Kaj je dokončnost v blockchainu in zakaj je pomembna?

Razumevanje dokončnosti v blockchainu

Dokončnost v blockchainu se nanaša na nespremenljivo potrditev transakcije ali bloka transakcij.

V običajnih finančnih sistemih transakcije, ko je potrjena, ni več mogoče razveljaviti. Podobno doseganje dokončnosti v omrežju blockchain zagotavlja, da je transakcija trajna in je ni mogoče spreminjati, potem ko je bila dodana v blockchain. Da bi bila veriga blokov varna in pristna, je ta koncept ključnega pomena.

Dokončnost je dosežena z uporabo soglasja v omrežju blockchain. Različna omrežja blockchain uporabljajo različne algoritme soglasja, od katerih ima vsak edinstveno metodo potrjevanja transakcij in zagotavljanja dokončnosti, kot so dokaz o delu (PoW), dokaz o deležu (PoS) ali praktična bizantinska toleranca napak.

Vrste dokončnosti v blockchainu

Dokončnost v blockchainu je lahko verjetnostna, ekonomska, takojšnja, brezpogojna ali povezana s celotnim stanjem blockchaina.

V verigi blokov obstajajo različne vrste dokončnosti, od katerih vsaka opisuje določeno stopnjo gotovosti in nepreklicnosti v zvezi s transakcijami in bloki. Glavne vrste dokončnosti v verigi blokov so naslednje:

Verjetnostna dokončnost

Dokončnost je verjetnost v večini sistemov blockchain, zlasti tistih, ki uporabljajo soglasje PoW, kot je Bitcoin. Verjetnost razveljavitve transakcije se eksponentno zmanjša, ko se bloki dodajo na potrjeno transakcijo, potem ko je bila vključena v blok.

Ekonomska dokončnost

Koncept ekonomske dokončnosti je pogosto povezan s sistemi PoS. Transakcija se šteje za dokončno v smislu ekonomske dokončnosti, če bi bila njena vrnitev finančno neizvedljiva. V PoS morajo validatorji ali vozlišča zagotoviti delež kot zavarovanje, določeno količino kriptovalute. Če odobrijo lažne transakcije, tvegajo izgubo svojega deleža, zaradi česar je zlonamerno ravnanje ekonomsko neracionalno.

Takojšnja dokončnost

Omrežje Ripple ponuja skoraj takojšnjo dokončnost in zagotavlja, da je transakcija, ko je zabeležena v knjigi, takoj potrjena in nepreklicna. Transakcije potrjuje 150 validatorjev. Ti validatorji si lahko potencialno prislužijo mesto na Ripplovem edinstvenem seznamu vozlišč, ki obsega 35 validatorjev.

Brezpogojna dokončnost

Ko je transakcija potrjena, se šteje, da je v celoti in brezpogojno dokončna. V nobenem primeru transakcija ni dovzetna za razveljavitev. Lahko je težko doseči brezpogojno dokončnost in pogosto zahteva visoko stopnjo centralizacije ali edinstveno soglasno metodo.

Državna pravnomočnost

V nekaterih sistemih blockchain se dokončnost nanaša na celotno stanje blockchaina, ne le na transakcije. Prehoda stanja (sprememba stanja verige blokov, kot je transakcija ali izvedba pametne pogodbe) ni mogoče spremeniti ali razveljaviti, ko je končan. Za aplikacije, kot so pametne pogodbe, kjer je natančnost celotnega stanja aplikacije bistvenega pomena, je doseganje dokončnosti stanja bistveno.

Zakaj je dokončnost pomembna v blockchainu

Dokončnost v verigi blokov zagotavlja potrebno zagotovilo veljavnosti in trajnosti transakcije, zaradi česar je temeljni koncept za zanesljivost in funkcionalnost tehnologije.

Finality zagotavlja visoko stopnjo varnosti in zaupanja v sistem, kar zagotavlja, da ko je transakcija potrjena, je ni več mogoče spremeniti ali razveljaviti. S preverjanjem, ali je transakcija zakonita in prijavljena v verigi blokov, dokončnost prepreči dvojno porabo, pri kateri je mogoče isto digitalno sredstvo uporabiti večkrat. 

Do dvojne porabe lahko pride na primer, če ima nekdo en Bitcoin (BTC) in ga poskuša prenesti v dveh ločenih transakcijah dvema različnima prejemnikoma. Z zagotavljanjem dokončnosti tehnologija blockchain preprečuje, da bi se to zgodilo. Ko je transakcija potrjena in zabeležena v verigi blokov, se digitalno sredstvo šteje za porabljeno in ga ni mogoče uporabiti v nobenih nadaljnjih transakcijah.

Dokončnost je ključnega pomena v kontekstu pametnih pogodb. Podrobnosti dogovora med kupcem in prodajalcem so neposredno vdelane v pametne pogodbe, ki so samoizvršljiva koda. Dokončnost zagotavlja, da so rezultati teh pogodb deterministični in nespremenljivi.

Poleg tega je dokončnost način, kako decentralizirane aplikacije (DApps) poskrbijo, da so njihove dejavnosti varne in vredne zaupanja. Dokončnost zagotavlja, da so odločitve in transakcije, opravljene znotraj teh aplikacij, nespremenljive in nepreklicne. Poleg tega blockchain razvija zaupanje med uporabniki in člani omrežja tako, da naredi transakcije dokončne. Zaupanje uporabnikov v sistem se poveča z vedenjem, da so transakcije nepovratne.

Izzivi za doseganje končnosti v blockchainu

Težave, kot so forking, omrežna zakasnitev, ranljivosti pametnih pogodb in 51-odstotni napadi, preprečujejo, da bi transakcije blockchain dosegle dokončnost.

Ko se veriga blokov razdeli na več poti, pride do razcepitve, ki ustvari različne različice zgodovine transakcij. Metoda soglasja je zaradi tega razhajanja na preizkušnji, zaradi česar je težko ugotoviti, katera različica je legitimna, in odloži dokončnost.

Na primer, trdi forki so lahko posledica nesoglasij med skupnostjo ali razvijalci glede posodobitev protokola. Dokler težava ni rešena, lahko različne frakcije še naprej podpirajo verige blokov PoW, kar povzroči pomanjkanje dokončnosti.

Omrežna zakasnitev ali zakasnitev podatkovne komunikacije med vozlišči še dodatno zaplete zadeve. Počasne omrežne povezave lahko povzročijo napake v vrstnem redu transakcij in preverjanju zaradi zakasnitve širjenja informacij o transakcijah po omrežju blockchain.

Poleg tega lahko ranljivost pametne pogodbe povzroči nepričakovano vedenje, kar slabim akterjem omogoči, da jo izkoristijo in razveljavijo transakcije. Podobno lahko subjekt, ki ima več kot 50 % rudarske moči omrežja v verigi blokov PoW, lahko spremeni zgodovino verige blokov in obrne transakcije. To spodkopava dokončnost in varnost.

Zaradi teh pomislekov je ogrožena celovitost verige blokov, kar zahteva implementacijo močnih konsenznih algoritmov in učinkovitih omrežnih protokolov s strani razvijalcev, da bi zmanjšali težave s forki in zakasnitvami ter zagotovili pravočasno in varno dokončnost transakcij.

Tehnike in algoritmi soglasja za izboljšanje dokončnosti

Daljša potrditvena obdobja, več validacij in najsodobnejši varnostni algoritmi, kot so Algorandov Pure PoS, delegirani PoS (DPoS) in HoneyBadgerBFT, lahko pomagajo povečati dokončnost verige blokov.

En pristop vključuje daljše potrditvene čase, kar omogoča večje število validacij, preden se transakcija šteje za dokončno. Verjetnost, da bo veljavnost transakcije potrjena in nepovratna, se znatno poveča s podaljšanjem časa, ki je potreben za doseganje soglasja.

Poleg tega uporaba tehnike večkratnih potrditev, kjer transakcije preverjajo številna vozlišča ali validatorji, ponuja dodatno raven varnosti, zagotavlja širše soglasje in zmanjšuje možnost napak ali zlonamernih napadov.

Poleg tega so inovativni algoritmi soglasja, kot so Algorand's Pure PoS, DPoS in HoneyBadgerBFT, spremenili industrijo. Algorand uporablja metodo PoS v povezavi s protokolom bizantinskega sporazuma, da zagotovi hitro in nepovratno dokončnost transakcij. 

Z uvedbo sistema, ki temelji na ugledu, kjer majhna skupina zaupanja vrednih pooblaščencev potrjuje transakcije, DPoS poveča učinkovitost in dokončnost omrežja. Podobno algoritem HoneyBadgerBFT izboljša dokončnost in varnost tudi v prisotnosti zlonamernih vozlišč ali omrežnih zamud z doseganjem asinhronega bizantinskega konsenza.

Prihodnji trendi in razvoj pri doseganju hitrejše in zanesljivejše dokončnosti

V bistvu je multidisciplinarna strategija, ki vključuje različne tehnike soglasja, vrhunsko šifriranje in izboljšano interoperabilnost, potrebna za hitrejšo in zanesljivejšo končnost v prihodnosti.

Izpostavljenost hibridnim modelom soglasja je eden takih trendov. Ti hibridni soglasni algoritmi si prizadevajo povečati razširljivost in zmogljivost, hkrati pa ohraniti močno varnost s kombiniranjem prednosti različnih soglasnih algoritmov. Projekti eksperimentirajo z vključevanjem metod PoS, saj porabijo bistveno manj energije kot tehnike PoW in pospešijo čas potrditve.

Poleg tega narašča zanimanje za napredne kriptografske metode, kot so dokazi brez znanja (ZK) in inovativne tehnologije, kot je deljenje. Dokazila brez znanja izboljšujejo učinkovitost in zasebnost, saj strankam omogočajo potrditev transakcij brez razkritja zasebnih podatkov. Sharding, metoda za razdelitev verige blokov na manjše, bolj obvladljive dele, zmanjša računalniško obremenitev vozlišč in pospeši obdelavo transakcij.

Zaradi razvoja kvantnega računalništva lahko obstoječe tehnike šifriranja postanejo zastarele, kar zahteva ustvarjanje kvantno odpornih algoritmov. Za ohranitev varnosti in dokončnosti transakcij pred kvantnimi grožnjami omrežja blockchain aktivno raziskujejo kvantno odporne kriptografske rešitve.

Drugo področje pozornosti je, kako različne verige blokov medsebojno delujejo. Z uporabo protokolov, kot sta Polkadot in Cosmos, se lahko transakcije med omrežji izvedejo hitro in nemoteno. Ta interoperabilnost izboljšuje splošno učinkovitost sistemov blockchain, kar ima za posledico hitrejšo in bolj zaupanja vredno končnost.