Sou un desenvolupador de blockchain que intenta trobar solucions per a problemes d’escala i rendiment de blockchain? És possible que cerqueu informació sobre la distribució de blockchain. En aquest article explico què és la distribució de blockchain.
La cadena de blocs descentralitzada i el seu valor
La prometedora tecnologia blockchain ha agafat el món per les seves dues promeses centrals:
- Descentralització;
- Disc immutable.
La descentralització permet crear models de negoci completament nous, per exemple:
- La xarxa de pagaments descentralitzats de Bitcoin queda completament fora del control dels governs i dels bancs centrals i la gent pot enviar pagaments de Bitcoin a través d’una xarxa ‘Peer-to-Peer’ (P2P).
- Molts projectes de blockchain i criptografia han construït les seves fitxes criptogràfiques sobre la plataforma blockchain Ethreum i tenen la intenció de pertorbar l’economia centralitzada. Per exemple, Storj és una xarxa d’emmagatzematge en núvol descentralitzada que un dia podria alterar gegants de la informàtica en núvol com Amazon, Google, Microsoft, IBM.
El registre immutable de blockchain proporciona a la gent la seguretat que els seus registres de transaccions són a prova de manipulacions i això genera confiança en el sistema. No obstant això, a l’efecte d’aquest article, em centraré en l’aspecte de la descentralització d’aquesta tecnologia.
Com s’implementa una cadena de blocs descentralitzada?
El concepte principal darrere d’una cadena de blocs descentralitzada és una xarxa P2P. Els “nodes”, és a dir, els equips d’aquesta xarxa, tenen tota la informació present a la cadena de blocs, per tant, cada node és un llibre major de totes les transaccions. Per tant, també anomenem blockchain la “tecnologia de llibres distribuïts”.
Com podeu veure, no hi ha cap administrador central en aquesta xarxa P2P, per tant ningú no pot censurar ni intermediar. Per tant, la tecnologia blockchain elimina els intermediaris. Això permet transaccions entre iguals, cosa que va permetre molts nous models de negoci després que el projecte Ethereum introduís el concepte “Contracte intel·ligent”.
A més, considereu l’avantatge que la xarxa té contra els pirates informàtics. Els pirates informàtics gaudeixen d’un avantatge quan poden explotar un ‘punt únic d’error’. Un servidor centralitzat és el destí preferit dels pirates informàtics. No obstant això, a la cadena de blocs, hi ha molts nodes i tots tenen el llibre major de transaccions!
Fins i tot si els pirates informàtics prenen un node, sempre n’hi ha d’altres i els pirates informàtics no poden segrestar-los. A més, en aquesta xarxa distribuïda, els pirates informàtics no poden realitzar un atac del 51%. Aquests atacs consisteixen a captar la majoria de la potència informàtica a la xarxa. Quants equips superaran els pirates informàtics?
La descentralització fa que el blockchain sigui molt segur. Les funcions de resum criptogràfic, el xifratge de dades de clau pública de clau privada i l’algorisme de consens s’afegeixen a la seguretat.
Cap atacant cibernètic no ha piratejat mai una cadena de blocs descentralitzada pública sense permís. Els incidents de pirateria informàtica de criptomonedes que se n’ha parlat són exemples d’atacs pirates que ataquen servidors centralitzats d’intercanvis de criptografia.
Fins i tot el pirateig Ethereum DAO no podia orientar-se a la xarxa blockchain. Només es va fer servir una escletxa al codi de contracte intel·ligent Ethereum DAO que s’executa a la part superior de la cadena de blocs Ethereum. Llegiu-ne més a la secció “Guia per a principiants: què és Ethereum Classic?”.
Els costos de la xarxa descentralitzada de blockchain
Abans d’explicar què és la distribució de blockchain, he d’explicar el context en què la idea va aparèixer fins i tot a la ment dels desenvolupadors de blockchain. Heu vist els avantatges de la xarxa descentralitzada de blockchain, però també té un cost.
Les xarxes blockchain més famoses, per exemple, Bitcoin i Ethereum, utilitzen un algorisme de consens anomenat “Prova del treball” (POW). Requereix que tots els nodes participin en el procés de validació de transaccions. Llegiu-ne més a “PoW vs. PoS: una comparació entre dos algorismes de consens de blockchain “.
Això requereix que cada node processi totes les sol·licituds de validació de transaccions, per tant, cada node ha d’emmagatzemar totes les transaccions. Bitcoin, Ethereum i xarxes de blockchain similars populars creixen cada dia, amb més usuaris i transaccions. Això significa que els nodes hauran d’emmagatzemar un nombre creixent de transaccions.
Quan un usuari nou executa un node complet de Bitcoin, la “Descàrrega inicial del bloc” (IBD) pot trigar uns quants dies. Llegiu aquest fil de discussió de Bitcoin StackExchange per veure el temps que requereix aquesta operació.
A més, totes les operacions de validació de transaccions en aquestes xarxes de cadenes de blocs són seqüencials, és a dir, la validació de transaccions per a diversos blocs no pot continuar simultàniament. Com que cada node ha de participar en la validació, la xarxa blockchain només serà tan ràpida com el node més lent!
Tot i que aquest requisit de tots els nodes que emmagatzemen totes les transaccions protegeix les xarxes de cadenes de blocs públiques, també va fer que aquestes xarxes fossin menys escalables. Els desenvolupadors de blockchain van començar a pensar alternatives a causa d’aquest problema.
La distribució de bases de dades va donar lloc al concepte de distribució de cadenes de blocs
El concepte de sharding es va originar en la tecnologia de gestió de bases de dades i la paraula “Fragment” significa “una petita part del tot”. És el particionament d’una gran base de dades en parts més petites, que es poden emmagatzemar en diferents instàncies del servidor.
Hi ha mecanismes d’indexació de fragments i, segons la consulta de la base de dades, el sistema obté les dades del ‘fragment’ adequat. Fa que les bases de dades siguin més performants i escalables. Llegiu més informació sobre la distribució de bases de dades a aquesta definició TechTarget de sharding.
Llavors, què és la distribució de blockchain? Seguint de prop el concepte de distribució de bases de dades, la base de dades blockchain es divideix en particions horitzontals. Un grup de nodes manté una partició d’aquest tipus, mentre que un altre grup de nodes manté una altra fragmentació.
Això elimina la necessitat que tots els nodes emmagatzemin tota la base de dades de blockchain. Amb aquesta disposició, els nodes encara més lents poden funcionar més ràpidament, ja que no necessiten carregar tot el llibre major. Això millorarà l’escalabilitat de les xarxes.
El fragmentació requereix un mecanisme de consens de blockchain diferent
A hores d’ara, podeu veure que si implementeu la distribució de blockchain, els nodes ja no podran veure tota la base de dades de blockchain. Com funcionarà llavors l’algorisme de consens POW? Requereix que tots els nodes participin en la validació de transaccions i ara els nodes ni tan sols poden veure tot el llibre major de la cadena de blocs!
La distribució de blockchain requereix un algorisme de consens de blockchain diferent, anomenat “Prova de joc” (PoS). En aquest algorisme, alguns nodes juguen les seves pròpies fitxes criptogràfiques i assumeixen la responsabilitat de la validació de transaccions.
Com més aparença tingui un node i més llarga sigui la durada de l’aposta, major serà la probabilitat que aquest node tingui la responsabilitat de validació de transaccions. Els anomenem “Stakers”.
Atès que la implementació del sharding exclou l’algorisme POW per a la validació de transaccions, la xarxa ha d’identificar “Stakers” per a cada fragment que validi les transaccions. Per tant, per implementar el sharding, una xarxa blockchain ha d’utilitzar l’algorisme PoS.
Desavantatges de la distribució de blockchain
Una discussió sobre què és la distribució de blockchain serà incompleta sense discutir-ne els desavantatges. Tingueu en compte que el concepte de compartició de bases de dades no és precisament fàcil!
Cal que tingueu molt bons experts en bases de dades al vostre equip de projecte, que puguin planificar una estratègia d’indexació molt bona per als vostres fragments de base de dades. Tot i que d’una manera diferent, heu de planificar molt bé el repartiment del vostre llibre major de blockchain.
De tant en tant també podeu escoltar que el sharding pot millorar l’escalabilitat de la xarxa blockchain, però a costa de la seguretat. Tot i això, heu de tenir en compte què és la distribució de blockchain: només és una tècnica de partició. Per si mateix, el particionament d’una base de dades no pot reduir la seguretat d’una base de dades.
En realitat, l’algorisme PoS és el que proporciona una seguretat menys descentralitzada i no una divisió. Si un hacker compra moltes fitxes criptogràfiques i les participa, és probable que sigui un apostador molt preferit. A continuació, pot manipular transaccions.
No obstant això, la dinàmica econòmica natural proporciona una assegurança contra ella. Qualsevol persona que compri massa fitxes criptogràfiques cridarà molta atenció i augmentarà el preu. A més dels focus, l’hacker haurà de gastar cada vegada més diners per manipular eventualment les transaccions.
A més, el protocol ‘Casper’ proposat per a la transició planificada d’Ethereums a l’algorisme PoS té previst assignar estacadors de manera aleatòria. D’aquesta manera es reduirà la probabilitat que un participant maliciós manipuli les transaccions. El protocol Casper també proposa bloquejar la quantitat aposta i confiscar-la per a jugadors maliciosos, que mai no tindran l’oportunitat d’apostar.
La distribució de blockchain és un concepte relativament nou. El Projecte de monedes SHARD l’utilitza. Hem de veure com evoluciona la tecnologia i si afegeix un valor sostenible a l’escalabilitat i el rendiment de la cadena de blocs.