя от транзакциите може да бъде достигната чрез преходи на връзка родител-дете, ние знаем точно реда между транзакциите в тази верига от транзакции.

Но редът между транзакциите не винаги може да бъде определен само от формата на графиката. Например, когато две транзакции лежат на успоредни клонове на графиката.

За да разрешим неяснотата в такива случаи, ние разчитаме на така наречените доставчици на поръчки. Наричаме ги още „свидетели“. Това са обикновени потребители, чиято задача е постоянно да изпращат транзакции в мрежата по подреден начин, т.е. така че всяка от предишните им транзакции да може да бъде достигната чрез преходи по връзките родител-дете. Доставчиците на поръчки са доверени потребители и цялата мрежа разчита на тях да не нарушават това правило. За да рационално вярваме им, ние изискваме всеки доставчик на поръчки да е известно (неанонимно) лице или организация и да има какво да губи, ако наруши правилата, като например репутация или бизнес, основан на доверие.

Доставчиците на поръчки се избират от потребителите и всеки потребител включва списък със своите надеждни доставчици във всяка транзакция, която изпраща към мрежата. Този списък се състои от 12 доставчици. Това е достатъчно малък брой, за да може човек да провери самоличността и репутацията на всеки от тях и достатъчно, за да гарантира, че мрежата продължава да работи в случай на неизбежни проблеми с малцинство от доставчици на поръчки.

Този списък с доставчици варира от потребител до потребител, но списъците със съседни транзакции може да се различават с до един доставчик.

Сега, когато имаме доставчици на поръчки, можем да изолираме техните транзакции в DAG и да наредим всички други транзакции около поръчката, създадена от тях. Възможно е да се създаде такъв алгоритъм (вж. Бяла книга на Obyte за технически подробности).

Но редът на цялата мрежа не може да бъде определен незабавно; имаме нужда от време за доставчиците на поръчки да изпратят достатъчен брой от своите транзакции, за да проверят окончателния ред на минали транзакции.

И тъй като редът се определя само от позициите на транзакциите на доставчиците в DAG, всички възли в мрежата рано или късно ще получат всички транзакции и ще стигнат до едно и също заключение относно реда на транзакциите.

И така, имаме съгласие относно това, което считаме за случило се: всяка транзакция, която завършва в DAG, се е случила. Също така имаме съгласие относно реда на събитията: това или е видно от връзките на транзакциите, или се извежда от реда на транзакциите, изпратени от доставчиците на поръчки. Така че имаме консенсус.

Имаме тази версия на консенсус в Obyte. Въпреки че достъпът до регистъра на Obyte е напълно децентрализиран, консенсусът относно реда на транзакциите все още е централизиран, тъй като 10 от 12 доставчици се контролират от създателя (Антон Чурюмов), а само двама от тях са независими. Търсим кандидати, готови да станат един от независимите доставчици на поръчки, които да ни помогнат да децентрализираме подреждането на книгата.

Наскоро се появи трети независим кандидат, желаещ да инсталира и поддържа възел за доставчик на поръчки – Университетът на Никозия.

Сега как да контролираме двойните разходи?

Според правилата, ако се установят две транзакции, харчещи една и съща монета, печели транзакцията, която е първа в крайния ред на всички транзакции. Вторият се анулира от консенсусния алгоритъм.

Ако е възможно да се установи ред между две транзакции, изразходващи една и съща монета (чрез връзки родител-дете), тогава всички възли незабавно отхвърлят такъв опит за удвояване на разходите.

В случай че поръчката не се вижда от родителските връзки между две такива транзакции, и двете се приемат в книгата и ще трябва да изчакаме консенсус и установяване на поръчката между тях с помощта на доставчиците на поръчки. Тогава по-ранната транзакция ще спечели, а втората ще стане невалидна.

Въпреки че втората транзакция става невалидна, тя все още остава в регистъра, защото вече има последващи транзакции, които я препращат, които не са нарушили нищо и не са знаели, че тази транзакция ще стане невалидна в бъдеще. В противен случай ще трябва да премахнем родителя на добри последващи транзакции, което би нарушило основния принцип на мрежата - всяка правилна транзакция се приема в книгата.

Това е много важно правило, което позволява на цялата система да бъде устойчива на опити за цензура. 

Нека си представим, че всички доставчици на поръчки се спотайват в опит да „цензурират“ една конкретна транзакция. Те могат да го игнорират и никога да не го избират като „родител“ за своите транзакции, но това не е достатъчно, транзакцията все още може да бъде включена индиректно като родител на друга транзакция, издадена от всеки потребител в мрежата, който не е в тайно споразумение. С течение на времето подобна транзакция ще получава все повече и повече деца, внуци и правнуци от обикновени потребители, растящи като снежна топка, и всички договорени доставчици на поръчки също ще трябва да игнорират тези транзакции. В крайна сметка ще трябва да цензурират цялата мрежа, което е равносилно на саботаж.

По този начин DAG остава устойчив на цензура, дори ако има тайно споразумение между доставчиците на поръчки, като по този начин надминава устойчивата на цензура блокова верига, в която не можем да направим нищо, ако копачите решат да не включват нито една от транзакциите. И това следва от основното свойство на DAG: участието в регистъра е напълно независимо и без посредници, а транзакциите са необратими.

Източник: www.habr.com