Σε αυτό το άρθρο, θα σας πω για το DAG (Directed Acyclic Graph) και την εφαρμογή του σε κατανεμημένα λογιστικά βιβλία και θα το συγκρίνουμε με το blockchain.
Το DAG δεν είναι κάτι καινούργιο στον κόσμο των κρυπτονομισμάτων. Μπορεί να το έχετε ακούσει ως λύση σε προβλήματα επεκτασιμότητας του blockchain. Σήμερα όμως δεν θα μιλήσουμε για επεκτασιμότητα, αλλά για αυτό που κάνει τα κρυπτονομίσματα να διαφέρουν από οτιδήποτε άλλο: αποκέντρωση, έλλειψη ενδιάμεσων και αντίσταση στη λογοκρισία.
Θα σας δείξω επίσης ότι η DAG είναι στην πραγματικότητα πιο ανθεκτική στη λογοκρισία και δεν υπάρχουν μεσάζοντες για πρόσβαση στο καθολικό.
Στις blockchains που γνωρίζουμε, οι χρήστες δεν έχουν άμεση πρόσβαση στο ίδιο το καθολικό. Όταν θέλετε να προσθέσετε μια συναλλαγή στο καθολικό, πρέπει να "ζητήσετε" από τον παραγωγό μπλοκ (γνωστός και ως "miner") να το κάνει. Οι εξορύκτες είναι αυτοί που αποφασίζουν ποια συναλλαγή θα προσθέσουν στο επόμενο μπλοκ και ποια όχι. Οι εξορύκτες είναι αυτοί που έχουν αποκλειστική πρόσβαση σε μπλοκ και το δικαίωμα να αποφασίσουν ποια συναλλαγή θα γίνει αποδεκτή για συμπερίληψη στο καθολικό.
Οι ανθρακωρύχοι είναι μεσάζοντες που στέκονται ανάμεσα σε εσάς και το κατανεμημένο καθολικό.
Στην πράξη, συνήθως ένας μικρός αριθμός ομάδων εξόρυξης ελέγχουν συλλογικά περισσότερο από το ήμισυ της υπολογιστικής ισχύος του δικτύου. Για το Bitcoin αυτές είναι τέσσερις ομάδες, για το Ethereum - δύο. Σε περίπτωση συμπαιγνίας, μπορούν να μπλοκάρουν όποιες συναλλαγές θέλουν.
Τα τελευταία χρόνια, έχουν προταθεί πολλές παραλλαγές blockchains, που διαφέρουν ως προς τις αρχές επιλογής παραγωγών μπλοκ. Αλλά οι ίδιοι οι παραγωγοί μπλοκ δεν πάνε πουθενά, εξακολουθούν να «στέκονται στο φράγμα»: κάθε συναλλαγή πρέπει να περνάει από τον παραγωγό μπλοκ, και αν δεν το αποδεχτεί, τότε η συναλλαγή, στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει.
Αυτό είναι ένα αναπόφευκτο πρόβλημα με το blockchain. Και αν θέλουμε να το λύσουμε, πρέπει να αλλάξουμε ριζικά το σχέδιο και να απαλλαγούμε εντελώς από μπλοκ και παραγωγούς μπλοκ. Και αντί να δημιουργήσουμε μια αλυσίδα μπλοκ, θα συνδέσουμε τις ίδιες τις συναλλαγές, συμπεριλαμβανομένων των κατακερματισμών πολλών προηγούμενων σε κάθε συναλλαγή. Ως αποτέλεσμα, παίρνουμε μια δομή γνωστή στα μαθηματικά ως κατευθυνόμενο άκυκλο γράφημα - DAG.
Τώρα όλοι έχουν άμεση πρόσβαση στο μητρώο, χωρίς μεσάζοντες. Όταν θέλετε να προσθέσετε μια συναλλαγή στο καθολικό, απλά την προσθέτετε. Επιλέγετε πολλές μητρικές συναλλαγές, προσθέτετε τα δεδομένα σας, υπογράφετε και στέλνετε τη συναλλαγή σας σε ομοτίμους στο δίκτυο. Ετοιμος. Δεν υπάρχει κανένας να σας εμποδίσει να το κάνετε αυτό, επομένως η συναλλαγή σας βρίσκεται ήδη στο καθολικό.
Αυτός είναι ο πιο αποκεντρωμένος, πιο ανθεκτικός στη λογοκρισία τρόπος για να προσθέσετε συναλλαγές στο καθολικό χωρίς μεσάζοντες. Γιατί απλά ο καθένας προσθέτει τις συναλλαγές του στο μητρώο χωρίς να ζητήσει άδεια από κανέναν.
Τα DAG μπορούν να θεωρηθούν το τρίτο στάδιο στην εξέλιξη των μητρώων. Πρώτα υπήρχαν κεντρικά μητρώα, όπου ένα μέρος έλεγχε την πρόσβαση σε αυτά. Μετά ήρθαν τα blockchain, τα οποία είχαν ήδη αρκετούς ελεγκτές που κατέγραφαν συναλλαγές στο καθολικό. Και τέλος, δεν υπάρχουν καθόλου ελεγκτές στο DAG· οι χρήστες προσθέτουν τις συναλλαγές τους απευθείας.
Τώρα που έχουμε αυτήν την ελευθερία, δεν πρέπει να οδηγεί σε χάος. Πρέπει να έχουμε συμφωνία για την κατάσταση του μητρώου. Και αυτή η συμφωνία, ή συναίνεση, συνήθως σημαίνει συμφωνία σε δύο πράγματα:
- Τι συνέβη?
- Με ποια σειρά συνέβη αυτό;
Μπορούμε εύκολα να απαντήσουμε στην πρώτη ερώτηση: από τη στιγμή που μια σωστά δημιουργημένη συναλλαγή έχει προστεθεί στο καθολικό, έχει πραγματοποιηθεί. Και περίοδος. Οι πληροφορίες σχετικά με αυτό μπορεί να φτάσουν σε όλους τους συμμετέχοντες σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, αλλά τελικά όλοι οι κόμβοι θα λάβουν αυτήν τη συναλλαγή και θα γνωρίζουν ότι συνέβη.
Αν ήταν blockchain, οι εξορύκτες θα αποφάσιζαν τι θα συμβεί. Ό,τι αποφασίσει ο εξορύκτης να συμπεριλάβει σε ένα μπλοκ είναι αυτό που συμβαίνει. Όλα όσα δεν περιλαμβάνει στο μπλοκ δεν γίνονται.
Στα blockchain, οι εξορύκτες λύνουν επίσης ένα δεύτερο πρόβλημα συναίνεσης: την τάξη. Επιτρέπεται να παραγγέλνουν τις συναλλαγές εντός του μπλοκ όπως θέλουν.
Πώς να καθορίσετε τη σειρά των συναλλαγών σε ένα DAG;
Ακριβώς επειδή το γράφημά μας είναι κατευθυνόμενο, έχουμε ήδη κάποια σειρά. Κάθε συναλλαγή αναφέρεται σε μία ή περισσότερες προηγούμενες, μητρικές. Οι γονείς, με τη σειρά τους, αναφέρονται στους γονείς τους κ.ο.κ. Οι γονείς εμφανίζονται προφανώς πριν από τις συναλλαγές παιδιών. Εάν οποιαδήποτε από τις συναλλαγές μπορεί να επιτευχθεί με μεταβάσεις συνδέσμου γονέα-παιδιού, γνωρίζουμε ακριβώς τη σειρά μεταξύ των συναλλαγών σε αυτήν την αλυσίδα συναλλαγών.
Αλλά η σειρά μεταξύ των συναλλαγών δεν μπορεί πάντα να καθοριστεί μόνο από το σχήμα του γραφήματος. Για παράδειγμα, όταν δύο συναλλαγές βρίσκονται σε παράλληλους κλάδους του γραφήματος.
Για την επίλυση της ασάφειας σε τέτοιες περιπτώσεις, βασιζόμαστε στους λεγόμενους παρόχους παραγγελιών. Τους λέμε και «μάρτυρες». Αυτοί είναι απλοί χρήστες των οποίων η αποστολή είναι να στέλνουν συνεχώς συναλλαγές στο δίκτυο με τακτικό τρόπο, δηλ. έτσι ώστε κάθε μία από τις προηγούμενες συναλλαγές τους να είναι προσβάσιμη με μεταβάσεις κατά μήκος των συνδέσμων γονέα-παιδιού. Οι πάροχοι παραγγελιών είναι έμπιστοι χρήστες και ολόκληρο το δίκτυο βασίζεται σε αυτούς για να μην παραβιάζουν αυτόν τον κανόνα. Ωστε να λογικά Εμπιστευτείτε τους, απαιτούμε κάθε πάροχος παραγγελιών να είναι γνωστό (μη ανώνυμο) άτομο ή οργανισμός και να έχει κάτι να χάσει εάν παραβεί τους κανόνες, όπως η φήμη ή η επιχειρηματική δραστηριότητα που βασίζεται στην εμπιστοσύνη.
Οι πάροχοι παραγγελιών επιλέγονται από τους χρήστες και κάθε χρήστης περιλαμβάνει μια λίστα με τους αξιόπιστους παρόχους του σε κάθε συναλλαγή που στέλνει στο δίκτυο. Αυτή η λίστα αποτελείται από 12 παρόχους. Αυτός είναι ένας αρκετά μικρός αριθμός για να επαληθεύσει ένα άτομο την ταυτότητα και τη φήμη καθενός από αυτά και αρκετός για να διασφαλίσει ότι το δίκτυο θα συνεχίσει να λειτουργεί σε περίπτωση αναπόφευκτων προβλημάτων με μια μειοψηφία παρόχων παραγγελιών.
Αυτή η λίστα παρόχων διαφέρει από χρήστη σε χρήστη, αλλά οι λίστες γειτονικών συναλλαγών ενδέχεται να διαφέρουν έως και κατά έναν πάροχο.
Τώρα που έχουμε παρόχους παραγγελιών, μπορούμε να απομονώσουμε τις συναλλαγές τους σε μια DAG και να παραγγέλνουμε όλες τις άλλες συναλλαγές γύρω από την παραγγελία που έχουν δημιουργηθεί από αυτούς. Είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένας τέτοιος αλγόριθμος (βλ. για τεχνικές λεπτομέρειες).
Ωστόσο, η σειρά ολόκληρου του δικτύου δεν μπορεί να προσδιοριστεί άμεσα· χρειαζόμαστε χρόνο για να στείλουν οι πάροχοι παραγγελιών επαρκή αριθμό συναλλαγών τους για να επαληθεύσουν την τελική παραγγελία των προηγούμενων συναλλαγών.
Και, δεδομένου ότι η σειρά καθορίζεται μόνο από τις θέσεις των συναλλαγών των παρόχων στο DAG, όλοι οι κόμβοι του δικτύου αργά ή γρήγορα θα λάβουν όλες τις συναλλαγές και θα καταλήξουν στο ίδιο συμπέρασμα σχετικά με τη σειρά των συναλλαγών.
Άρα, έχουμε συμφωνία για το τι θεωρούμε ότι έχει συμβεί: οποιαδήποτε συναλλαγή που καταλήγει στο DAG συνέβη. Έχουμε επίσης συμφωνία σχετικά με τη σειρά των γεγονότων: αυτό είτε είναι εμφανές από τις σχέσεις των συναλλαγών είτε συνάγεται από τη σειρά των συναλλαγών που αποστέλλονται από τους παρόχους παραγγελιών. Άρα έχουμε συναίνεση.
Έχουμε αυτήν την έκδοση συναίνεσης στο Obyte. Παρόλο που η πρόσβαση στο καθολικό της Obyte είναι εντελώς αποκεντρωμένη, η συναίνεση σχετικά με τη σειρά των συναλλαγών εξακολουθεί να είναι συγκεντρωμένη, επειδή 10 στους 12 παρόχους ελέγχονται από τον δημιουργό (Anton Churyumov) και μόνο δύο από αυτούς είναι ανεξάρτητοι. Αναζητούμε υποψήφιους πρόθυμους να γίνουν ένας από τους ανεξάρτητους παρόχους παραγγελιών για να μας βοηθήσουν να αποκεντρώσουμε την παραγγελία του καθολικού.
Πρόσφατα, ένας τρίτος ανεξάρτητος υποψήφιος εμφανίστηκε πρόθυμος να εγκαταστήσει και να διατηρήσει έναν κόμβο παροχής παραγγελιών - το Πανεπιστήμιο Λευκωσίας.
Τώρα πώς ελέγχουμε τις διπλές δαπάνες;
Σύμφωνα με τους κανόνες, αν βρεθούν δύο συναλλαγές να ξοδεύουν το ίδιο νόμισμα, η συναλλαγή που έρχεται πρώτη στην τελική σειρά όλων των συναλλαγών κερδίζει. Το δεύτερο ακυρώνεται από τον αλγόριθμο συναίνεσης.
Εάν είναι δυνατό να δημιουργηθεί τάξη μεταξύ δύο συναλλαγών που ξοδεύουν το ίδιο νόμισμα (μέσω των συνδέσεων γονέα-παιδιού), τότε όλοι οι κόμβοι απορρίπτουν αμέσως μια τέτοια προσπάθεια διπλασιασμού των δαπανών.
Σε περίπτωση που η παραγγελία δεν είναι ορατή από τις μητρικές σχέσεις μεταξύ δύο τέτοιων συναλλαγών, γίνονται δεκτές και οι δύο στο καθολικό και θα πρέπει να περιμένουμε τη συναίνεση και την καθιέρωση της παραγγελίας μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τους παρόχους παραγγελιών. Τότε η προηγούμενη συναλλαγή θα κερδίσει και η δεύτερη θα καταστεί άκυρη.
Παρόλο που η δεύτερη συναλλαγή καθίσταται άκυρη, εξακολουθεί να παραμένει στο μητρώο επειδή έχει ήδη μεταγενέστερες συναλλαγές που αναφέρονται σε αυτήν, οι οποίες δεν παραβίαζαν τίποτα και δεν γνώριζαν ότι αυτή η συναλλαγή θα καθιστούσε άκυρη στο μέλλον. Διαφορετικά, θα πρέπει να αφαιρέσουμε τη μητρική των καλών επόμενων συναλλαγών, κάτι που θα παραβίαζε την κύρια αρχή του δικτύου - κάθε σωστή συναλλαγή γίνεται αποδεκτή στο καθολικό.
Αυτός είναι ένας πολύ σημαντικός κανόνας που επιτρέπει σε ολόκληρο το σύστημα να είναι ανθεκτικό στις προσπάθειες λογοκρισίας.
Ας φανταστούμε ότι όλοι οι πάροχοι παραγγελιών συνεργάζονται σε μια προσπάθεια να «λογοκρίνουν» μια συγκεκριμένη συναλλαγή. Μπορούν να το αγνοήσουν και να μην το επιλέξουν ποτέ ως "γονικό" για τις συναλλαγές τους, αλλά αυτό δεν αρκεί, η συναλλαγή μπορεί να συμπεριληφθεί έμμεσα ως γονέας κάποιας άλλης συναλλαγής που έχει εκδοθεί από οποιονδήποτε χρήστη στο δίκτυο που δεν συμπαιγνιάζει. Με την πάροδο του χρόνου, μια τέτοια συναλλαγή θα δέχεται όλο και περισσότερα παιδιά, εγγόνια και δισέγγονα από απλούς χρήστες, που θα μεγαλώνουν σαν χιονόμπαλα και όλοι οι συμφωνημένοι πάροχοι παραγγελιών θα πρέπει να αγνοήσουν και αυτές τις συναλλαγές. Τελικά, θα πρέπει να λογοκρίνουν ολόκληρο το δίκτυο, κάτι που ισοδυναμεί με δολιοφθορά.
Με αυτόν τον τρόπο, το DAG παραμένει ανθεκτικό στη λογοκρισία ακόμη και αν υπάρχει συμπαιγνία μεταξύ των παρόχων παραγγελιών, ξεπερνώντας έτσι το ανθεκτικό στη λογοκρισία blockchain στο οποίο δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτα εάν οι εξορύκτες αποφασίσουν να μην συμπεριλάβουν καμία από τις συναλλαγές. Και αυτό προκύπτει από την κύρια ιδιότητα της DAG: η συμμετοχή στο μητρώο είναι απολύτως ανεξάρτητη και χωρίς μεσάζοντες και οι συναλλαγές είναι μη αναστρέψιμες.
Πηγή: www.habr.com