Blockchain introduction
0 likes119 views
Документ рассматривает блокчейн как децентрализованную систему, описывая его плюсы и минусы, такие как надежность, неизменность данных и отсутствие цензуры, а также высокие затраты и низкую пропускную способность. Он также анализирует проблемы, такие как двойное расходование и централизация, и различные модели консенсуса, включая proof-of-work и proof-of-stake. Заключение подчеркивает, что блокчейн решает проблему двойного расходования в децентрализованных системах.
Blockchain introduction
- 1. Часть 1 Введение в блокчейн Мешков Дмитрий
- 2. Structure Часть 1 ● Зачем нужен блокчейн ● Беглый взгляд ● Идеологические проблемы Часть 2 ● Транзакции ● Блоки ● P2P ● Технические проблемы
- 3. WHY?
- 4. Why?
- 5. Blockchain as database Плюсы:Плюсы: ● Надежность (тысячи копий) ● Неизменность (изменить данные не может никто) ● Отсутствие цензуры (никто не запретит положить данные) МинусыМинусы: ● Высокая стоимость ($2000 за Мб) ● Низкая пропускная способность (50Гб в год) ● Нет гарантий хранения (SPV mining, исчезнет) ● Скорость записи и front-running ?? ● Публичность (все видят все транзакции, не положить конфиденциальные данные)
- 6. Decentralization ● Блокчейн – децентрализованная система
- 7. Benefits Плюсы:Плюсы: ● Администрирование ● Модернизация ● Масштабирование МинусыМинусы: ● Уязвимость для атак на центральный узел ● ?? Политическая централизация Плюсы:Плюсы: ● Отсутствия единой точки отказа ● Открытость МинусыМинусы: ● Синхронизация ● Масштабирование ● ?? Политическая децентрализация
- 8. Overview
- 9. Problematics ● Double spending ● У Alice есть монета, она создает 2 транзакции: Alice → Bob и Alice → Charlie. ● Кто получит монету? ● Централизованное решение – кому первому отправлена транзакция (с т.з. банка) ● В децентрализованном мире определить кому раньше непросто
- 10. Transaction life cycle ● Пользовалеть A создает транзакцию TX по переводу 1 монету пользователю B и рассылает ее в сеть ● Майнеры добавляют эту транзакцию в UTX ● Когда майнер получает право создать блок, он собирает транзакции из UTX в блок и рассылает блок его ● Каждый блок ссылается на предыдущий блок, таким образом транзакции упорядовачиваются по времени
- 11. Blockchain ● Если в блок попала транзакция от Alice к Bob, то в него и в следующие блоки уже не можен попасть транзакция Alice → Charlie
- 12. Blocktree ● Создание блока – случайный процесс ● Могут возникать форки 54 (A→B)Block 53 55 (A→C)
- 13. Blocktree ● Создание блока – случайный процесс ● Могут возникать форки ● Правильная цепочка – самая длинная Block N54 (A→B) Block 56 Block 59Block 53 55 (A→C) Block 57 Block 58 Block NBlock 60
- 14. Blocktree ● Eventual consistency ● Вероятность форков экспоненциально убывает с длиной Block N54 (A→B) Block 56 Block 59Block 53 55 (A→C) Block 57 Block 58 Block NBlock 60 Block NBlock 61
- 15. Forks ● В биткоине ~ 2% блоков в форках ● Известны случаи форков в 6 и 3 блоков из-за ошибок в настройке софта ● Реально 1, очень редко 2 блока ● Нужно ждать подтверждение транзакций! Чем больше сумма – тем дольше ● За блок майнеры получают награду ~ $17000
- 16. CAP teorem ● В любой реализации распределённых вычислений возможно обеспечить не более двух из трёх следующих свойств: consistency, availability, partition tolerance ● В блокчейне – eventual consistency
- 17. Overview conclusion ● Блокчейн – децентрализованная база данных с сервером времени ● Блокчейн решает проблему double spending в децентрализованных системах
- 19. (De)centralized mining ● Высокий порог входа ● Объединение майнеров в пулы (делегирование права майнить) ● 5 майнинг пулов Биткоина владеют 50+% мощностей
- 20. (De)centralized supply ● Нет регуляторов – раздолье для мошенников ● Явный premine ● Неявный premine ● Нелинейная экономическая модель ● ICO с собственными вложениями ● Манипуляции рынком
- 21. (De)centralized governance ● Кто платит, тот и контролирует разработку (?) - можно не принимать изменения, которые внесли программисты (Ethereum classic) ● Культ личности – если большинство участников сети верят в лидера проекта, он может делать все что хочет (Ethereum) ● Мало кто может понять предложенные изменения ● Учитываются только голоса майнеров, хотя в любом блокчейне много заинтересовынных сторон ● Теорема Эрроу
- 22. (De)centralized services ● Большинство пользователей не смотрят в блокчейн, а доверяют сторонним сервисам ● Большинство пользователей используют web кошелек или держат деньги на биржах ● Для большинства криптовалют одна и та же команда разрабатывает софт, кошелек, обозреватель блоков, ... Пример STEEMIT: ● Все доверяют https://steemit.com/ ● Есть цензура ● Контроль над деньгами у разработчиков
- 23. Centralization as a solution ● Много узлов сложно синхронизировать => уменьшим количество узлов ● “masternodes”, “witnesses”, “delegates”, “federations” ● В пределе – все доверяют одной ноде, которая быстро и эффективно обрабатывает транзакции, без задержек, форков, ... ● R3: “no blockchain because we don’t need one”
- 24. Часть 2 Под капотом Мешков Дмитрий
- 25. Problematics ● Double spending ● У Alice есть монета, она создает 2 транзакции: Alice → Bob и Alice → Charlie. ● Кто получит монету? ● Централизованное решение – кому первому отправлена транзакция (с т.з. банка) ● В децентрализованном мире определить кому раньше непросто
- 26. Transactions
- 27. Input-output transactions ● Применяется в Bitcoin, Litecoin, Monero, Dash, ... ● Есть только input и output ● Output можно потратить только полностью
- 28. Input-output transactions ● Транзакция – это связь между input и output ● ∑inputs >= ∑outputs ● Кроме coinbase транзакции ● У каждого output есть скрипт ● Чтобы потратить output, нужно подать на вход скрипта такие данные, чтобы получить true ● Большинство скриптов требуют подпись на вход
- 29. Input-output transactions ● Очень гибкая модель ● Не очень понятная интуитивно ● Большой размер транзакций ● Небольшая пропускная способность ● Микро остатки
- 30. Account transaction ● Применяется в Ethereum, Waves, Nxt, … ● Аккаунты (публичные ключи) с изменяемым балансом ● Транзакция – перевод N монет от одного аккаунта другому ● Транзакции подписанны ● Нужна дополнительная защита от replay атак
- 31. Consensus
- 32. Consensus ● Набор транзакции – это блок ● Связанные в цепочку блоки – это блокчейн ● Косенсус определяет последовательность блоков в блокчейне ● Какая из двух транзакций (Alice → Bob и Alice → Charlie) раньше окажется в блокчейне – та и была раньше
- 33. Hash function Свойство идеальной хэш функции: ● Одно и то же сообщение всегда приводит к одному и тому же хэшу ● Хэш быстро вычисляется для любого сообщения ● Невозможно получить исходное сообщение по его хешу (кроме как полным перебором) ● Невозможно найти 2 разных сообщения с одинаковым хэшем ● По 2 хэшам невозможно понять, насколько близки исходные сообщения
- 34. Consensus: Proof-of-Work Row 1 Row 2 Row 3 Row 4 0 2 4 6 8 10 12 Column 1 Column 2 Column 3
- 35. Consensus: Proof-of-Work ● Вероятность создать блок пропорциональна вычислительной мощности ● One-CPU-one-vote ● Распределенный timestamp ● Чтобы изменить блок, нужно проделать работу по созданию всех блоков после него ● Безопасен ● Сжигает ресурсы ● Полезный PoW: primecoin, permacoin
- 36. Consensus: Proof-of-Stake ● Вероятность создать блок ~ балансу ● Не сжигаются ресурсы ● Подразумевает timestamp ● Нет случайности => griding attacks ● Дешево создавать блоки => History attack ● Nothing-at-stake attack ● Bribe attack
- 37. Consensus ● Proof-of-Work ● Proof-of-Stake ● Proof-of-Burn ● Proof-of-Space ● Proof-of-Retrievability ● …. ● Hybrid
- 38. Network layer
- 39. P2p: eclipse attacks ● Bitcoin: http://ia.cr/2015/263 ● Ethereum: https://goo.gl/mQv58v
- 40. P2p: throughput ● On Scaling Decentralized Blockchains” http://fc16.ifca.ai/bitcoin/papers/CDE+16.pdf
- 41. P2p: throughput ● Block size/ X% effective throughput < block interval ● Для сети биткоин (~4000 нод) ● Для маленьких блоков превалирует latency, минимальное время между блоками для X90% - 12 секунд. ● Для 10 мин. размер блока < 4 Мб для X90% и 36 Мб. для X50%
- 43. Throughput ● Onchain: Bitcoin-NG, Byzcoin, Unlimited ● Уменьшение размера транзакций ● Offchain: Lightning, Sprites ● Sidechains ● Частично централизованные схемы (DPoS, Byteball, Dash, Sidechains 2)
- 44. Confirmation delay ● Более частые блоки – больше форков ● GHOST – используем блоки форков ● Bitcoin-NG, Byzcoin ● Частично централизованные схемы
- 45. Privacy ● Bitcoin псевдоанонимен ● Есть анонимные форки – monero, zcache ● Ring signatures, composite signatures, zk-snark
- 46. Smart money ● Язык смарт контрактов (Solidity, Tezos, ia.cr/2016/1156) ● Продвинутый язык аутентификации
- 47. Light validation ● SPV nodes ● Rollerchain (https://arxiv.org/pdf/1603.07926.pdf) ● Authenticated data structures (ia.cr/2016/994) ● PoPoW (http://fc16.ifca.ai/bitcoin/papers/KLS16.pdf)
- 48. Controllable ● Для внутренней валюты нужен контроль ● RsCoin - криптоваюта с центробанком ● Изменяемые блокчейны