In diesem Artikel werde ich Ihnen DAG (Directed Acyclic Graph, gerichteter azyklischer Graph) und seine Anwendungen in verteilten Ledgern vorstellen und ihn mit Blockchain vergleichen.
DAG ist im Kryptowährungsbereich keine Neuheit. Möglicherweise haben Sie bereits von ihm als Lösung für die Skalierbarkeitsprobleme von Blockchains gehört. Doch heute werden wir nicht über Skalierbarkeit sprechen, sondern darüber, was Kryptowährungen von allem anderen unterscheidet: Dezentralisierung, das Fehlen von Intermediären und Zensurresistenz.
Ich werde Ihnen auch zeigen, dass DAG tatsächlich zensurresistenter ist und keine Intermediäre benötigt, um auf das Ledger zuzugreifen.
In den uns bekannten Blockchains haben die Nutzer keinen direkten Zugriff auf das Ledger selbst. Wenn Sie eine Transaktion in das Ledger einfügen möchten, müssen Sie den Blockproduzenten (auch als Miner bekannt) darum „bitten“, dies für Sie zu tun. Die Miner entscheiden, welche Transaktion in den nächsten Block aufgenommen wird und welche nicht. Nur die Miner haben exklusiven Zugang zu den Blöcken und das Recht zu entscheiden, wessen Transaktion akzeptiert wird.
Miner sind die Intermediäre, die zwischen Ihnen und dem verteilten Ledger stehen.
In der Praxis kontrolliert in der Regel eine kleine Anzahl von Mining-Pools kollektiv mehr als die Hälfte der Rechenleistung des Netzwerks. Bei Bitcoin sind das vier Pools, bei Ethereum zwei. Im Falle einer Abmachung können sie beliebige Transaktionen blockieren, die sie möchten.
In den letzten Jahren wurden viele Variationen von Blockchains vorgeschlagen, die sich in den Prinzipien zur Auswahl der Blockproduzenten unterscheiden. Die Blockproduzenten selbst verschwinden jedoch nicht; sie stehen weiterhin "an der Schranke": Jede Transaktion muss durch den Blockproduzenten gehen, und wenn dieser sie nicht akzeptiert, existiert die Transaktion faktisch nicht.
Das ist ein unvermeidliches Problem im Zusammenhang mit Blockchain-Technologie. Wenn wir es lösen wollen, müssen wir das Design radikal ändern und vollständig auf Blöcke und Blockproduzenten verzichten. Statt eine Kette von Blöcken aufzubauen, würden wir die Transaktionen selbst verknüpfen und in jede Transaktion Hashes mehrerer vorhergehender Transaktionen einfügen. Dadurch erhalten wir eine Struktur, die in der Mathematik als gerichteter azyklischer Graph – DAG bekannt ist.
Jetzt hat jeder direkten Zugang zum Register, ohne Zwischenhändler. Wenn Sie eine Transaktion zum Register hinzufügen möchten, fügen Sie sie einfach hinzu. Wählen Sie mehrere übergeordnete Transaktionen aus, fügen Sie Ihre Daten hinzu, signieren Sie und senden Sie Ihre Transaktion über das Netzwerk. Fertig. Es gibt niemanden, der Ihnen dabei im Weg stehen kann, sodass Ihre Transaktion bereits im Register ist.
Dies ist die dezentralisierteste und zensurunempfindlichste Methode, um Transaktionen ohne Zwischenhändler in das Register einzufügen. Denn jeder, der möchte, fügt einfach seine Transaktionen in das Register ein, ohne um Erlaubnis zu fragen.
DAG kann als die dritte Phase der Evolution von Registern angesehen werden. Zunächst gab es zentralisierte Register, bei denen eine Partei den Zugang kontrollierte. Dann kamen die Blockchains, in denen es bereits mehrere Kontrolleure gab, die Transaktionen im Register aufzeichneten. Schließlich gibt es im DAG überhaupt keine Kontrolleure, die Benutzer fügen ihre Transaktionen direkt hinzu.
Jetzt, wo wir so viel Freiheit haben, darf dies nicht zu Chaos führen. Wir müssen uns über den Status des Registers einig sein. Und diese Einigung oder Konsens bedeutet normalerweise Übereinstimmung in zwei Punkten:
- Was ist passiert?
- In welcher Reihenfolge ist das geschehen?
Die erste Frage können wir leicht beantworten: Sobald eine korrekt ausgeführte Transaktion dem Register hinzugefügt wurde, hat sie stattgefunden. Und damit basta. Die Information darüber mag verschiedene Teilnehmer zu unterschiedlichen Zeiten erreichen, aber letztendlich werden alle Knoten diese Transaktion erhalten und erfahren, dass sie stattgefunden hat.
Wäre das ein Blockchain, würden die Miner entscheiden, was geschieht. Alles, was der Miner beschließt, in den Block aufzunehmen – geschieht. Alles, was er nicht in den Block aufnimmt – geschieht nicht.
In Blockchains lösen die Miner auch das zweite Konsensproblem: die Reihenfolge. Ihnen ist es gestattet, die Transaktionen innerhalb des Blocks nach Belieben anzuordnen.
Wie bestimmt man die Reihenfolge der Transaktionen im DAG?
Nur weil unser Graph gerichtet ist, haben wir bereits eine gewisse Ordnung. Jede Transaktion verweist auf eine oder mehrere vorhergehende, übergeordnete Transaktionen. Diese übergeordneten Transaktionen beziehen sich wiederum auf ihre Vorgänger, und so weiter. Die übergeordneten Transaktionen müssen offensichtlich vor den untergeordneten Transaktionen entstanden sein. Wenn eine der Transaktionen über die Links "Eltern-Kind" erreicht werden kann, wissen wir genau, in welcher Reihenfolge die Transaktionen in dieser Kette liegen.
Die Reihenfolge zwischen Transaktionen lässt sich jedoch nicht immer nur aus der Form des Graphen ableiten. Zum Beispiel, wenn zwei Transaktionen auf parallelen Ästen des Graphen liegen.
Um Mehrdeutigkeit in solchen Fällen zu klären, verlassen wir uns auf sogenannte Reihenfolgeberater. Diese nennen wir auch "Zeugen". Das sind normale Nutzer, deren Aufgabe es ist, Transaktionen in die Netzwerkkette einzufügen, während sie die Reihenfolge einhalten, d.h. so, dass jede ihrer vorhergehenden Transaktionen über die Links "Eltern-Kind" erreicht werden kann. Reihenfolgeberater – vertrauenswürdige Benutzer, und das gesamte Netzwerk verlässt sich darauf, dass sie diese Regel nicht verletzen. Um sicherzustellen, dass rational Wir müssen darauf vertrauen, dass jeder Order-Provider eine bekannte (nicht-anonyme) Person oder Organisation ist und etwas hat, das er verlieren kann, wenn er die Regeln verletzt, wie zum Beispiel seinen Ruf oder ein vertrauensbasiertes Geschäft.
Die Order-Provider werden von den Nutzern ausgewählt, und jeder Nutzer fügt bei jeder Transaktion, die er ins Netzwerk sendet, eine Liste seiner vertrauenswürdigen Provider hinzu. Diese Liste besteht aus 12 Providern, was eine recht kleine Anzahl ist, um die Identitäten und den Ruf jedes einzelnen zu überprüfen, und ausreichend, damit das Netzwerk weiterhin funktioniert, auch wenn es unvermeidliche Probleme mit einer Minderheit der Order-Provider gibt.
Diese Liste der Provider variiert von Nutzer zu Nutzer, aber die Listen benachbarter Transaktionen dürfen sich maximal um einen Provider unterscheiden.
Jetzt, da wir die Order-Provider haben, können wir deren Transaktionen im DAG hervorheben und alle anderen Transaktionen um die von ihnen geschaffene Ordnung anordnen. Es ist möglich, einen solchen Algorithmus zu erstellen (siehe für technische Details).
Die Ordnung im gesamten Netzwerk kann nicht sofort bestimmt werden; wir benötigen Zeit, bis die Konsensprovider eine ausreichende Anzahl ihrer Transaktionen gesendet haben, um die endgültige Reihenfolge der vergangenen Transaktionen zu bestätigen.
Und da die Reihenfolge nur durch die Positionen der Transaktionen der Provider im DAG bestimmt wird, werden alle Knoten im Netzwerk früher oder später alle Transaktionen erhalten und zu denselben Schlussfolgerungen hinsichtlich der Reihenfolge der Transaktionen kommen.
So haben wir einen Konsens darüber, was geschehen ist: jede Transaktion, die in den DAG gelangt ist, ist geschehen. Wir haben auch einen Konsens über die Reihenfolge der Ereignisse: Diese ist entweder aufgrund der Zusammenhänge zwischen den Transaktionen ersichtlich oder ergibt sich aus der Reihenfolge der von den Konsensprovidern gesendeten Transaktionen. Das bedeutet, wir haben einen Konsens.
Diese Konsensvariante haben wir in Obyte. Obwohl der Zugang zum Obyte-Register vollständig dezentralisiert ist, bleibt der Konsens über die Reihenfolge der Transaktionen zentralisiert, da 10 von 12 Anbietern vom Schöpfer (Anton Churjumow) kontrolliert werden, und nur zwei von ihnen sind unabhängig. Wir suchen Kandidaten, die einer der unabhängigen Anbieter von Transaktionen werden möchten, um uns zu helfen, die Ordnung im Register zu dezentralisieren.
Kürzlich trat ein dritter unabhängiger Kandidat auf, der daran interessiert ist, einen Anbieter-Knoten zu etablieren und zu unterstützen – die Universität Nikosia.
Wie kontrollieren wir jetzt doppelte Ausgaben (double-spends)?
Nach den Regeln gewinnt die Transaktion, die zuerst in der endgültigen Reihenfolge aller Transaktionen auftaucht, wenn zwei Transaktionen entdeckt werden, die dieselbe Münze ausgeben. Die zweite wird durch den Konsensalgorithmus ungültig gemacht.
Wenn es möglich ist, die Reihenfolge zwischen zwei Transaktionen, die eine Münze ausgeben (nach den Eltern-Kind-Beziehungen), festzulegen, lehnen alle Knoten sofort einen solchen Versuch der doppelten Ausgaben ab.
Wenn die Reihenfolge jedoch nicht aus den zwischen zwei solchen Transaktionen vorhandenen Elternbeziehungen erkennbar ist, werden beide in das Register aufgenommen, und wir müssen auf den Konsens und die Reihenfolge zwischen ihnen durch die Order-Anbieter warten. Dann wird die frühere Transaktion bevorzugt, während die zweite ungültig wird.
Obwohl die zweite Transaktion ungültig wird, bleibt sie dennoch im Register, da sie bereits nachfolgende Transaktionen hat, die sich auf sie beziehen und nichts verletzen oder wissen, dass diese Transaktion künftig ungültig wird. Andernfalls müssten wir die Elternbeziehungen zu den gültigen nachfolgenden Transaktionen entfernen, was das Hauptprinzip des Netzwerks verletzen würde – jede gültige Transaktion wird in das Register aufgenommen.
Dies ist eine sehr wichtige Regel, die es dem gesamten System ermöglicht, gegen Zensurversuche widerstandsfähig zu sein.
Stellen Sie sich vor, alle Order-Anbieter kommen überein, eine bestimmte Transaktion zu "zensieren". Sie können sie ignorieren und sie niemals als „Elternteil“ für ihre Transaktionen auswählen, aber das ist nicht genug – diese Transaktion kann immer noch indirekt als Elternteil einer anderen Transaktion erscheinen, die von einem beliebigen Benutzer des Netzwerks ausgegeben wurde, der nicht an der Verschwörung beteiligt ist. Im Laufe der Zeit wird diese Transaktion immer mehr Kinder, Enkel und Urenkel von normalen Benutzern erhalten und sich wie eine Lawine ausbreiten, sodass alle beteiligten Orderanbieter auch diese Transaktionen ignorieren müssen. Letztendlich werden sie die gesamte Netzwerkzensur anwenden müssen, was einem Sabotageakt gleichkommt.
So bleibt DAG zensurresistent, selbst wenn es eine Verschwörung von Orderanbietern gibt, und übertrifft damit die Zensurresistenz von Blockchain, bei der wir nichts tun können, wenn Miner beschließen, eine der Transaktionen nicht einzubeziehen. Das ergibt sich aus der Hauptmerkmale von DAG: Die Teilnahme am Ledger ist völlig unabhängig und ohne Zwischenhändler, und Transaktionen sind unwiderruflich.
Quelle: habr.com
