ブロックチェーンから DAG へ: 仲介業者の排除

この記事では、DAG (有向非巡回グラフ) と分散台帳におけるその応用について説明し、ブロックチェーンと比較します。

DAG は、暗号通貨の世界では新しいものではありません。 ブロックチェーンのスケーラビリティ問題の解決策として聞いたことがあるかもしれません。 しかし、今日私たちはスケーラビリティについてではなく、仮想通貨が他のものと異なる点、つまり分散化、仲介者の欠如、検閲への耐性について話します。



また、DAG は実際には検閲に対してより耐性があり、台帳にアクセスするための仲介者が存在しないことも示します。

私たちがよく知っているブロックチェーンでは、ユーザーは台帳自体に直接アクセスできません。 台帳にトランザクションを追加したい場合は、ブロックプロデューサー (別名「マイナー」) にそれを「依頼」する必要があります。 どのトランザクションを次のブロックに追加するか、どのトランザクションを追加しないかを決定するのはマイナーです。 ブロックへの排他的アクセスを持ち、誰のトランザクションを台帳に含めるかを決定する権利を持つのはマイナーです。

マイナーはあなたと分散台帳の間に立つ仲介者です。

実際には、通常、少数のマイナー プールがネットワークの計算能力の半分以上を集合的に制御します。 ビットコインの場合は XNUMX つのプール、イーサリアムの場合は XNUMX つのプールです。 彼らが共謀すれば、望むあらゆる取引をブロックすることができます。

過去数年間にわたって、ブロックプロデューサーを選択する原則が異なる、ブロックチェーンの多くのバリエーションが提案されてきました。 しかし、ブロックプロデューサー自体はどこにも行かず、依然として「障壁に立っている」ままです。すべてのトランザクションはブロックプロデューサーを通過する必要があり、ブロックプロデューサーがそれを受け入れない場合、トランザクションは実際には存在しません。

これはブロックチェーンでは避けられない問題です。 それを解決したい場合は、設計を根本的に変更し、ブロックとブロックプロデューサーを完全に削除する必要があります。 そして、ブロックのチェーンを構築する代わりに、各トランザクション内の以前のいくつかのハッシュを含むトランザクション自体を接続します。 その結果、数学で有向非巡回グラフ (DAG) として知られる構造が得られます。

これで、誰もが仲介者なしでレジストリに直接アクセスできるようになりました。 トランザクションを台帳に追加する場合は、それを追加するだけです。 いくつかの親トランザクションを選択し、データを追加し、トランザクションに署名してネットワーク上のピアに送信します。 準備ができて。 これを止める人は誰もいないので、あなたの取引はすでに台帳に記録されています。

これは、仲介者を介さずに台帳にトランザクションを追加するための、最も分散化され、最も検閲に強い方法です。 なぜなら、誰もが誰の許可も求めずに自分のトランザクションをレジストリに追加するだけだからです。

DAG は、レジストリの進化における第 XNUMX 段階と考えることができます。 まず、一元化されたレジストリがあり、一方の当事者がレジストリへのアクセスを制御していました。 その後、台帳に取引を記録する複数の管理者がすでに存在するブロックチェーンが登場しました。 そして最後に、DAG にはコントローラーがまったくなく、ユーザーがトランザクションを直接追加します。

私たちにはこの自由があるので、それが混乱を招くことはないはずです。 レジストリの状態について合意する必要があります。 そして、この合意、またはコンセンサスは、通常、次の XNUMX つのことについての合意を意味します。

1. 何が起こったのか？
2. どのような順序でこれが起こったのでしょうか？

最初の質問には簡単に答えることができます。正しく作成されたトランザクションが台帳に追加されると、トランザクションは発生したことになります。 そして期間。 これに関する情報は、さまざまなタイミングですべての参加者に届く可能性がありますが、最終的にはすべてのノードがこのトランザクションを受信し、それが発生したことを知ることになります。

それがブロックチェーンであれば、何が起こるかはマイナーが決めることになるでしょう。 マイナーがブロックに含めることを決定したものは何でも起こります。 彼がブロックに含めないことはすべて起こりません。

ブロックチェーンでは、マイナーはコンセンサスに関する XNUMX 番目の問題、つまり順序​​も解決します。 彼らは、ブロック内のトランザクションを必要に応じて順序付けることができます。

DAG 内のトランザクションの順序を決定するにはどうすればよいですか?

グラフに方向性があるというだけで、すでにある程度の秩序が得られています。 各トランザクションは、XNUMX つ以上の以前の親トランザクションを参照します。 親は自分の両親を指します。 親は明らかに子のトランザクションの前に現れます。 いずれかのトランザクションが親子リンク遷移によって到達できる場合、そのトランザクション チェーン内のトランザクション間の順序が正確にわかります。

ただし、トランザクション間の順序は、グラフの形状だけから常に決定できるわけではありません。 たとえば、XNUMX つのトランザクションがグラフの並列分岐にある場合です。

このような場合のあいまいさを解決するために、いわゆる注文プロバイダーに依存します。 私たちは彼らを「証人」とも呼びます。 これらは通常のユーザーであり、その任務はトランザクションを常に秩序ある方法でネットワークに送信することです。 そのため、親子リンクに沿った遷移によって以前の各トランザクションに到達できるようになります。 注文プロバイダーは信頼できるユーザーであり、ネットワーク全体がこのルールに違反しないことを信頼しています。 するために 合理的に 彼らを信頼していただくために、各注文プロバイダーは既知の (匿名ではない) 個人または組織であること、また評判や信頼に基づくビジネスなど、ルールに違反した場合に何かを失うことを要求しています。

注文プロバイダーはユーザーによって選択され、各ユーザーはネットワークに送信するすべてのトランザクションに信頼できるプロバイダーのリストを含めます。 このリストは 12 のプロバイダーで構成されています。 これは、個人が各注文者の身元と評判を確認するには十分な数であり、少数の注文プロバイダーで避けられない問題が発生した場合でもネットワークが動作し続けることを保証するには十分です。

このプロバイダーのリストはユーザーごとに異なりますが、隣接するトランザクションのリストは最大 XNUMX つのプロバイダーによって異なる場合があります。

注文プロバイダーができたので、そのトランザクションを DAG に分離し、それらが作成した注文に基づいて他のすべてのトランザクションを注文できます。 このようなアルゴリズムを作成することは可能です (「. オバイトのホワイトペーパー 技術的な詳細については)。

しかし、ネットワーク全体の順序を即座に決定することはできません。注文プロバイダーが過去のトランザクションの最終的な順序を確認するために十分な数のトランザクションを送信するのに時間が必要です。

また、順序は DAG 内のプロバイダーのトランザクションの位置によってのみ決定されるため、ネットワーク上のすべてのノードは遅かれ早かれすべてのトランザクションを受信し、トランザクションの順序に関して同じ結論に達します。

したがって、何が起こったと考えるかについては合意があります。つまり、DAG に到達するトランザクションはすべて発生したということです。 また、イベントの順序についても合意しています。これは、トランザクションの関係から明らかであるか、注文プロバイダーによって送信されたトランザクションの順序から推測されます。 したがって、私たちはコンセンサスを持っています。

Obyte にはこのバージョンのコンセンサスがあります。 Obyte 台帳へのアクセスは完全に分散化されていますが、トランザクションの順序に関するコンセンサスは依然として集中化されています。 10 プロバイダーのうち 12 プロバイダーは作成者 (Anton Churyomov) によって管理されており、そのうち独立したプロバイダーは XNUMX つだけです。 私たちは、台帳の注文の分散化を支援する独立した注文プロバイダーの XNUMX つになる意欲のある候補者を探しています。

最近、オーダー プロバイダー ノードの設置と維持に意欲を示す XNUMX 番目の独立した候補者、ニコシア大学が現れました。

では、二重支出をどのようにコントロールすればよいのでしょうか?

ルールによれば、XNUMX つのトランザクションが同じコインを使用していることが判明した場合、すべてのトランザクションの最後の順序で最初に来たトランザクションが勝ちとなります。 XNUMX 番目のものはコンセンサス アルゴリズムによって無効になります。

同じコインを使用する XNUMX つのトランザクション間で (親子接続を通じて) 順序を確立できる場合、すべてのノードはそのような二重支払いの試みを即座に拒否します。

このような XNUMX つのトランザクション間の親関係から注文が表示されない場合、それらは両方とも台帳に受け入れられ、注文プロバイダーを使用してトランザクション間の合意と注文の確立を待つ必要があります。 その場合、前のトランザクションが勝ちとなり、XNUMX 番目のトランザクションは無効になります。

XNUMX 番目のトランザクションが無効になっても、それを参照する後続のトランザクションがすでに存在しており、何も違反しておらず、このトランザクションが将来無効になることを認識していなかったために、トランザクションはレジストリに残ります。 そうしないと、後続の適切なトランザクションの親を削除する必要があり、これは、正しいトランザクションが台帳に受け入れられるというネットワークの主原則に違反することになります。

これは、システム全体が検閲の試みに耐えられるようにする非常に重要なルールです。 

すべての注文プロバイダーが共謀して、XNUMX つの特定の取引を「検閲」しようとしていると想像してみましょう。 彼らはそれを無視し、トランザクションの「親」として決して選択することはできませんが、それだけでは十分ではなく、トランザクションは、共謀していないネットワーク上の任意のユーザーによって発行された他のトランザクションの親として間接的に含まれる可能性があります。 時間が経つにつれて、そのような取引は一般ユーザーからますます多くの子、孫、ひ孫を受け取り、雪だるま式に増加し、すべての合意された注文プロバイダーもこれらの取引を無視しなければならなくなるでしょう。 最終的にはネットワーク全体を検閲しなければならなくなるが、これは妨害行為に等しい。

このようにして、たとえ注文プロバイダー間に共謀があったとしても、DAG は検閲耐性を維持するため、マイナーがトランザクションを含めないと決定した場合には何もできないという検閲耐性ブロックチェーンを超えます。 これは、DAG の主な特性から導かれます。つまり、レジストリへの参加は完全に独立しており、仲介者は存在せず、トランザクションは元に戻せません。

出所： habr.com