Що таке протокол Stellar Consensus мережі Pi?

Пі МережаАвтора Протокол зоряного консенсусу була темою, яку висвітлювали багато публікацій у минулому. Однак, чи багато хто досі найкраще розуміє, що це насправді означає, враховуючи, що деякі піонери розглядають це як механізм консенсусу блокчейну протоколу? Коротка відповідь полягає в тому, що Pi Network не використовує власну нову систему консенсусу. 

Його блокчейн використовує адаптовану версію протоколу Stellar Consensus Protocol (SCP), яка базується на формально визначеній моделі під назвою Федеративна візантійська угода (FBA)Довша та важливіша відповідь полягає в тому, як працює SCP, чим він відрізняється від Proof-of-Work та Proof-of-Stake, і як Pi Network модифікує його для підтримки мережі, орієнтованої на мобільні пристрої та ідентифікацію.

У цій статті пояснюється технологія, починаючи з перших принципів. Вона зосереджена на тому, як досягається консенсус, які гарантії надає SCP та де реалізація Pi Network відрізняється від оригінального дизайну Stellar. Як завжди, метою є уточнення механіки, а не просування результатів чи спекуляції щодо її значення для... Блокчейн Pi у 2026 році і за його межами.

Основи Протоколу зоряного консенсусу та Федеративної Візантійської угоди

Як ми вже встановили, механізм консенсусу Pi Network базується на SCP блокчейну Stellar, представленому у 2015 році. SCP був розроблений вченим-комп'ютерником зі Стенфорда. Девід Мазьєр та впроваджено на зоряний мережа. Замість того, щоб покладатися на майнінг чи економічні ставки, SCP використовує угоду між вузлами, яка чітко визначає, кому вони довіряють.

В основі SCP лежить FBA (функція кворуму). Традиційні візантійські системи відмовостійкості, такі як PBFT, припускають фіксований список валідаторів. Це припущення обмежує відкритість і ускладнює глобальну участь. FBA скасовує вимогу фіксованого членства. Кожен вузол незалежно вибирає власні кворумні фрагменти, які є підмножинами інших вузлів, які він вважає достатніми для досягнення згоди. Кворум – це набір вузлів, де кожен учасник має принаймні один кворумний фрагмент, що повністю міститься в цьому наборі. 

Консенсус виникає, коли ці сегменти перетинаються достатньо, щоб утворити кворуми. Безпека залежить від перетину кворумів, тобто будь-які два кворуми повинні мати спільний принаймні один чесний вузол. Активність залежить від здатності мережі формувати кворуми, навіть коли деякі вузли виходять з ладу.

Ця модель дозволяє відкриту участь, водночас допускаючи візантійські помилки. На практиці SCP може обробляти довільну поведінку з помилками, якщо кворумний перетин зберігається після видалення несправних вузлів.

Основні принципи FBA та SCP

Федеративна Візантійська Угода узагальнює класичну Візантійську відмовостійкість без припущення фіксованого набору валідаторів. Кожен вузол визначає довіру локально, а не успадковує її від глобального правила.

По-перше, це розподіл кворумуВузли самі вирішують, від яких інших вузлів вони покладаються. Ці зрізи не є однаковими по всій мережі. Вони відображають соціальну, організаційну чи операційну довіру.

Відкрийте для себе перспективні проекти...

Перспективні проекти...

(Реклама)

Стаття продовжується...

Друге - це перетин кворумуЩоб протокол був безпечним, усі кворуми, які можуть утворитися, повинні перетинатися, навіть після видалення несправних вузлів. Якщо перетин не вдається, мережа ризикує прийняти суперечливі рішення.

Третє - це концепція неушкоджених та забруднених вузлівНеушкоджені вузли – це ті, які все ще можуть функціонувати належним чином після видалення несправних вузлів. Пошкоджені вузли технічно є справними, але їхній прогрес залежить від несправних вузлів і тому втрачає життєздатність.

Четверте одноразові набориФормальна модель SCP визначає набори вузлів, які можна видалити, зберігаючи при цьому кворумний перетин та доступність. Це дозволяє протоколу точно міркувати про толерантність до відмов без жорсткого числового порогу.

Разом ці властивості забезпечують SCP те, що його розробники називають оптимальною безпекою. Узгодження гарантується завжди, коли це теоретично можливо в умовах асинхронної мережі.

Як SCP досягає консенсусу

SCP досягає угоди у дві окремі фази для кожного слоту, де слот представляє блок або набір транзакцій.

Фаза висування кандидата вибирає значення-кандидат. Вузли висувають набори транзакцій за допомогою федеративного голосування. Щоб уникнути хаосу, висування пріоритетів визначається за допомогою криптографічних хеш-функцій. З часом неушкоджені вузли сходяться до одного й того ж складеного значення, зазвичай об'єднання дійсних транзакцій.

Після того, як висування кандидатур сходить на один рівень, протокол переходить до фази голосування. Тут вузли голосують за бюлетені, визначені як лічильник та значення. Лічильник збільшується, якщо прогрес зупиняється. Вузли проходять етапи підготовки, фіксації та екстерналізації. Значення екстерналізується, коли його підтверджує кворум, що робить рішення остаточним.

Усі повідомлення підписуються криптографічними ключами. Хеш-функції використовуються як для визначення пріоритетів, так і для об'єднання значень. Ці механізми запобігають підробці та атакам повторного відтворення.

У виробничих мережах SCP зазвичай досягає завершеності протягом 3-5 секунд. Немає ймовірнісного вікна розрахунку, як у Proof-of-Work. Після екстерналізації значення його не можна скасувати, не порушуючи кворумного перетину.

Порівняння з іншими механізмами консенсусу

SCP принципово відрізняється від Proof of Work та Proof of Stake.

Підтвердження роботи спирається на обчислювальну потужність і припускає, що більшість хеш-потужності є чесною. Остаточність є ймовірнісною, а споживання енергії високе.

Доказ долі спирається на економічну зацікавленість. Угода залежить від припущень щодо раціональної поведінки та розподілу капіталу.

На відміну від цього, SCP спирається на чіткі довірчі відносини. Він не витрачає енергію та не зважує вплив розміром ставки. Відмовостійкість визначається структурою кворуму, а не володінням токенами. Це робить SCP придатним для мереж, які надають пріоритет низькій затримці та передбачуваній кінцевості.

Як мережа Pi адаптує SCP

Мережа Pi не винайшла нового протоколу консенсусу. Вона адаптує SCP для підтримки великої кількості окремих користувачів, а не невеликої групи інституційних валідаторів. Проєкт базується на відкритому коді Stellar, водночас змінюючи спосіб встановлення довіри та винагородження участі.

Найбільш помітною адаптацією є використання кіл безпеки. Користувачам рекомендується додавати від трьох до п'яти довірених контактів. Ці кола об'єднуються в глобальний граф довіри. Вузли використовують цей граф для формування конфігурації своїх кворумних сегментів.

Мета полягає в тому, щоб закріпити довіру в реальних людських стосунках, а не в інституціях. Перевірка особи через процеси «знай свого клієнта» допомагає зменшити кількість атак Сивілли. У цій моделі довіра випливає від перевірених осіб через соціальні зв'язки.

Мережа Pi також визначає кілька ролей учасників. Піонери – це звичайні користувачі програми, які щодня реєструються. Учасники зміцнюють графік довіри, додаючи контакти. Посли залучають нових користувачів. Вузли запускають програмне забезпечення SCP на настільних комп'ютерах або ноутбуках і безпосередньо беруть участь у консенсусі. Деякі вузли працюють з відкритими портами та вищою доступністю, що збільшує їхній вплив на формування кворуму.

Майнінг у мережі Pi Network не є майнінгом у сенсі доказу роботи. Це запланований процес розподілу, координований SCP. Винагороди розподіляються на основі ролі, активності, часу безвідмовної роботи та внесків довіри. Немає пулів майнінгу та конкурентних обчислень.

Обробка та продуктивність транзакцій

Транзакції в мережі Pi надсилаються через мобільні додатки та пересилаються вузлам. Вузли перевіряють підписи та історію транзакцій, перш ніж включити транзакції до наборів номінацій.

Консенсусні повідомлення є легкими та обмінюються ними через стандартну мережу. Блоки створюються приблизно кожні п'ять секунд. Ранні мережеві цілі коливалися від сотень до кількох тисяч транзакцій на секунду, залежно від участі вузла та накладних витрат на повідомлення.

Комісії за транзакції переважно слугують механізмом визначення пріоритетів, а не джерелом доходу. Ефективність протоколу полягає у відсутності майнінгу та невеликих розмірах повідомлень, необхідних для федеративного голосування.

Властивості та гарантії безпеки

З технічної точки зору, мережа Pi успадковує основні гарантії безпеки SCP. До них належать детермінована остаточність, стійкість до візантійських помилок при кворумному перетині та криптографічну цілісність повідомлень.

Додатковий соціальний рівень вводить нові компроміси. Кола безпеки та процеси KYC можуть зменшити поширеність фальшивих облікових записів, але вони також створюють залежність від систем верифікації та структури графа довіри. Якщо довіра стає надмірно централізованою або якщо багато користувачів покладаються на невеликий набір вузлів, кворумний перетин може бути ослаблений.

Сам SCP не вимагає глобальної чи однорідної довіри. Його безпека залежить від конфігураційних рішень, зроблених операторами вузлів. Це покладає відповідальність на мережу за заохочення різноманітних та добре пов'язаних сегментів.

Обмеження та критика

Декілька критичних зауважень щодо впровадження консенсусу в мережі Pi зосереджені на децентралізації та масштабі.

На ранніх етапах обмежена кількість основних вузлів відігравала значну роль у підтримці кворумного перетину. Це створює враження централізованого контролю, навіть якщо базовий протокол підтримує децентралізацію.

Масштабованість – ще одна проблема. Зі зростанням кількості вузлів зростає складність повідомлень. SCP було доведено у робочому середовищі Stellar, але акцент Pi Network на окремо керованих вузлах вносить мінливість у час безвідмовної роботи та підключення.

Висновок

Використання Pi Network протоколу Stellar Consensus є спробою застосувати добре вивчену модель консенсусу до масового ринку, орієнтованого на мобільні пристрої. SCP забезпечує швидку остаточність, низьке енергоспоживання та формальні гарантії безпеки через Федеративну Візантійську Угоду. Pi Network розширює цю структуру, вбудовуючи соціальну довіру та перевірку особи у формування кворуму та розподіл винагород.

Результатом є система, яка надає пріоритет доступності та участі людини, спираючись на усталені консенсусні дослідження. Її сильні та слабкі сторони кореняться не в неперевіреній криптографії, а у виборі конфігурації, мережевих стимулах та управлінні. Розуміння цих механізмів є важливим для оцінки мережі Pi з технічних міркувань, а не на основі спекуляцій чи маркетингових наративів.

джерела:

• PI 2021 Біла книгаУвімкнення майнінгу на мобільних телефонах
• Протокол Stellar ConsensusФедеративна модель для консенсусу на рівні Інтернету
• Зоряний веб-сайт: Механізм підтвердження згоди SCP
• Емерджентний розумЩо таке Федеративна Візантійська угода