Kaspa 합의 모델 DAG-KNIGHT에 대한 자세한 설명: 부분 동기화 모델에서 1/2 내결함성 비율을 달성하는 방법

원본 출처: KasMedia

원제: THE MASTER OF TIME: DAGKNIGHT가 비트코인, 이더리움 및 기존 BFT 모델로는 달성할 수 없는 불가능한 결과를 해결하는 방법

원저자 : Nicholas Sismil, 전 Binance.US 통화 상장 부서 연구 책임자

관점: 블록체인 및 분산 시스템 이론에는 잘 알려진 불가능한 결론이 있습니다. 불완전하게 동기화된 통신 모델에서는 어떤 프로토콜이나 네트워크도 1/2 내결함성을 달성할 수 없습니다. 이는 비트코인, 이더리움 및 클래식 BFT 모델과 같은 다른 프로토콜로는 해결할 수 없는 문제이지만 Kaspa가 구현할 합의 모델 DAG-KNIGHT는 해결할 수 있습니다. 이 문제를 해결하는 열쇠는 실제 프로세스를 시뮬레이션하여(예: 지연 및 기타 간섭 요인이 있는 경우) 강력한 네트워크 정확성을 달성하여 네트워크 시간의 주인이 되는 것입니다.

이 기사에서는 다음 질문에 중점을 둘 것입니다.

1. 분산시스템의 성격

2. 정확성, 적시성, 오류 허용성의 균형을 맞추는 방법은 무엇입니까? ;

3. 최종성 및 동적 가용성(예: 확률적 최종성 대 절대적 최종성)

4. 이러한 속성에 대한 비트코인, 고전적인 BFT 모델 및 이더리움의 성능과 단점;

5. DAG-KNIGHT는 어떻게 이 불가능한 결과를 돌파하고 다른 모든 프로토콜의 단점을 해결합니까?

6. 마지막으로 DAG-KNIGHT가 어떻게 시간의 주인이 되었는지, 그리고 이것이 분산 시스템 이론에 어떤 의미인지 요약합니다.

분산 시스템의 정의

분산 시스템에 대한 정의는 다양합니다. Leslie Lamport는 1987년 교환에서 이를 다음과 같이 설명했습니다. 분산 시스템에서는 시스템에 존재하는지조차 모르는 컴퓨터에 오류가 발생하면 자신의 컴퓨터를 사용할 수 없게 될 수 있습니다. Imran Bashir는 자신의 저서 "Blockchain Consensus"에서 분산 시스템을 메시지 전달 네트워크를 통해 공통 목표를 달성하기 위해 자율적이고 협력적으로 작동하는 익명 컴퓨터의 집합으로 정의합니다.

기본적으로 분산 시스템의 목표는 모든 구성 요소가 시스템의 전반적인 상태에 동의하여 합의를 이루는 것입니다. Facebook, Google, Twitter, Amazon 등은 중앙에서 관리되는 회사이지만 모두 분산 시스템(월드와이드웹 포함)을 사용합니다. 이 글에서는 블록체인, 분산 원장, 블록 방향 비순환 그래프(blockDAG)로 구성된 또 다른 분산 시스템의 역사적 발전에 대해 논의하겠습니다.

먼저, 분산 시스템의 몇 가지 핵심 속성인 정확성, 적시성, 시스템 내부 내결함성을 이해해야 합니다.

분산 시스템의 정확성, 적시성 및 내결함성

Leslie Lamport는 다중 프로세서 정확성 증명에서 분산 시스템 정확성의 개념을 정의합니다. 그는 정확해지기를 원하는 분산 시스템은 활력과 보안을 모두 갖춰야 한다고 믿습니다. 안전성은 이미 내린 결정을 취소할 수 없는 상태를 의미하고, 활성성은 결정을 무기한 연기할 수 없는 상태를 의미합니다. 즉, 보안은 서로 다른 정직한 노드가 서로 다른 결정을 내리지 않도록 보장하는 반면, 활동성은 모든 정직한 노드가 결국 하나의 결정을 내리도록 보장합니다.

앞으로 살펴보겠지만 일부 분산 시스템은 활성을 선호하는 반면 다른 시스템은 안전을 선호합니다.

적시성 및 내결함성

적시성은 분산 시스템의 통신 행동 모델을 반영합니다. 통신 모델에는 네트워크 대기 시간과 프로세서 대기 시간 및 속도에 대한 설정이 포함됩니다. 이러한 설정은 기본적으로 사이버 공격자가 시스템의 메시지 지연을 제어할 수 있는 정도를 결정합니다. 즉, 통신 모델은 사이버 공격자가 통신을 방해할 수 있는 능력의 한계를 정의합니다.

동기화 방법에 따라 (완전) 동기, 비동기, 부분 동기의 세 가지 주요 통신 모델이 있습니다. 각 모델은 시스템의 내결함성을 결정합니다. 즉, 통신 모델은 프로토콜이 1/3 또는 1/2의 오류율을 견딜 수 있는지 여부를 결정합니다.

(완전) 동기식 모델

동기화 모델에는 미리 알려진 최대 메시지 지연 한계 Δ가 있으며 모든 메시지는 이 시간 내에 전달되어야 하며 네트워크의 모든 참가자는 메시지 전달에 필요한 시간을 알고 있습니다. 따라서 공격자는 최대 δ까지만 메시지 전달 시간을 지연시킬 수 있습니다. 예를 들어, 비트코인이 동기식 모델을 채택하는 경우 각 블록의 최대 지연 L을 따르는 가장 긴 체인 규칙에 따라 작동합니다. L은 지속적으로 업데이트되며 항상 블록 도착 시간이 약 10분인지 확인합니다. 상한 지연 Δ는 10분입니다.

동기식 시스템은 간단하며 강력하고 긍정적인 결과를 제공합니다. 그러나 보안을 손상시키지 않으면서 실제 세계(예: 네트워크 중단 및 예상치 못한 장기 공격)를 효과적으로 시뮬레이션하기에는 너무 제한적입니다. 예를 들어, 지연 Δ를 더 길게 설정하면 실제 세계를 대표하는 매우 긍정적인 결과를 얻을 수 있지만 시간 초과가 길어지고 성능이 저하됩니다. 반대로 지연 Δ를 더 짧게 설정하면 성능이 향상될 수 있지만 실제 세계를 정확하게 시뮬레이션하지 못해 보안이 손상될 수 있습니다. 즉, 네트워크 참가자가 대기 시간을 과대평가하면 시스템이 실제보다 느리게 실행되고, 그렇지 않으면 시스템의 보안이 약해집니다.

게다가 둘 사이의 이상적인 균형을 찾는 것도 쉽지 않습니다. 예를 들어, 발신자가 두 명의 수신자에게 메시지를 브로드캐스트하고 하나의 메시지가 Δ−ϵ 이후에 도착하고 다른 메시지가 Δ+ϵ 이후에 도착하는 경우 실제 동작은 모델 사양이 예상하는 것과 다를 것입니다. 시스템.

동기식 모델의 이러한 문제에도 불구하고 여전히 최대 내결함성 한계인 1/2을 달성합니다. 이는 시스템의 모든 노드가 고정된 시간 내에 모든 투표를 보고 합의로 이어진다고 가정할 수 있기 때문입니다. 구체적으로, 시스템에 n개의 노드가 있고 그 중 f가 결함이 있는 노드인 경우 올바른 노드에서 보낸 최소한 f + 1개의 메시지가 f 결함이 있는 노드에서 보낸 메시지보다 많기를 바랍니다. 모든 메시지가 수신되면 동기화 모델에 따라 이러한 합의에 도달할 수 있습니다.

다음과 같은 경우입니다.

n ≥ f+(f+ 1)

f ≤ (n-1)/2

f < n/2

그런 다음 최대 내결함성은 ½에 도달합니다.

비동기식 모델

비동기식 모델은 네트워크 지연 시간에 대한 어떠한 가정도 하지 않음으로써 동기식 모델에서 발생하는 문제를 극복하려고 시도합니다. 즉, 정상적으로 작동하는 노드 간에도 네트워크 지연 시간에 제한이 없습니다. 여기에는 두 가지 장점이 있습니다. 첫째, 통신 시간 제한이 없으므로 동기화되지 않은(지연) 메시지가 실수로 보안을 손상시킬 수 없습니다. 둘째, 고정된 시간 초과가 없기 때문에 노드는 시스템의 실제 지연에 적응하고 여전히 남아 있을 수 있습니다. 활동적인. .

그러나 여기에는 약간의 비용이 따릅니다. Fischer, Lynch, Patterson은 논문 "Impossibility of Distributed Consistency with a Faulty Process"에서 비동기 모델에서는 결함이 있는 노드가 하나만 있어도 일관성을 보장할 수 없다는 불가능 정리를 제안했습니다. 즉, 비동기식 모델에서는 잘못된 노드가 하나만 있으면 일관성이 불가능해집니다.

그럼에도 불구하고 확률론적 알고리즘을 사용하면 t초 안에 합의를 달성하는 것이 가능합니다. t가 커짐에 따라 합의 확률이 기하급수적으로 1에 가까워지기 때문입니다. 따라서 비동기 가능 일관성 알고리즘은 ½이 아닌 1/3 내결함성만 달성할 수 있습니다.

또한 Eric Brewer는 비동기 분산 시스템에서는 일관성(보안), 활성성 및 파티션 허용 오차가 공존할 수 없음을 입증했습니다. 분할 허용 오차는 네트워크가 분할된 기간 동안 시스템이 계속 작동할 수 있도록 보장하는 것을 의미합니다(특정 노드 간의 메시지는 전달될 수 없음). 따라서 비동기식 시스템에는 트릴레마가 있습니다. 즉, 보안, 활성 및 파티션 허용치 세 가지 중 두 가지를 선택해야 하지만 모두 선택할 수는 없습니다.

이 정리는 비동기식 모델 시스템에 적용되지만 네트워크 분할은 여전히 비동기식 가정을 따르며 모든 타이밍 모델에서 발생합니다. 따라서 사용되는 모델에 관계없이 시스템은 네트워크 분할 중 활성 또는 보안에 중점을 두어야 합니다.

부분 동기화 모델

시스템에는 부분 동기화를 달성하는 두 가지 방법이 있습니다. 첫 번째 접근 방식은 시스템이 정상적으로 실행될 때 동기 모델을 채택하고 장애(예: 네트워크 장애 또는 공격)가 발생하면 비동기 모델로 전환하는 것입니다. 이 접근 방식은 글로벌 네트워크를 관찰하는 시계가 있다고 가정하고 매개변수 Δ는 동기화 단계 중 메시지에 대해 가능한 최대 지연을 지정합니다. 그러나 비동기식 단계에서는 매개변수 Δ가 아무런 영향을 미치지 않으며 전역 안정화 시간(GST)에 따라 통신 모델이 동기식에서 비동기식으로 전환되는 시점이 결정됩니다. 이 버전을 GST 버전이라고 합니다.

두 번째 방법은 메시지 전달에 대해 알려진 경계가 없지만 네트워크 상대가 선택할 수 있는 알 수 없는 유한한 상한 δ가 있다고 가정하는 것입니다. 이 버전에는 GST가 없으며 비동기식 단계와 동기식 단계 간의 전환도 없습니다. 대신 메시지는 동기식 모델에서와 마찬가지로 항상 Δ 시간 단계 내에 전달됩니다.

특히 주목할 점은 부분 동기화 모델 모두 1/3의 내결함성을 갖는다는 사실입니다. Dwork, Lynch 및 Stock의 작업에서 공식적으로 입증된 불가능성 결과로서 부분 동기화 모델은 1/2 내결함성을 달성할 수 없습니다.

최종성과 동적 가용성

역사적으로 프로토콜은 가장 긴 체인 기반 프로토콜과 고전적인 BFT 합의 프로토콜이라는 두 가지 범주로 나누어졌습니다. 전자는 동기화 모델을 사용하며 Nakamoto 합의, 즉 가장 긴 체인 규칙을 따릅니다. 즉, 체인 간에 불일치가 있는 경우 가장 긴 체인이 선택됩니다. 후자는 부분 동기화 모델을 채택하고 상태 머신 복제를 기반으로 작동하며 블록을 제안할 검증자를 무작위로 선택하고 여러 라운드의 투표를 통해 블록을 체인에 포함할지 여부를 결정합니다. 각 투표 라운드에서 모든 정직한 온라인 검증인은 특정 블록에 투표합니다.

가장 긴 체인을 기반으로 하는 프로토콜과 달리 BFT 합의 프로토콜에 의한 블록 생성은 체인의 길이나 크기에 의존하지 않습니다. BFT 합의는 활성보다 보안을 선호하며 절대적인 최종성을 제공합니다. 즉, 시스템 내에서 이루어진 결정은 결코 되돌릴 수 없습니다. 그러나 보안에 대한 강조로 인해 기존 BFT 모델은 동적 가용성을 달성할 수 없습니다. 클래식 BFT 합의 모델에는 Tendermint, PBFT 및 HotStuff 모델이 포함됩니다.

반면, 가장 긴 체인 기반 프로토콜(비트코인 및 일반화된 버전 GHOST 포함)은 절대 최종성을 달성할 수 없지만 동적 가용성을 통해 확률적 최종성을 달성합니다. 동적 가용성을 통해 노드는 시스템 보안에 영향을 주지 않고 언제든지 시스템에 참여하거나 시스템에서 나갈 수 있습니다. 따라서 동적 가용성은 진정한 무허가성을 구현합니다. 즉, 가동 중지 시간이나 기술적 오류로 인해 노드가 불이익을 받지 않습니다. 또한 네트워크 분할 또는 공격 중에 동적으로 사용 가능한 프로토콜은 참여도가 낮은 경우에도 여전히 결정을 내릴 수 있습니다.

많은 사람들은 가장 긴 체인을 기반으로 한 프로토콜이 보안보다 활성을 선호한다고 생각하지만 이는 전적으로 사실이 아닙니다. 이 점은 매우 중요합니다. 생존성을 확률적으로 구현하는 모델에서는 생존성과 안전의 구별이 인위적이고 오해의 소지가 있습니다. 왜냐하면 생존성이 확률적으로 구현되는 모델에서는 보안과 생존성이 상호 의존적이기 때문입니다.

절대적 최종성이 확률적 최종성보다 낫다고 생각할 수도 있지만, 각 모델이 분할 문제를 다르게 처리하기 때문에 그렇지 않습니다. 전통적인 BFT 합의 시스템에서는 분할 중에 참여도가 너무 낮으면 필요한 수에 도달하지 못하고 필요한 투표가 완료되지 않아 블록체인이 정체될 수 있습니다. 그러나 활성 참가자 수가 1로 줄어들더라도 가장 긴 체인을 기반으로 한 시스템은 항상 정직한 다수가 있는 한 분할 중에 기능이 중단되지 않습니다. 반대로, 이 경우 원장의 네트워크 출력은 계속 증가하고 자동으로 오류를 수정하는 기능을 갖게 됩니다. 초기에 노드가 동의하지 않더라도 네트워크는 결국 수렴하여 합의에 도달합니다. 이 오류 수정 기능은 네트워크 보안의 강도와 관련이 있습니다.

Neu 등이 보여주듯이, 동일한 환경에서 클래식 BFT 모델과 가장 긴 체인 모델을 시뮬레이션할 때 동적 참여 및 네트워크 분할 조건 하에서 가장 긴 체인 프로토콜의 원장 네트워크 출력은 항상 계속해서 증가합니다. 전통적인 BFT 프로토콜 Finality는 참여도나 파티셔닝이 낮은 기간 동안 정지됩니다.

따라서 전통적인 BFT 합의 모델은 보안과 절대적인 최종성을 제공하지만 네트워크 중단 시 자가 치유 또는 복구가 불가능하다는 대가를 치르게 됩니다. 또한 이는 시스템의 무허가성 특성을 희생하여 시스템 중앙 집중화로 이어집니다. 예를 들어, 일부 BFT 프로토콜에서는 노드가 온라인 상태를 유지해야 하거나 불이익을 받도록 요구합니다. 상당수의 유사한 규칙이 분산형 네트워크의 설계 아이디어와 확실히 일치하지 않습니다.

이더리움: PoS의 광범위한 애플리케이션과 함정

많은 사람들은 전력 및 하드웨어 비용을 절약하고 더 나은 확장성을 달성하기 위해 PoW 네트워크에서 벗어나기를 원합니다. PoS 모델은 원래 Satoshi 합의에 대한 대안으로 온체인 블록체인 모델에서 구현되었습니다. PoS 모델은 스테이커를 무작위로 선택하고 지분에 비례하여 단일 블록을 생성할 수 있는 권한을 부여함으로써 PoW의 작업 프로세스를 시뮬레이션합니다.

그러나 많은 사람들은 이것이 무관심한 공격과 장거리 공격이라는 두 가지 주요 문제로 이어진다는 사실을 인식하지 못합니다.

두 명의 채굴자가 거의 동시에 블록을 생성할 때 무관심한 공격이 발생하며, 네트워크는 가장 긴 체인 규칙을 기반으로 어떤 경쟁 체인을 채택할지 결정해야 합니다. PoW 네트워크에서는 가장 많은 작업을 수행하는 가장 긴 체인, 즉 시스템 외부 리소스를 경제적으로 가장 많이 소비하는 체인을 선택합니다. PoS에서는 올바른 체인을 선택하는 데 외부 리소스가 필요하지 않으므로 자연스러운 기회 비용이 없습니다. 기회 비용 없이 스테이커는 체인의 각 버전에 지분을 투자하여 시스템 보안이 붕괴될 수 있습니다. 합리적인 스테이커는 수익을 극대화하기 위해 가능한 모든 체인으로 확장할 것입니다.

장거리 공격은 공격자가 뇌물을 통해 과거 검증인의 키를 획득하고 블록체인의 기록을 다시 쓰는, 즉 잘못된 네트워크 기록을 생성할 때 발생합니다.

사심 없는 공격을 해결하기 위해 Vitalik Buterin은 Slasher 개념을 제안했습니다. 즉, 스테이커가 두 포크에서 동일한 높이의 블록에 서명하면 블록 보상을 잃게 됩니다. 그러나 Vlad Zamfir와 Ethan Buchman은 Slasher에 스테이킹 마진이라는 추가 기능을 추가했습니다. 이렇게 하면 규칙을 명백히 위반한 노드는 이익의 일부를 포기하는 것이 아니라 스테이킹 예치금을 줄여 더 큰 페널티를 받게 됩니다. 이러한 개선 사항은 나중에 Ethereum의 Gasper 합의 모델에 통합되었으며 PoS 자산으로서의 ETH의 가치는 필수 스테이킹 예치 및 삭감된 벌금을 통해서만 보장된다는 것을 입증했습니다. ETH를 잠그지 않으면 Ethereum을 지원할 경제적 가치가 없습니다.

즉, ETH의 가치는 위조할 수 없는 작업 증명 비용을 통해 생성되는 것이 아니라 오늘날의 법정화폐 시스템과 마찬가지로 유지되도록 강제되므로 경화로서의 기능을 할 수 없습니다. 비트코인은 자본 지출(하드웨어 채굴기 등)과 운영비(전기 등)를 통해 새로운 비트코인을 생산하는 데 많은 비용이 들기 때문에 위조할 수 없는 비용이 있습니다. 비트코인 위조는 매우 어렵습니다. 왜냐하면 위조자는 이전의 값비싼 작업 증명을 모두 다시 실행해야 하고 네트워크에서 진행 중인 모든 작업 증명보다 빠르게 수행해야 하기 때문입니다.

프랑켄슈타인: 이더리움을 위한 Gasper

Gasper는 가장 긴 체인 규칙 모델을 기반으로 한 동기 통신 모델과 클래식 BFT 모델을 기반으로 한 부분 동기 통신 모델을 결합하는 PoS 네트워크 설계에 의존하는 것을 목표로 합니다. 전자는 가장 긴 체인 규칙을 일반화한 LMD GHOST(Latest News Driven Greediest and Heaviest Observation Subtree)를 통해 구현되고, 후자는 Casper FFG(Friendly Finality Gadget)를 통해 구현됩니다. LMD GHOST는 GHOST의 변형이며 "비트코인의 고속 트랜잭션 처리 보안"에서 Kaspa 네트워크 창시자인 Sompolinsky와 Zohar가 제안한 포괄적 프로토콜의 일부입니다. 이더리움에서 LMD GHOST는 포크 선택 규칙으로 작동합니다. 각 포크에서 검증인은 가장 긴 체인이 아닌 모든 검증인으로부터 가장 많은 지지를 받는 체인(즉, 수신된 가장 최근 메시지)을 선택합니다. PoW 네트워크의 GHOST 모델에서 지원은 가장 많은 작업을 수행하는 체인을 의미합니다. LMD GHOST에서 지원은 가장 많은 표를 받은 체인을 의미합니다(참가자는 스테이킹된 ETH 잔액에 따라 가중치를 부여받은 표를 받습니다).

Ethereum은 또한 책임 메커니즘을 도입하기 위해 블록 노드를 확인하도록 설정했습니다. 검증인이 시스템 규칙을 위반하면 벌금은 특정 위반 사항에 따라 달라집니다. Casper FFG는 Vlad Zamfir의 논문 "Friendly Little Ghosts: A Rightly Build Blockchain Consensus Protocol"에서 파생된 것입니다. 그러나 Ethereum은 LMD GHOST로 알려진 확률적 활성 체인 위에 추가 보안 계층으로 Casper를 최종 장치로 구현하기로 결정했습니다. 따라서 Casper FFG는 네트워크 분할 중에도 제안된 블록의 보안을 보장합니다. 그러나 Casper FFG는 부분 동기화 모델에 따라 작동하기 때문에 전체 유효성 검사기 세트 수의 1/3 미만이 결함/적대적일 경우, 즉 내결함성이 1/3인 경우에만 완결성을 달성할 수 있습니다. Casper FFG는 책임 있는 보안을 제공하기 때문에 자체적으로 일반적이고 결정적인 활성을 갖지 않지만 새롭고 약한 형태의 확률적 활성을 제공합니다.

Vitalik이 말했듯이 "믿을 수 있는 활성이란 알고리즘이 어떤 것의 상태를 최종적으로 결정할 수 없는 정체 상태에 빠지지 않아야 함을 의미합니다."

Gasper는 또한 장거리 공격에 대한 보호 수단으로 약한 주관적 체크포인트를 구현합니다. 약한 주관적 체크포인트 이전의 Gasper 블록체인 내역은 취소될 수 없습니다. 즉, 노드가 체크포인트와 충돌하는 블록을 수신하면 해당 블록을 거부하여 장거리 공격을 방지합니다. 주관성이 약한 한 가지 문제는 네트워크 노드를 새로 만들거나 재결합하는 것이 시스템의 올바른 업데이트 상태를 얻기 위해 다른 노드를 신뢰하고 의존해야 한다는 것입니다. 이는 무신뢰 시스템을 구축하려는 분산화의 목표와 모순됩니다. 작업 증명은 객관성을 기반으로 작동하며, 새로운 노드는 네트워크의 나머지 부분과 동일한 결론에 독립적으로 도달할 수 있으므로 신뢰할 수 없는 시스템이 됩니다.

따라서 이더리움의 Gasper는 동시성과 부분 동시성을 활성 및 보안과 결합하지만 주로 필수 지분 증명을 추구하기 때문에 다른 많은 기능을 희생합니다.

PoS로 인한 주요 문제점

첫째, 사토시 합의 이행을 포기함으로써 위조할 수 없는 데 따른 비용을 의무 보증금으로 대체하여 약한 형태의 경제적 가치를 창출합니다. 둘째, 오프라인 페널티를 포함해 삭감 페널티를 부과한다. 오프라인 페널티는 작고 보상을 놓친 기회 비용과 동일할 수 있지만 동적 가용성은 여전히 제한됩니다. 셋째, 약한 주관적 검증 노드는 시스템에 대한 신뢰의 존재를 기본으로 합니다. =이것은 블록체인 기술의 본래 의도에 어긋납니다.

안전과 활동의 인위적인 차이로 인해 발생하는 주요 문제

넷째, 이더리움은 포크 선택 규칙(예: LMD GHOST)을 개선하는 대신 프로토콜에서 잘못된 인위적 활성 대 보안 구별에 굴복했습니다. 즉, 이더리움은 네트워크의 자가 치유 능력을 강화하지 않고 고전적인 BFT 합의 도구인 Casper FFG를 사용했습니다.

이로 인해 다섯 번째 문제가 발생합니다. Casper FFG는 1/3 내결함성만 달성할 수 있습니다. 이는 부분적으로 동기화된 모델에서 가장 높은 내결함성이지만 제한 사항을 나타냅니다. 앞으로 살펴보겠지만 DAG-KNIGHT가 더 잘할 수 있습니다.

마지막으로 Gasper는 기본 계층의 통화로서 ETH의 보안, 불변성 및 능력을 손상시키는 높은 복잡성을 도입합니다. 이러한 끝없는 복잡성 추구는 프랑켄슈타인과 같은 시스템을 만들어냅니다.

요약: 비트코인, 클래식 BFT 및 이더리움

비트코인은 1/2의 높은 내결함성을 달성할 수 있지만 이는 인터넷 대기 시간, 네트워크 중단 및 예기치 않게 긴 공격과 같은 실제 조건에 대한 모델링 및 확장성을 희생합니다. 따라서 비트코인은 효율적인 교환 매체가 될 수 없습니다. 더 빠른 거래 속도를 가능하게 하기 위해 제한된 대기 시간을 줄이면 비트코인의 안전성과 보안이 손상될 수 있기 때문입니다.

반면, 기존 BFT 모델은 네트워크 분할이나 공격 중에 동적 가용성과 자가 복구 기능을 희생하면서 보안을 선호합니다. 또한 기존 BFT 모델은 부분적으로 동기식 통신 모델을 사용하므로 내결함성의 1/3만 달성할 수 있습니다.

이더리움은 가장 긴 체인 기반 모델과 고전적인 BFT 모델의 장점을 병합하려고 시도하지만 결과적으로 불필요한 괴물 자멸 시스템을 만드는 것입니다.

DAG-KNIGHT: 시간의 군주

DAG-KNIGHT는 부분적으로 동기화된 모델에서 1/2 내결함성을 달성합니다. 아시다시피 Cynthia Dwork, Dwork, Lynch 및 Stock은 부분 동기화 모델에서 1/3 이상의 내결함성 비율을 달성하는 것이 불가능하다는 것을 공식적으로 입증했습니다. Shi와 Pass는 자신의 논문 "Hybrid Consensus"에서 이를 공식화했습니다. 조금. 이제 DAG-KNIGHT가 이를 어떻게 수행하는지 설명하겠습니다.

먼저 GHOST-DAG의 작동 방식과 DAG-KNIGHT가 이를 기반으로 구축되는 방식을 이해해야 합니다. 관련 정보는 Spectre, Phantom 및 GHOST-DAG의 하위 섹션에서 찾을 수 있습니다. "블록체인 트릴레마를 해결하는 방법: BlockDAG와 사토시 나카모토 합의 사이의 우정"이라는 기사에서 GHOST-DAG가 이 문제를 어떻게 해결하는지 자세히 설명합니다.

불가능을 달성하기: DAG-KNIGHT 및 부분 동시성

DAG-KNIGHT는 PoW 활용을 극대화하여 Dwork 등이 제안한 불가능성 결과를 해결합니다. 작업 증명은 트랜잭션 주문 프로토콜을 최종 프로토콜에서 분리합니다. 비트코인의 가장 긴 체인 규칙, DAG-KNIGHT의 순서 규칙 등 합의 모델은 트랜잭션의 순서를 결정하며, 이러한 규칙은 모든 참가자(적대 노드 포함)가 동일한 방식으로 작동하는 정식 알고리즘입니다. 반면, 트랜잭션 최종성은 각 사용자가 시스템에 대한 지역적 신념을 기반으로 구성하거나 계산하는 구속력이 없는 프로그램입니다.

비트코인에서 이 기본 시간은 공격자가 네트워크 전체 해시율의 10%를 소유하고 노드가 <0.1의 위험 ε을 감수할 의향이 있다는 가정 α를 기반으로 합니다. 그러나 노드는 로컬 시스템의 신념에 따라 그에 따라 반응합니다. 예를 들어, 비트코인 노드가 악의적인 채굴자가 해시율의 1/3 미만을 소유하고 있다고 믿는 경우, 해당 노드는 한도가 49%라고 믿는 노드보다 더 빠르게 거래를 확인하게 되며, 이는 34%의 공격자가 전자를 손상시킬 수 있도록 허용합니다. , 그러나 후자를 해칠 수는 없습니다.

주문을 최종성과 분리하는 작업 증명의 또 다른 예는 PoW 블록을 부분적으로 동기화하는 DAG 주문 알고리즘인 Spectre입니다. Spectre에서 노드는 시스템의 나머지 부분에 알려지지 않은 대기 시간 상한 d를 지정하는 별도의 매개 변수로 구성되어야 합니다. 더욱이, 각 노드는 d의 선택에 책임이 있으며, 너무 부정확한 선택은 노드에 해를 끼칠 수 있습니다. 예를 들어, 노드가 d를 과대평가하면 되돌릴 수 없는 거래를 인식할 수 없으며, 노드가 d를 과소평가하면 조기에 거래를 수락하게 됩니다. 그러나 Spectre는 높은 수준의 활동을 달성할 수 없습니다.

DAG-KNIGHT는 이 작업 증명 기능을 활용하여 트랜잭션 순서 지정 규칙의 대기 시간을 중요하지 않게 만드는 한편, 트랜잭션 완결성은 사용자가 로컬로 구성한 대기 시간 한도에 따라 달라집니다. 그런 의미에서 부분적으로 동기화되었습니다. 응답성은 고전적인 부분 동기식 통신 모델의 핵심 기능이며, 프로토콜 합의 모델이 지연에 응답하는 방식에 따라 두 가지 형태의 응답성이 있습니다. 강력한 응답성은 네트워크에서 관찰 가능한 지연을 기반으로 트랜잭션을 확인할 수 있는 프로토콜에서 비롯됩니다. 약한 응답성의 또 다른 유형은 프로토콜이 네트워크 공격자로 인해 발생하는 현재 최대 대기 시간 하에서 엄격하게 실행되는 경우입니다. DAG-KNIGHT는 후자 방식으로 작동하므로 Dwork의 불가능 결과를 우회할 수 있습니다.

DAG-KNIGHT 문서에서는 다음과 같이 설명합니다. "KNIGHT에서는 단순히 로컬로 관찰된 대기 시간에 상한을 설정하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 대신 상한은 공격자가 가할 수 있는 최대 지연을 반영해야 합니다. 메시지가 현재 내에서 정확하게 전파되더라도 1~2초이지만 공격자가 네트워크를 손상시켜 메시지가 전달되는 데 최대 30초가 걸릴 수 있는 경우 클라이언트는 D를 30초로 설정해야 합니다."

이것이 한계처럼 보일 수 있지만, 약한 응답성을 적용하는 능력은 부분적 동시성으로 1/2 내결함성을 달성하는 최초의 합의 모델을 생성하여 불가능을 깨뜨립니다.

불가능을 깨다: 그것은 무엇을 의미합니까?

Satoshi 합의의 가장 긴 체인 규칙을 일반화한 DAG-KNIGHT는 동적 가용성, 확률적 최종성 및 자가 치유 기능을 달성합니다. 그러나 DAG-KNIGHT는 최종성을 달성하므로 비트코인보다 더 빠르게 보안을 달성합니다. 즉, 재결합 확률이 더 빨리 0에 접근하므로 더 빨리 최종성에 도달합니다. 즉, 초당 100개의 블록이 생성될 수 있으며 채굴자는 보조금을 받고 전환 수수료가 없는 블록 보상을 더 빨리 받을 수 있으므로 솔로 채굴을 더욱 효율적으로 만드는 철저한 분산 시스템이 탄생합니다.

기존 BFT 모델과 달리 DAG-KNIGHT는 가능한 가장 높은 내결함성인 1/2을 달성하면서 네트워크 분할 중에 실행을 중지하지 않는 반면, BFT 모델은 1/3만 달성할 수 있습니다. 또한 비트코인과 달리 DAG-KNIGHT는 실제 비동기성을 시뮬레이션하여 긴 시간 초과와 성능 저하를 방지하는 동시에 낮은 대기 시간 범위 내에서 보안을 보장할 수 있습니다. 따라서 비트코인은 거래 속도를 높이기 위해 제한된 대기 시간을 줄이는 것이 안전과 보안을 손상시키기 때문에 이상적인 교환 매체가 될 수 없습니다. DAG-KNIGHT는 무국적 미래 세계에서 최초의 준비 통화를 만들 수 있습니다.

또한 DAG-KNIGHT는 Ethereum의 Casper FFG와 같은 레이어를 지속적으로 추가하는 대신 이 프레임워크를 비이중 합의 모델로 구현합니다. DAG-KNIGHT는 복잡한 이더리움 스타일의 "프랑켄슈타인" 괴물에서 크게 벗어난 기본 레이어의 포크 선택 규칙을 개선하여 단순화를 달성합니다. 단순화를 통해 더욱 빠르고 안전한 개발이 가능하며 DAG-KNIGHT는 강력한 경제적 가치를 통해 단순화를 달성합니다. a. 위조할 수 없는 작업 증명 기반 자산 b. 이더리움 모델의 약한 주관성을 제거합니다. .

마지막으로 DAG-KNIGHT는 α, ε 및 δ가 비트코인의 제한 지연과 같은 중앙 규칙이 아닌 노드에 의해 로컬로 결정되고 결정되어 프리드리히 하이에크가 로컬 지식 문제라고 부르는 것을 간접적으로 해결하기 때문에 PoW를 더욱 분산시킵니다. 모든 사람은 결정이 이 정보에 의존할 때 가장 효과적으로 활용될 수 있는 몇 가지 고유한 정보 이점을 가지고 있습니다. 따라서 개인(또는 우리의 경우 노드)은 특정 시간과 장소의 상황과 계획(특히 하이에크의 경우 경제 계획이지만 여기에는 α, ε 및 δ도 포함될 수 있음)을 기반으로 고유한 정보가 가장 많이 있습니다. 중앙 집중식 계획에는 이러한 정보가 부족하고 각 개인의 지식을 정확하게 고려할 수 없기 때문에 개별 참가자가 분산 방식으로 수행하는 것이 가장 좋습니다.

결론: Kaspa의 미래 합의 모델 DAG-KNIGHT는 비트코인, 이더리움 및 기존 BFT 모델이 달성할 수 없는 불가능한 결과를 해결합니다. 부분적으로 동기화된 모델로서 가능한 가장 높은 내결함성을 갖습니다. DAGKNIGHT는 다른 어떤 프로토콜보다 뛰어난 보안, 확장성 및 분산화를 제공합니다. 다른 어떠한 프로토콜도 공식적으로 이러한 위업을 달성한 적이 없으며 아마도 다른 어떤 프로토콜도 이를 다시 달성할 수 없을 것입니다. 따라서 Kaspa는 문자 그대로 시간의 제왕입니다.