Что представляет собой протокол консенсуса Stellar от Pi Network?

Сеть пиАвтора Протокол звездного консенсуса Эта тема неоднократно освещалась в различных изданиях. Однако, насколько хорошо многие до сих пор понимают её истинное значение, учитывая, что некоторые пионеры рассматривают её как механизм консенсуса блокчейна в рамках протокола? Короткий ответ: Pi Network не использует собственную новую систему консенсуса. 

В его блокчейне используется адаптированная версия протокола консенсуса Stellar (SCP), основанная на формально определенной модели, называемой Федеративное Византийское соглашение (FBA)Более подробный и важный ответ кроется в том, как работает SCP, чем он отличается от Proof-of-Work и Proof-of-Stake, и как Pi Network модифицирует его для поддержки мобильной сети, основанной на идентификации пользователей.

В этой статье технология объясняется с самых основ. Основное внимание уделяется тому, как достигается консенсус, какие гарантии предоставляет SCP и чем реализация Pi Network отличается от первоначального проекта Stellar. Как всегда, цель состоит в том, чтобы прояснить механику, а не в том, чтобы предсказывать результаты или строить предположения о её значимости для... Блокчейн Pi в 2026 году и за его пределами.

Основы протокола звездного консенсуса и федеративного византийского соглашения

Как мы уже выяснили, механизм консенсуса Pi Network основан на протоколе SCP блокчейна Stellar, представленном в 2015 году. SCP был разработан ученым-компьютерщиком из Стэнфорда. Дэвид Мазьер и реализовано на Stellar сеть. Вместо того чтобы полагаться на майнинг или экономические интересы, SCP использует соглашение между узлами, которое четко определяет, кому они доверяют.

В основе SCP лежит FBA (Future Backup Association). Традиционные системы византийской отказоустойчивости, такие как PBFT (Public Backup Forever), предполагают фиксированный список валидаторов. Это предположение ограничивает открытость и затрудняет глобальное участие. FBA устраняет требование фиксированного членства. Каждый узел независимо выбирает свои собственные срезы кворума, которые представляют собой подмножества других узлов, которые он считает достаточными для достижения соглашения. Кворум — это набор узлов, в котором каждый участник имеет по крайней мере один срез кворума, полностью содержащийся в этом наборе. 

Консенсус достигается, когда эти сегменты достаточно перекрываются, чтобы сформировать кворумы. Безопасность зависит от пересечения кворумов, то есть любые два кворума должны иметь хотя бы один общий исправный узел. Жизнеспособность сети зависит от ее способности формировать кворумы даже при отказе некоторых узлов.

Эта модель допускает открытое участие, оставаясь при этом терпимой к византийским ошибкам. На практике SCP может обрабатывать произвольное некорректное поведение, если после удаления неисправных узлов сохраняется пересечение кворума.

Основные принципы FBA и SCP

Федеративное византийское соглашение обобщает классическую византийскую отказоустойчивость, не предполагая фиксированного набора валидаторов. Каждый узел определяет доверие локально, а не наследует его от глобального правила.

Сначала разделение кворумаУзлы сами решают, от каких других узлов они зависят. Эти сегменты не являются однородными по всей сети. Они отражают социальное, организационное или операционное доверие.

Откройте для себя перспективные проекты...

Перспективные проекты...

(Рекламное объявление)

Продолжение статьи...

Во-вторых, пересечение кворумаДля обеспечения безопасности протокола все возможные кворумы должны пересекаться, даже после удаления неисправных узлов. Если пересечение не удается, в сети возникает риск противоречивых решений.

В-третьих, концепция неповрежденных и загрязненных узловЦелостными считаются узлы, которые могут корректно функционировать после удаления неисправных узлов. Загрязнённые узлы технически исправны, но зависят от неисправных узлов для дальнейшего развития и, следовательно, теряют работоспособность.

Четвертое - это необязательные наборыФормальная модель SCP определяет наборы узлов, которые могут быть удалены при сохранении пересечения кворума и доступности. Это позволяет протоколу точно определять отказоустойчивость без жесткого числового порога.

В совокупности эти свойства обеспечивают SCP то, что его разработчики называют оптимальной безопасностью. Соглашение гарантируется всякий раз, когда это теоретически возможно в условиях асинхронной сети.

Как SCP достигает консенсуса

В рамках SCP соглашение заключается в два отдельных этапа для каждого слота, где слот представляет собой набор блоков или транзакций.

На этапе выдвижения кандидатур выбирается значение-кандидат. Узлы выдвигают наборы транзакций, используя федеративное голосование. Во избежание хаоса приоритет выдвигаемых кандидатур определяется с помощью криптографических хеш-функций. Со временем целостные узлы сходятся к одному и тому же составному значению, обычно представляющему собой объединение действительных транзакций.

После того, как кандидатуры утверждены, протокол переходит к фазе голосования. На этом этапе узлы голосуют по бюллетеням, определенным как счетчик и значение. Счетчик увеличивается, если процесс застопоривается. Узлы проходят этапы подготовки, подтверждения и вывода. Значение выводится, когда кворум подтверждает его, что делает решение окончательным.

Все сообщения подписываются криптографическими ключами. Хэш-функции используются как для определения приоритетов, так и для объединения значений. Эти механизмы предотвращают подделку и атаки повторного воспроизведения.

В производственных сетях SCP обычно завершается в течение 3-5 секунд. В отличие от Proof-of-Work, здесь нет вероятностного окна для расчетов. После того, как значение выведено за пределы сети, его нельзя отменить без нарушения пересечения кворума.

Сравнение с другими механизмами достижения консенсуса

SCP принципиально отличается от доказательств работы и доказательств доли владения.

Доказательство-оф-работы Он опирается на вычислительную мощность и предполагает, что большая часть вычислительной мощности является достоверной. Финильность является вероятностной, а энергопотребление высоким.

Корректор из-акция Опирается на экономические интересы. Соглашение зависит от предположений о рациональном поведении и распределении капитала.

В отличие от других подходов, SCP опирается на явные доверительные отношения. Он не расходует энергию и не учитывает влияние размера доли участия. Отказоустойчивость определяется структурой кворума, а не владением токенами. Это делает SCP подходящим для сетей, которые отдают приоритет низкой задержке и предсказуемой конечности.

Как Pi Network адаптирует SCP

Pi Network не изобрела новый протокол консенсуса. Она адаптирует SCP для поддержки большого количества индивидуальных пользователей, а не небольшой группы институциональных валидаторов. Проект основан на открытом исходном коде Stellar, но при этом изменяет способ установления доверия и вознаграждения за участие.

Наиболее заметное изменение — использование кругов безопасности. Пользователям рекомендуется добавить от трех до пяти доверенных контактов. Эти круги объединяются в глобальный граф доверия. Узлы используют этот граф для определения конфигурации своих срезов кворума.

Цель состоит в том, чтобы закрепить доверие на основе реальных человеческих отношений, а не на институциональных структурах. Проверка личности посредством процессов «знай своего клиента» помогает снизить количество атак Сибиллы. В этой модели доверие исходит от проверенных лиц через социальные связи.

В сети Pi Network также определены различные роли участников. Пионеры — это постоянные пользователи приложения, которые ежедневно отмечаются в сети. Участники укрепляют граф доверия, добавляя контакты. Амбассадоры привлекают новых пользователей. Узлы запускают программное обеспечение SCP на настольных компьютерах или ноутбуках и непосредственно участвуют в достижении консенсуса. Некоторые узлы работают с открытыми портами и более высокой доступностью, что увеличивает их влияние на формирование кворума.

Майнинг в Pi Network не является майнингом в смысле доказательства работы. Это запланированный процесс распределения, координируемый SCP. Вознаграждения распределяются на основе роли, активности, времени безотказной работы и вклада доверия. Майнинговых пулов нет, и соревновательных вычислений тоже нет.

Обработка транзакций и производительность

Транзакции в сети Pi Network отправляются через мобильные приложения и пересылаются узлам. Узлы проверяют подписи и историю транзакций, прежде чем включить транзакции в наборы номинантов.

Сообщения, подтверждающие консенсус, являются легковесными и обмениваются по стандартной сети. Блоки создаются примерно каждые пять секунд. Первоначальные целевые показатели сети варьировались от сотен до нескольких тысяч транзакций в секунду, в зависимости от участия узлов и накладных расходов на передачу сообщений.

Комиссии за транзакции служат в основном механизмом приоритезации, а не источником дохода. Эффективность протокола обусловлена ​​отсутствием майнинга и небольшими размерами сообщений, необходимыми для федеративного голосования.

Свойства и гарантии безопасности

С технической точки зрения, Pi Network наследует основные гарантии безопасности SCP. К ним относятся детерминированная конечность, устойчивость к византийским ошибкам при пересечении кворума и криптографическая целостность сообщений.

Дополнительный социальный слой вводит новые компромиссы. Круги безопасности и процессы KYC могут снизить распространенность фейковых аккаунтов, но они также создают зависимость от систем верификации и структуры графа доверия. Если доверие становится чрезмерно централизованным или если многие пользователи полагаются на небольшой набор узлов, пересечение кворума может ослабнуть.

SCP сам по себе не требует глобального или единообразного доверия. Его безопасность зависит от конфигурационных решений, принимаемых операторами узлов. Это возлагает ответственность на сеть за обеспечение разнообразия и хорошей взаимосвязи сегментов.

Ограничения и критика

Ряд критических замечаний в адрес реализации консенсуса в сети Pi Network сосредоточен на децентрализации и масштабируемости.

На ранних этапах ограниченное число основных узлов играло значительную роль в поддержании пересечения кворума. Это создает ощущение централизованного контроля, даже если базовый протокол поддерживает децентрализацию.

Масштабируемость — ещё одна проблема. По мере роста числа узлов увеличивается сложность сообщений. SCP доказал свою эффективность в производственной среде на платформе Stellar, но акцент Pi Network на индивидуально управляемых узлах приводит к изменчивости времени безотказной работы и качества связи.

Заключение

Использование компанией Pi Network протокола Stellar Consensus Protocol представляет собой попытку применить хорошо изученную модель консенсуса к массовому рынку, ориентированному на мобильные устройства. SCP обеспечивает быструю окончательную обработку, низкое энергопотребление и формальные гарантии безопасности посредством федеративного византийского соглашения. Pi Network расширяет эту структуру, внедряя социальное доверие и проверку личности в процесс формирования кворума и распределения вознаграждений.

В результате получилась система, которая отдает приоритет доступности и участию человека, опираясь при этом на устоявшиеся исследования, основанные на консенсусе. Ее сильные и слабые стороны коренятся не в непроверенной криптографии, а в выборе конфигурации, сетевых стимулах и управлении. Понимание этих механизмов имеет важное значение для оценки Pi Network с технической точки зрения, а не на основе спекуляций или маркетинговых заявлений.

источники:

• Белая книга PI 2021: Включение майнинга на мобильных телефонах
• Протокол звездного консенсуса: Федеративная модель для достижения консенсуса на уровне интернета
• Звездный сайт: Механизм подтверждения соглашения SCP
• Возникающий разумЧто такое Федеративное Византийское соглашение?