Im Kopf des Blockchain-Entwicklers: Proof-of-Burn-Blockchain-Konsens

Cointelegraph verfolgt die Entwicklung einer völlig neuen Blockchain von den Anfängen bis zum Mainnet und darüber hinaus durch seine Serie Inside the Blockchain Developer’s Mind. In früheren Teilen, Andrew Levine der Koinos Group diskutiert einige der Herausforderungen Das Team, mit dem sich das Team konfrontiert hat, seit es die wichtigsten Probleme identifiziert hat, die es zu lösen beabsichtigt, und skizzierte drei der „Krisen“, die die Einführung von Blockchain bremsen: Aufrüstbarkeit, Skalierbarkeit und Führung. Diese Serie konzentriert sich auf den Konsensalgorithmus: Im ersten Teil geht es um Arbeitsnachweise, Teil zwei handelt vom Proof-of-Stake und in Teil drei geht es um Proof-of-burn.

Im ersten Artikel der Serie habe ich Proof-of-Work (PoW) – den OG-Konsensalgorithmus – untersucht und erklärt, wie er funktioniert, um die Dezentralisierung zu booten, aber auch, warum er ineffizient ist. Im zweiten Artikel habe ich Proof-of-Stake (PoS) untersucht und wie es gut ist, die Betriebskosten eines dezentralen Netzwerks im Vergleich zum Proof-of-Work zu senken, aber auch, warum es Miner weiter verfestigt, komplex und ethisch fragwürdig ist Bedingungen abbauen und „Austauschangriffe“ nicht verhindern.

In diesem Artikel erkläre ich den dritten Konsensalgorithmus, der etwa ein Jahr nach dem Proof-of-Stake vorgeschlagen wurde, aber aus Gründen, die klar werden sollten, nie als Konsensalgorithmus auf einer Allzweck-Blockchain implementiert wurde. Zumindest bis jetzt nicht.

Arbeitsnachweis

Wie ich im ersten Artikel erklärt habe, sind Blockchains aus spieltheoretischer Sicht ein Spiel, bei dem Spieler um die Validierung von Transaktionen konkurrieren, indem sie sie in Blöcke gruppieren, die den von anderen Spielern erstellten Transaktionsblöcken entsprechen. Bitcoin (BTC) funktioniert, indem es Blöcken mehr Gewicht zuweist, die von Leuten produziert wurden, die wahrscheinlich mehr Kapital geopfert haben, was sie durch „Arbeit“ „beweisen“.

Da diese Leute ihr Geld bereits ausgegeben haben, um Hardware zu erwerben und sie zu betreiben, um Blöcke zu produzieren, ist ihre Bestrafung einfach, weil sie bereits bestraft wurden. Proof-of-Stake funktioniert jedoch grundlegend anders, was wichtige spieltheoretische Konsequenzen hat.

Beteiligungsnachweis

Anstatt Blockproduzenten zu zwingen, Kapital zu opfern, um Hardware zu erwerben und zu betreiben, um die Möglichkeit zu erhalten, Blockprämien zu verdienen, müssen die Token-Inhaber beim Proof-of-Stake nur die Liquidität ihres Kapitals opfern, um Blockprämien zu verdienen. Das Problem ist, dass es die Netzwerksicherheit verringert, da der Angreifer nur 51% der Basiswährung der Plattform erwerben und diese einsetzen muss, um die Kontrolle über das Netzwerk zu übernehmen.

Um diesen Angriff zu vereiteln, werfen PoS-Systeme, die komplizierte Systeme implementieren müssen, die darauf ausgelegt sind, Belohnungen von Benutzerkonten zu „kürzen“, was den Rechenaufwand des Netzwerks erhöht, legitime ethische Bedenken auf und funktionieren nur, wenn der Angreifer 51 % der Token-Versorgung. Die Umsetzung dieser drastischen Bedingungen ist keineswegs trivial, weshalb so viele Proof-of-Stake-Projekte wie Solana nach eigenen Angaben mit zentralisierten Lösungen gestartet sind und warum so viele andere Projekte wie Ethereum 2.0 (Eth2) es sind Die Implementierung von PoS dauert so lange. Die typische Lösung besteht darin, einer Stiftung einen ausreichend hohen Anteil zu geben, damit sie allein die Macht hat, zu bestimmen, wer ein böswilliger Akteur ist, und ihre Belohnungen zu kürzen.

Dies ist besonders problematisch in einer Welt mit zentralisierten Börsen, die über eine Verwahrung verfügen, was bedeutet, dass sie die Kontrolle über 51% eines bestimmten Token-Angebots haben kann, ohne ein Risiko eingegangen zu sein, was die Kosten eines Angriffs deminimus macht. Tatsächlich ist dies in der jüngeren Geschichte bereits auf einer der am häufigsten verwendeten Blockchains der Welt passiert, die einst auf fast 2 Milliarden US-Dollar geschätzt wurde: Steem.

Verwandt: Proof-of-Stake vs. Proof-of-Work: Unterschiede erklärt

Konsens vom Heiligen Gral

Wie ich am Ende meines letzten Artikels sagte, diskutieren wir in diesem Artikel die hypothetische Frage, ob es eine „Best-of-Both-Worlds“-Lösung gibt, die die Dezentralisierung und Sicherheit von Proof-of-Work bietet mit der Effizienz des Proof-of-Stake. Heute freuen wir uns, die Veröffentlichung unseres Whitepapers zum Proof-of-Burn ankündigen zu können. In diesem Whitepaper argumentieren wir, dass Proof-of-Burn genau die beste Lösung aus beiden Welten ist.

Iain Stewart schlug 2012 – ein Jahr nach dem Proof-of-Stake – den Proof-of-Burn als Gedankenexperiment vor, um die Unterschiede zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake gegenüberzustellen. Wir glauben, dass er unwissentlich den „heiligen Gral“ von Konsensalgorithmen entdeckt hat, der hauptsächlich aufgrund historischer Unfälle im Sand der Zeit verloren ging. Wie Iain Stewart bemerkte:

„Ich dachte, es wäre interessant, eine Aufgabe zu erfinden, die absolut, nackt, eindeutig ein Beispiel für den Gegensatz zwischen den beiden Standpunkten ist. Und ja, es gibt eine: die Währung verbrennen!“

Der Börsenangriff

Als ehemaliges Kernentwicklungsteam hinter der Steem-Blockchain haben wir sehr gute Erfahrungen mit Exchange-Angriffen. Aus diesem Grund war die Abschwächung dieses Angriffsvektors von größter Bedeutung und inspirierte den Blockchain-Architekten Steve Gerbino dazu, alternative Konsensalgorithmen auf der Suche nach einer Lösung zu untersuchen, die uns immer noch die für einen Hochleistungscomputer erforderliche Leistung und Effizienz bietet und gleichzeitig dieses wichtige Thema abschwächt Angriffsvektor.

Proof-of-Burn als Konsensalgorithmus ist bemerkenswert einfach und sein einzigartiger Wert ist leicht zu verstehen. Wie beim Proof-of-Work müssen die Kosten für den Angriff auf das Netzwerk „im Voraus“ bezahlt werden. Wie beim Proof-of-Stake muss keine eigentliche Hardware gekauft und betrieben werden, abgesehen von der Hardware, die zur Herstellung von Blöcken erforderlich ist. Wie beim Proof-of-Work wird der Exchange-Angriff vereitelt, weil der Blockproduzent sein Geld bereits verloren hat, da er einfach versucht, es durch die Führung eines korrekten Ledgers zurückzubekommen.

Um einen 51%-Angriff durchzuführen, muss der böswillige Akteur nicht nur 51% des Token-Angebots erwerben, sondern nachweislich durch den Erwerb virtueller Mining-Hardware. Der einzige Weg, diesen Verlust auszugleichen, besteht darin, Blöcke in der Kette zu produzieren, die letztendlich gewinnt. Es ist eine bemerkenswert einfache und elegante Lösung des Problems. Kürzungen von Bedingungen sind nicht erforderlich, da der Blockproduzent gleich zu Beginn seinen eigenen Anteil effektiv gekürzt hat.

Verbrennungsnachweis

Iain Stewart schlug ein Jahr vor der Idee einer Allzweck-Blockchain von Vitalik Buterin einen Proof-of-Burn für Bitcoin vor. Vielleicht hat es deshalb so lange gedauert, bis die Leute erkannt haben, dass diese beiden Dinge unglaublich gut zusammenpassen. Allzweck-Blockchains legen großen Wert auf Effizienz und ermöglichen gleichzeitig wirtschaftliche Token-Designs ohne maximale Lieferbeschränkungen, eine Voraussetzung für Proof-of-Burn-Implementierungen. Ein Teil des Problems könnte auch gewesen sein, dass mehrere innovative Konzepte wie nicht fungible Token (NFTs) und Market Maker sowie Lösungen wie aktualisierbare Smart Contracts für die Implementierung äußerst vorteilhaft sind und erst nach dem Vorschlag entstanden sind.

NFT-Miner

Nachzuverfolgen, welche Konten wann wie viel verbrannt wurden, kann eine rechenintensive Aufgabe sein, und diese erhöhte Belastung des Netzwerks könnte einer der Gründe sein, warum Leute diese Implementierung vermieden haben.

Glücklicherweise bieten uns nicht fungible Token ein mächtiges Primitiv, mit dem das System all diese Informationen effizient verfolgen kann, um Blockbelohnungen an gültige Blockproduzenten zu verteilen. Das Endergebnis ist ein NFT, das effektiv als virtueller Miner funktioniert, aber auch unendlich und präzise anpassbar ist.

Blockchain-Entwickler können die Zugänglichkeit ihrer Plattformen genau regulieren, je nachdem, wie sie ihre Miner-NFTs bepreisen. Ein hoher Preis für die Miner wäre so, als ob man ASICs (Miner-Maschinen) kaufen müsste, um an der Blockproduktion teilnehmen zu können. Die Preise für die Miner niedrig zu halten, wäre, als würde man jedem erlauben, auf Commodity-Hardware zu minen. Das Beste daran ist jedoch, dass keine tatsächliche Hardware erforderlich ist.

Da es bei Koinos um Zugänglichkeit geht, werden Miner-NFTs wahrscheinlich einen niedrigen Preis haben, was effektiv so ist, als ob der ultimative GPU- und ASIC-resistente Algorithmus möglich wäre. Dies wirft jedoch die Frage auf: “Was ist, wenn Sie die falsche Nummer wählen?” Dies unterstreicht die Bedeutung der modularen Erweiterbarkeit. Auf Koinos ist die gesamte Geschäftslogik als Smart-Contract-Module implementiert, die ohne Hard Fork einzeln aufrüstbar sind. Dies bedeutet, dass, wenn beispielsweise der Preis von KOIN so stark explodiert, dass die Fixkosten der Bergleute nicht mehr ausreichend zugänglich sind, die Regierung einfach dafür stimmen könnte, diese Kosten zu senken, und die Zahl aktualisiert wird, sobald ein Konsens besteht .

Zentralisierungswiderstand

Die Kosten für Miner-NFTs zu begrenzen ist wie der Aufbau eines möglichst GPU- und ASIC-resistenten Algorithmus, da sich niemand durch den Erwerb spezieller Hardware einen Vorteil verschaffen kann. Besser noch, es macht die NFTs der Miner einheitlicher und daher einfacher zu verkaufen (fungibler) an einer dezentralen Börse, was bedeutet, dass Blockproduzenten weniger Risiken eingehen, da sie ihre Miner jederzeit liquidieren können.

Die Macht des Proof-of-Burn ergibt sich letztendlich aus der Tatsache, dass wir die Mining-Hardware in das System integrieren. Es handelt sich um virtuelle Hardware, was bedeutet, dass sie von den Systemdesignern unbegrenzt anpassbar ist, um die Leistung des Netzwerks zu maximieren. Eine Folge davon ist, dass das System so konzipiert werden kann, dass der Miner seinen Burn plus einige zusätzliche Token zurückerhält – eine Garantie, die von Proof-of-Work-Systemen nicht gegeben werden kann.

Diese Anpassbarkeit ermöglicht es uns auch, Angriffe von 51 % abzuwehren, indem wir das System so gestalten, dass mit steigender Nachfrage nach Minern die Amortisationszeit verlängert wird.

Stellen Sie sich nun vor, dass jemand (wie eine Börse) die Blockproduktion übernehmen möchte. Erstens müssten sie mehr Token verbrennen als alle anderen zusammen. Selbst dann werden sie nichts dafür bekommen haben. Sie müssen damit beginnen, Blöcke in der Gewinnkette zu produzieren, um ihre Belohnungen zurückzuerhalten. Während dieser Zeit könnten andere Netzwerkteilnehmer sehen, was passiert und entsprechend reagieren. Wenn sie das Gefühl haben, dass der Akteur versucht, die Kontrolle über die Regierungsführung zu übernehmen, können sie einfach mehr Bergleute kaufen und das Rückzahlungsfenster für den böswilligen Akteur verschieben, bis sie sich „anstellen“.

Token-Ökonomie

Der Proof-of-Burn hat auch interessante wirtschaftliche Eigenschaften, die ihn sowohl von PoW als auch von PoS unterscheiden. Wenn Sie zum Beispiel die Rate der neuen Token-Erstellung (auch bekannt als „Inflation“) festlegen würden, dann würde die Token-Wirtschaft an einem bestimmten Punkt, wenn zu viele Menschen an der Blockproduktion teilnehmen, deflationär werden, da die Belohnungen schneller zurückgedrängt, als neue Token erstellt wurden. Dies könnte bei Bedarf Leistungsvorteile für das Netzwerk bieten.

Viele Leute, die Blöcke produzieren, können die Latenz negativ beeinflussen. Diese deflationäre Komponente würde dazu dienen, übermäßige Blockproduktion dynamisch zu desinfizieren und dem Ökosystem gleichzeitig einen wichtigen wirtschaftlichen Hebel, die Deflation, zur Verfügung zu stellen.

Mein Ziel war es, mit dieser Reihe dem Leser ein wahnsinnig tiefes Verständnis des Themas Konsensalgorithmen auf eine noch zugängliche und hoffentlich interessante Weise zu vermitteln. Wir haben den historischen Bogen der wichtigsten Konsensalgorithmen behandelt und was meiner Meinung nach die nächste Entwicklung ist: Proof-of-Burn. Ich hoffe, dass Sie jetzt in der Lage sind, verschiedene Konsensimplementierungen für sich selbst zu bewerten und zu Ihren eigenen Schlussfolgerungen zu kommen, was innovativ ist und was nicht.

Die hier geäußerten Ansichten, Gedanken und Meinungen sind allein die des Autors und spiegeln nicht notwendigerweise die Ansichten und Meinungen von Cointelegraph wider.