Interoperability - Proof of Work vs Proof of Stake [Deep dive Analysis]

Rajarshi Mitra

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

Le guide d'aujourd'hui examinera les deux facteurs qui peuvent avoir un impact profond sur le succès d'un projet crypto : son choix du mécanisme de consensus et la façon dont il atteint l'interopérabilité. Donc, nous ferons une comparaison approfondie entre les deux algorithmes de consensus les plus importants dans l'espace crypto - preuve de pieu (POS) vs preuve de travail (POW). Nous examinerons leur situation actuelle et leurs attentes futures à court terme. Nous examinerons également des projets d'interopérabilité comme RSK pour parvenir à l'interopérabilité.

POW vs POS - et interopérabilité

Qu'est-ce que le consensus ?

Le consensus est un moyen dynamique de parvenir à un accord au sein d'un groupe. Alors que le vote ne fait que régler une règle de la majorité sans réfléchir aux sentiments et au bien-être de la minorité, un consensus, en revanche, permet de parvenir à un accord qui pourrait bénéficier à l'ensemble du groupe. D'un point de vue plus idéaliste, le Consensus peut être utilisé par un groupe de personnes dispersées dans le monde pour créer une société plus équitable et plus juste.

Une méthode permettant de prendre des décisions par consensus est appelée « mécanisme de consensus ».

Maintenant, nous avons défini un consensus : regardons quels sont les objectifs d'un mécanisme de consensus (données tirées de Wikipédia).

Recherche d'un accord : Un mécanisme de consensus devrait susciter le plus d'accord possible de la part du groupe.

Collaboration : Tous les participants doivent s'efforcer de travailler ensemble pour obtenir un résultat qui place l'intérêt supérieur du groupe au premier rang.

Coopérative : Tous les participants ne devraient pas mettre leurs propres intérêts en priorité et travailler en équipe plus que des individus.

Égalitaire : Un groupe qui tente de parvenir à un consensus devrait être aussi impartial que possible. Ce que cela signifie fondamentalement que chaque vote a le même poids. Le vote d'une personne ne peut pas être plus important que celui d'une autre.

Inclusive : Le plus grand nombre possible de personnes devraient participer au processus de consensus. Cela ne devrait pas être comme un vote régulier où les gens n'ont pas envie de voter parce qu'ils croient que leur vote n'aura pas de poids à long terme.

Participation : Le mécanisme de consensus devrait être tel que chacun devrait participer activement à l'ensemble du processus.

Qu'est-ce que le POW ?

Rendu célèbre par Bitcoin, POW est un mécanisme de consensus qui atteint une tolérance de pannes byzantine. Alors, comment fonctionne ce processus ? Jetons un coup d'oeil.

Les mineurs résolvent des énigmes cryptographiques pour « mine » un bloc à ajouter à la blockchain.

Ce processus nécessite une énorme quantité d'énergie et une utilisation de calcul. Les puzzles ont été conçus d'une manière qui rend les choses difficiles et taxantes sur le système.

Lorsqu'un mineur résout le puzzle, il présente son bloc au réseau pour vérification.

Vérifier si le bloc appartient ou non à la chaîne est un processus simple.

Avantages des prisonniers de guerre

L'une des meilleures choses à propos du protocole POW est qu'il est extrêmement sécurisé. Regardons la sécurité fournie par le POW de Bitcoin.

Selon les calculs, il peut prendre jusqu'à .4 milliards pour pirater la blockchain Bitcoin avec une attaque réussie de 51%.

Même si quelqu'un a les fonds nécessaires pour lancer une telle attaque, il verra le prix de la BTC, rendant tous ses investissements inutiles. En tant que tel, c'est la définition même d'un jeu à somme nulle.

Inconvénients des prisonniers de guerre

Cela dit, le protocole traditionnel des prisonniers de guerre présente plusieurs inconvénients :

C'est un processus extrêmement inefficace en raison de la quantité de puissance et d'énergie qu'il mange.

Les personnes et les organisations qui peuvent se permettre des ASIC plus rapides et plus puissants ont généralement de meilleures chances d'exploiter l'exploitation minière que les autres. En conséquence, Bitcoin n'est pas aussi décentralisé qu'il veut l'être.

POW n'est pas bien adapté pour héberger des applications évolutives en raison de ses défauts inhérents.

D'autres chaînes POW peuvent ne pas être partout aussi sûr que Bitcoin en raison d'un manque d'activité minière.

Qu'est-ce que la preuve de l'algorithme de pieu ?

La preuve de l'intérêt rendra l'ensemble du processus d'exploitation minière virtuel et remplacera les mineurs par des validateurs. Les validateurs verrouillent les jetons au sein de l'écosystème, puis gagnent des récompenses en signant des blocs. Voici comment le processus fonctionnera :

Les validateurs devront verrouiller une partie de leurs pièces en jeu.

Après cela, ils commenceront à valider les blocs. Autrement dit, lorsqu'ils découvrent un bloc qui, selon eux, peut être ajouté à la chaîne, ils le valideront en plaçant un pari sur elle.

Si le bloc est ajouté, alors les validateurs recevront une récompense proportionnelle à leurs paris.

Comme vous pouvez le voir, le protocole POS est beaucoup plus convivial que POW. Dans POW, vous devez gaspiller beaucoup de ressources pour aller de pair avec le protocole. Il s'agit essentiellement d'un gaspillage de ressources pour le gaspillage de ressources.

Preuve de pièces de pieu

Si vous voulez en savoir plus sur les pièces de preuve de pieu, lisez notre guide à ce sujet. Certaines des pièces de jalonnement populaires sont - EOS, Tron, ethereum 2.0, DASH, TOP Network, etc.

Avantages du point de vente

Le jalonnement entraîne une diminution de la vitesse du jeton. La vitesse du jeton est un terme utilisé pour mesurer la fréquence à laquelle un jeton est échangé et est inversement proportionnelle à la valeur du réseau. Puisque le jalonnement verrouille les jetons, cela les empêche d'être échangés à plusieurs reprises.

POS est moins gaspillant que POW car il n'utilise pas de ressource du monde réel.

Le jalonnement peut également être un excellent moyen de gagner un revenu passif. Il suffit de verrouiller vos jetons et de regarder votre investissement apprécier.

Preuve de pieu vs Preuve de travail

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L'avenir des prisonniers de guerre et des points de vente

Beaucoup de projets appartenant à la génération 3 et au-delà comme EOS, Cardano, TOP Network, etc., ont déjà adopté le protocole POS. Alors que nous passons de crypto-monnaies pures aux écosystèmes blockchain complets, il ressemble à POS, ou au moins une variation de celui-ci, va être l'algorithme de choix. Cependant, Bitcoin va rester la crypto-monnaie dominante et ils n'ont aucune conception de passer à partir de POW.

Blockchain et interopérabilité

Après avoir abordé la question du consensus, nous passerons au prochain grand problème. Actuellement, l'interopérabilité est un gros problème. Nous avons plusieurs plates-formes blockchain avec des exigences différentes. À l'heure actuelle, il n'y a pas de moyen pratique et décentralisé pour que cet échange se produise. Si vous voulez remplacer vos jetons Cardano par ethereum, vous devrez le faire via un échange centralisé. Bien que ces échanges soient assez rapides et efficaces, certains problèmes doivent être pris en compte chaque fois que vous les utilisez :

Étant donné que les échanges sont centralisés, ils sont un point d'accès privilégié pour les tentatives et les activités de piratage.

Les bourses sont soumises aux lois en vigueur dans le pays où elles sont enregistrées.

L'échange peut faire l'entretien de routine, ce qui pourrait saisir l'activité de trading.

C'est pourquoi empêcher différentes plates-formes blockchain de devenir des silos. Ils doivent savoir comment communiquer efficacement les uns avec les autres. Puisque Bitcoin et Ethereum sont les deux projets les plus importants dans l'espace, il est logique de comprendre comment ces deux plans sur la communication les uns avec les autres. Le projet qui en est à l'heure actuelle est RSK.

Innovation RSK : Pont de jetons

RSK a créé un pont de jetons qui permet aux utilisateurs de croiser des jetons ERC-20 entre RSK et Ethereum. Un créateur de contrat intelligent peut choisir de croiser des jetons via un réseau pendant l'exécution du contrat. De cette façon, ils peuvent profiter de frais réduits sur un réseau tout en tirant parti d'un consensus plus rapide sur l'autre chaîne.

C'est ainsi que cela fonctionne :

Le contrat intelligent de pont verrouille les jetons d'origine sur la chaîne d'origine.

Le pont émet un événement et la fédération qui régit la cheville bidirectionnelle dans la chaîne latérale prend les informations de l'événement et les envoie au pont de l'autre chaîne.

Une fois que plus de 50% des membres de la fédération ont validé la transaction, le pont de l'autre chaîne créera des jetons ERC777 pour le même montant que celui qui a été verrouillé sur l'autre chaîne

Les jetons ERC777 sont compatibles ERC20 et sont beaucoup plus fonctionnels.

Puisque RSK dispose également d'un pont bidirectionnel avec Bitcoin, il permet aux Bitcoiners de passer à RSK et d'interagir avec des contrats intelligents.

Décentraliser le pont : HawkClient

RSK a actuellement travaillé plusieurs implémentations pour décentraliser le pont, interconnectant différents réseaux. La première implémentation est appelée HawkClient, qui est un système de contrat intelligent interactif qui maintient un contrat intelligent dans un hôte tout en étant synchronisé avec une blockchain étrangère.

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Caractéristiques de HawkClient

Permet le transfert d'informations ayant une valeur monétaire explicite

Deux systèmes HawkClient sont implémentés de manière miroir entre deux blockchains. Cela leur permet de transférer des jetons d'une blockchain à l'autre.

Cela réduit la taille des épreuves, mais permet au pont de fonctionner sous un modèle cryptoéconomique de sécurité. Ainsi, atteignez des niveaux de sécurité élevés tout en mettant un stress sur vos systèmes.

Un système HawkClient a les quatre rôles suivants :

L'étalon.

Vérificateur.

Mise à jour approximative de la chaîne de montagnes Merkle (AMMR) ou AMMR-Updater

Utilisateurs.

Comment fonctionne le système ?

Un étalon s'engage à la blockchain distante et soumet l'engagement au vérificateur.

Le vérificateur émet un défi et l'étalon y répond en créant une preuve HawkClient.

Cette épreuve HawkClient a un sous-ensemble sélectionné d'en-têtes de la chaîne principale et des épreuves de liaison.

Ce sous-ensemble d'en-têtes est récupéré par échantillonnage sur l'espace de difficulté cumulé. Ceci est fait sur la base d'un générateur de nombres pseudo-aléatoires est dérivé du défi du vérificateur.

Le vérificateur permet à d'autres épreuves de contester la preuve ou de présenter d'autres preuves. Le réseau sélectionnera la preuve avec la preuve de travail cumulée la plus élevée.

RSK Innovation : Syncchains

On sait depuis longtemps que les projets peuvent atteindre l'interopérabilité et plusieurs autres fonctionnalités fonctionnelles grâce à l'intégration sidechain. Cependant, RSK a repris le concept de sidechains avec syncchains, une nouvelle sidechain fusionnée qui permet des peg-ins et des peg-outs plus rapides tout en le protégeant des doubles déboursements. Une SyncChain exige que chaque client sidechain exécute à la fois une instance du nœud principal et le nœud spécifique à la chaîne latérale. Les trois principales caractéristiques des chaînes de synchronisation sont les suivantes :

Retardé à la double parentalité.

Liaison de transaction Peg.

Ancrage Coinbase.

#1 Retard de la double parentalité

La double parentalité est l'un des concepts fondamentaux derrière les chaînes de synchronisation. L'idée est que chaque bloc sidechain doit avoir un parent sidechain et un parent mainchain. RSK utilise une variante de la dual-parentalité appelée dual-parententing différé (DDP). Le parent de la chaîne principale est également connu sous le nom de « point de contrôle ». Avec DDP, le point de contrôle est réglé sur un certain nombre de blocs (disons K) basés à la fois sur les horodatages et le nombre de confirmation des blocs de la chaîne principale.

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Dans le diagramme ci-dessus, la valeur du décalage ou K est 3. Depuis trois blocs retardent le point de contrôle, ce qui s'élève à environ 3*10 = 30 minutes. Alors, pourquoi y a-t-il un retard ici en premier lieu ? Considérez ceci :

Supposons que le temps de bloc pour la chaîne RSK est de 30 secondes.

Chaque bloc Bitcoin est extrait en 10 minutes. Ainsi, entre deux blocs est la chaîne principale, 20 blocs RSK sont extraits dans la chaîne latérale.

Ce que cela signifie, c'est que si un seul bloc Bitcoin est renversé, cela affecte négativement 20 blocs RSK. C'est pourquoi le délai aide à maintenir la synchronisation.

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Comme vous pouvez le voir dans le diagramme ci-dessus, le renversement d'un bloc n'a pas eu d'effet sur la chaîne RSK.

Pour créer cet effet différé, les chaînes de synchronisation nécessitent un type spécial d'algorithme de consensus appelé « Checkpoint Selection Algorithm » ou CSA. Un CSA sélectionne le point de contrôle de la chaîne principale et voit s'il est correctement validé ou non. Les ACVM fondent leurs décisions sur les horodatages de bloc.

Le livre blanc SyncChain présente deux algorithmes RTA :

.

Mediantime11 : Mediantime11, nécessite l'existence de 5 blocs bitcoin suivant le bloc au point de contrôle. L'algorithme établit le temps de référence d'un bloc bitcoin B pour être la médiane de 11 blocs centrés sur B.

AjusttedTime : Cet algorithme définit l'heure de référence d'un bloc Bitcoin B pour être la plus récente de l'horodatage de bloc et de l'heure de référence de bloc précédente.

#2 liaison de transaction Peg

Toutes les transactions de retrait et de retrait sont liées entre elles pour les raisons suivantes :

Évitez les attaques où l'attaquant réorganise les chaînes de blocs Bitcoin et RSK pour doubler les fonds à partir du point où l'attaquant lui-même a piégé ou sorti.

Sécurise les chevilles et rend les doubles déboursements inréalisables.

Le diagramme suivant illustre une cheville et une cheville pour un sidechain fédérée classique.

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Il y a deux choses que vous devez garder à l'esprit sur le diagramme ci-dessus :

Un multi-sig fédéré protège les fonds de peg, et les partis qui ont les clés privées de ce multisig sont appelés des fonctionnaires.

La ligne rouge du diagramme contient toutes les transactions signées par les fonctionnaires. Étant donné que chacune des transactions consomme une entrée fictif et crée une sortie fictif, il n'y a qu'une sortie de transaction non dépensée ou UTXO à tout moment. Cet UTXO est connu sous le nom de jeton de lien ou « loken » et la ligne rouge est connue sous le nom de chaîne de loken.

Peg-ins

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Le diagramme ci-dessus montre le processus de peg-in.

Le contrat intelligent de pont permet automatiquement aux fonctionnaires de transférer les pièces reçues dans les transactions de peg-in à un UTXO différent. Le contrat intelligent de pont contrôlera les transactions de raccordement et de retrait.

La transaction qui vous déplace de la blockchain Bitcoin dans la sidechain est connue comme la transaction lien-in. Le lien consomme un loken et crée un nouveau loken

Dans le diagramme, un utilisateur initie une transaction dans la chaîne principale au bloc 1, pour passer dans la chaîne latérale. Ce mouvement déclenche plusieurs actions sur le pont où le bloc Sidechain A contrôle le bloc 1.

Une période d'attente de trois blocs sidechain est initiée.

Le pont ordonne aux fonctionnaires de la fédération du bloc B de signer et de diffuser la transaction de liaison.

Après la diffusion, le protocole consomme immédiatement les fonds peg-in et les déplace vers l'adresse de peg multi-sig finale.

Les pièces de la chaîne latérale sont maintenant libérées dans le bloc A.

L'utilisateur ne peut pas retirer la chaîne latérale tant que la transaction lien-in n'est pas incluse dans la chaîne principale.

Rangement des chevilles

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Dans les chaînes latérales standard de preuve de travail, l'atomicité totale de la cheville et des chevilles ne peut être obtenue sans la collaboration des mineurs. Théoriquement parlant, si l'attaquant se déplace rapidement dans et hors de la chaîne principale et latérale, il peut réussir à garder à la fois les jetons de la chaîne principale et de la chaîne latérale.

Pour garantir l'infaisabilité des doubles débourses, il est nécessaire d'ajouter au Consensus Nakamoto dans le sidechain. Selon les recherches d'IOVLabs, trois protocoles différents y parviennent, ainsi que le M.A.D. (Mutuellement Assurée Destruction) et les garanties inconditionnelles.

Repeg-out pour une chaîne plus populeuse (MPCW) SyncChain

Repeg-out pour SyncChain T-Synchronized (TS)

Reprise pour une SyncChain GHOST-CSC (non synchronisée en T)

#3 Ancrage Coinbase

Selon IovLabs, un moyen facile d'ancrage des transactions à un bloc spécifique en ajoutant un nouvel opcode au protocole Bitcoin - OP_CHECK_INPUT_BLOCK_HASH. Ce code reçoit un hachage de bloc en tant qu'argument et invalide le bloc s'il ne correspond pas au hachage. Cependant, puisque cet opcode restreint les transactions mobiles, il rendrait les bitcoins moins fongibles, ce qui ne sera pas acceptable par la communauté bitcoin. Une option alternative ayant un effet moindre sur la fongibilité serait OP_CHECK_INPUT_BLOCK_TIME. L'opcode invalide la transaction si le bloc correspondant à l'entrée dépensée a un horodatage supérieur à l'argument opcode.

Cependant, on peut obtenir le même résultat sans aucun nouvel opcode, en consommant dans les transactions de retrait comme une sortie d'une transaction de base qui existe dans un bloc B entre les blocs de transactions de liaison et de retrait. Cela peut être vu dans l'image ci-dessous.

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Cette transaction de retrait ne serait pas valide si B est annulé, et la seule façon de supprimer le lien serait de revenir à B.

Cependant, il y a un gros inconvénient de l'ancrage coinbase. Ces sorties de transaction de base ont une période d'échéance de 100 blocs, ce qui introduit un délai de 100 blocs pour le retrait. Pour lier le retrait à une base de coïncidence, RSK peut demander aux mineurs RSK d'inclure une sortie supplémentaire payant un montant de 1 satoshi à une adresse de fédération spécifique et que satoshi est consommé dans la transaction de retrait.

Lors de l'utilisation de l'algorithme AdjusttedTime, pour les paiements de faible valeur, l'ensemble du processus de retrait ne prend que 12 minutes. En revanche, les paiements de grande valeur nécessiteraient un ancrage de base, et prendrait donc en moyenne 16 heures (100 blocs de bitcoin).

Conclusion - POW vs PDV et interopérabilité

Ce guide devrait vous expliquer comment des projets comme RSK cherchent à intégrer l'interopérabilité. Avant cela, nous vous avons parlé de la différence entre POS et POW et des différentes qualités qui les rendent hautement désirables. Si vous avez des questions, alors sonnez dans les commentaires ci-dessous.

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