Што такое канчатковасць у блокчейне і чаму гэта мае значэнне?

Разуменне канчатковасці ў блокчейне

Канчатковасць у блокчейне адносіцца да нязменнага пацверджання транзакцыі або блока транзакцый.

У звычайных фінансавых сістэмах пасля пацверджання транзакцыі яе нельга адмяніць. Аналагічным чынам дасягненне канчатковасці ў сетцы блокчейн гарантуе, што транзакцыя з'яўляецца пастаяннай і не можа быць зменена пасля таго, як яна была дададзена ў блокчейн. Каб блокчейн быў бяспечным і сапраўдным, гэтая канцэпцыя мае вырашальнае значэнне.

Канчатковасць дасягаецца выкарыстаннем кансенсусу ў сетцы блокчейн. У розных сетках блокчейн выкарыстоўваюцца розныя кансенсусныя алгарытмы, кожны з якіх мае унікальны метад праверкі транзакцый і забеспячэння канчатковасці, напрыклад, proof-of-work (PoW), proof-of-stake (PoS) або практычная візантыйская адмоваўстойлівасць.

Віды канчатковасці ў блокчейне

Канчатковасць у блокчейне можа быць імавернаснай, эканамічнай, імгненнай, безумоўнай або звязанай з усім станам блокчейна.

У блокчейне існуюць розныя тыпы канчатковасці, кожны з якіх апісвае пэўную ступень пэўнасці і незваротнасці ў дачыненні да транзакцый і блокаў. Асноўныя тыпы канчатковасці ў блокчейне наступныя:

Імавернасная канчатковасць

Канчатковасць з'яўляецца імавернаснай у большасці блокчэйн-сістэм, асабліва ў тых, якія выкарыстоўваюць кансенсус PoW, напрыклад у біткойнах. Верагоднасць адмены транзакцыі памяншаецца ў геаметрычнай прагрэсіі, калі блокі накладваюцца на пацверджаную транзакцыю пасля таго, як яна была ўключана ў блок.

Эканамічная канчатковасць

Канцэпцыя эканамічнай канчатковасці часта асацыюецца з сістэмамі PoS. Здзелка лічыцца канчатковай з пункту гледжання эканамічнай канчатковасці, калі вяртанне да яе было б фінансава нежыццяздольным. У PoS валідатары або вузлы павінны прадаставіць долю ў якасці закладу, пэўную колькасць крыптавалюты. Калі яны ўхваляюць фальшывыя транзакцыі, яны рызыкуюць страціць сваю долю, што робіць эканамічна нерацыянальнымі зламысныя дзеянні.

Імгненная канчатковасць

Сетка Ripple забяспечвае амаль імгненную канчатковасць, гарантуючы, што пасля запісу транзакцыі ў бухгалтарскай кнізе яна неадкладна пацвярджаецца і становіцца незваротнай. Транзакцыі правяраюцца 150 валідатарамі. Гэтыя валідатары патэнцыйна могуць атрымаць месца ў спісе унікальных вузлоў Ripple, які ўключае 35 валідатараў.

Безумоўная канчатковасць

Калі транзакцыя пацверджана, яна лічыцца цалкам і безумоўна канчатковай. Ні пры якіх абставінах транзакцыя не можа быць адменена. Дасягнуць безумоўнай канчатковасці можа быць цяжка і часта патрабуе моцнай цэнтралізацыі або унікальнага метаду кансенсусу.

Канчатковасць стану

У некаторых сістэмах блокчейн канчатковасць адносіцца да поўнага стану блокчейна, а не толькі да транзакцый. Пераход стану (змена стану блокчейна, напрыклад, транзакцыя або выкананне смарт-кантракту) не можа быць зменены або адменены пасля яго завяршэння. Для такіх прыкладанняў, як смарт-кантракты, дзе дакладнасць усяго стану прыкладання з'яўляецца жыццёва важнай, дасягненне канчатковага стану вельмі важна.

Чаму канчатковасць мае значэнне ў блокчейне

Канчатковасць у блокчейне забяспечвае неабходную гарантыю сапраўднасці і сталасці транзакцыі, што робіць яе асноватворнай канцэпцыяй для надзейнасці і функцыянальнасці тэхналогіі.

Finality забяспечвае высокі ўзровень бяспекі і даверу да сістэмы, што гарантуе, што пасля пацверджання транзакцыі яе нельга будзе змяніць або адмяніць. Правяраючы, што транзакцыя з'яўляецца законнай і зарэгістраванай у блокчейне, канчатковасць прадухіляе праблему падвойных выдаткаў, у выніку чаго адзін і той жа лічбавы актыў можна выкарыстоўваць больш за адзін раз. 

Падвойныя выдаткі могуць адбыцца, напрыклад, калі хтосьці меў адзін біткойн (BTC) і паспрабаваў перадаць яго двума асобнымі транзакцыямі двум розным атрымальнікам. Гарантуючы канчатковасць, тэхналогія блокчейн прадухіляе гэта. Пасля пацверджання транзакцыі і запісу ў блокчейне лічбавы актыў лічыцца выдаткаваным і не можа выкарыстоўвацца ў далейшых транзакцыях.

Канчатковасць мае вырашальнае значэнне ў кантэксце разумных кантрактаў. Падрабязнасці пагаднення паміж пакупніком і прадаўцом непасрэдна ўбудаваныя ў смарт-кантракты, якія ўяўляюць сабой самавыконвальны код. Канчатковасць гарантуе, што вынікі гэтых кантрактаў дэтэрмінаваныя і нязменныя.

Акрамя таго, канчатковасць заключаецца ў тым, як дэцэнтралізаваныя прыкладанні (DApps) забяспечваюць бяспеку і надзейнасць сваёй дзейнасці. Канчатковасць гарантуе, што рашэнні і транзакцыі, зробленыя ў рамках гэтых прыкладанняў, з'яўляюцца нязменнымі і незваротнымі. Акрамя таго, блокчейн развівае давер паміж карыстальнікамі і ўдзельнікамі сеткі, робячы транзакцыі канчатковымі. Давер карыстальнікаў да сістэмы павышаецца дзякуючы таму, што транзакцыі незваротныя.

Праблемы для дасягнення канчатковасці ў блокчейне

Такія праблемы, як разгалінаванне, затрымка сеткі, уразлівасці смарт-кантрактаў і атакі 51%, перашкаджаюць транзакцыям у блокчейне дасягнуць канчатковага выніку.

Калі блокчейн разбіваецца на некалькі шляхоў, адбываецца разгалінаванне, ствараючы розныя версіі гісторыі транзакцый. Метад кансенсусу падвяргаецца выпрабаванню з-за гэтага разыходжання, што ўскладняе вызначэнне таго, якая версія з'яўляецца законнай, і затрымлівае канчатковасць.

Напрыклад, хардфоркі могуць быць вынікам рознагалоссяў паміж супольнасцю або распрацоўшчыкамі адносна абнаўленняў пратаколу. Пакуль праблема не будзе вырашана, розныя фракцыі могуць працягваць падтрымліваць блокчейны PoW, што прывядзе да адсутнасці канчатковасці.

Затрымка сеткі або затрымка перадачы даных паміж вузламі яшчэ больш ускладняе справу. Павольныя сеткавыя злучэнні могуць выклікаць памылкі ў парадку і праверцы транзакцый, затрымліваючы распаўсюджванне інфармацыі аб транзакцыях па сетцы блокчейн.

Акрамя таго, уразлівасць смарт-кантракту можа прывесці да нечаканых паводзін, што дазволіць зламыснікам скарыстацца ёю і адмяніць транзакцыі. Аналагічным чынам суб'ект, які мае больш за 50% магутнасці майнинга сеткі ў блокчейне PoW, можа мець магчымасць змяняць гісторыю блокчейна і адваротныя транзакцыі. Гэта падрывае канчатковасць і бяспеку.

З-за гэтых праблем цэласнасць блокчейна знаходзіцца пад пагрозай, што патрабуе ўкаранення распрацоўшчыкамі моцных алгарытмаў кансенсусу і эфектыўных сеткавых пратаколаў, каб паменшыць праблемы разгалінавання і затрымкі і гарантаваць своечасовую і бяспечную канчатковасць транзакцый.

Метады і алгарытмы кансенсусу для павышэння канчатковасці

Больш працяглыя перыяды пацверджання, некалькі праверак і перадавыя алгарытмы бяспекі, такія як Algorand's Pure PoS, дэлегаваны PoS (DPoS) і HoneyBadgerBFT, могуць дапамагчы павысіць канчатковасць блокчейна.

Адзін з падыходаў прадугледжвае большы час пацверджання, што дазваляе правесці большую колькасць праверак, перш чым транзакцыя лічыцца канчатковай. Верагоднасць таго, што сапраўднасць транзакцыі будзе пацверджана і стане незваротнай, значна павялічваецца за кошт павелічэння часу, неабходнага для дасягнення кансенсусу.

Акрамя таго, выкарыстанне тэхнікі множных пацверджанняў, калі транзакцыі правяраюцца многімі вузламі або валідатарамі, прапануе дадатковы ўзровень бяспекі, забяспечваючы больш шырокі кансенсус і зніжаючы верагоднасць памылак або зламысных нападаў.

Акрамя таго, інавацыйныя алгарытмы кансенсусу, такія як Algorand's Pure PoS, DPoS і HoneyBadgerBFT, змянілі галіну. Algorand выкарыстоўвае метад PoS у спалучэнні з візантыйскім пратаколам пагаднення, каб забяспечыць хуткую і незваротную канчатковасць транзакцый. 

Укараняючы сістэму, заснаваную на рэпутацыі, дзе невялікая група давераных дэлегатаў правярае транзакцыі, DPoS павышае эфектыўнасць і канчатковасць сеткі. Падобным чынам алгарытм HoneyBadgerBFT паляпшае канчатковасць і бяспеку нават пры наяўнасці зламысных вузлоў або сеткавых затрымак шляхам дасягнення асінхроннага візантыйскага кансенсусу.

Будучыя тэндэнцыі і развіццё ў дасягненні больш хуткай і надзейнай канчатковасці

Па сутнасці, міждысцыплінарная стратэгія, якая ўключае розныя метады кансенсусу, перадавое шыфраванне і палепшаную сумяшчальнасць, неабходная для дасягнення больш хуткай і надзейнай канчатковасці ў будучыні.

Выкрыццё гібрыдных мадэляў кансенсусу - адна з такіх тэндэнцый. Гэтыя гібрыдныя алгарытмы кансенсусу імкнуцца павялічыць маштабаванасць і прадукцыйнасць, захоўваючы моцную бяспеку, аб'ядноўваючы перавагі розных алгарытмаў кансенсусу. Праекты эксперыментуюць з уключэннем метадаў PoS, паколькі яны спажываюць значна менш энергіі, чым метады PoW, і паскараюць час пацверджання.

Акрамя таго, узрастае цікавасць да перадавых крыптаграфічных метадаў, такіх як доказы з нулявым веданнем (ZK), і наватарскія тэхналогіі, такія як шардынг. Доказы без ведаў павышаюць эфектыўнасць і канфідэнцыяльнасць, дазваляючы бакам правяраць транзакцыі без раскрыцця прыватнай інфармацыі. Шардынг, метад падзелу блокчейна на больш дробныя, больш кіраваныя часткі, памяншае вылічальную нагрузку на вузлы і паскарае апрацоўку транзакцый.

Развіццё квантавых вылічэнняў можа зрабіць існуючыя метады шыфравання састарэлымі, што выкліча неабходнасць стварэння квантава-ўстойлівых алгарытмаў. Каб падтрымліваць бяспеку і канчатковасць транзакцый перад квантавымі пагрозамі, блокчейн-сеткі актыўна даследуюць квантава-ўстойлівыя крыптаграфічныя рашэнні.

Яшчэ адна сфера ўвагі - гэта тое, як розныя блокчейны ўзаемадзейнічаюць адзін з адным. Дзякуючы выкарыстанню такіх пратаколаў, як Polkadot і Cosmos, транзакцыі паміж сеткамі могуць быць выкананы хутка і бесперашкодна. Гэта ўзаемадзеянне павышае агульную эфектыўнасць сістэм блокчейн, што прыводзіць да больш хуткай і надзейнай канчатковасці.