Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне. Проблемы в блокчейне. Производительность.

Ruslan Ospanov 21 March 2020 Применение криптография, применение, алгоритмы, блокчейн 202

Недавно (20 июня 2019 года) на Cryptology ePrint Archive была опубликована статья "SoK of Used Cryptography in Blockchain". Данный пост - тринадцатый в запланированной серии, содержащей любительский перевод этой статьи.

 

Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне

(перевод с английского

статьи

Mayank Raikwar, Danilo Gligoroski and Katina Kralevska

SoK of Used Cryptography in Blockchain

Cryptology ePrint Archive, Report 2019/735

https://eprint.iacr.org/2019/735)

 

Аннотация

(перевод аннотации здесь)

1 Введение (перевод введения здесь)

1.1 Наш вклад (перевод здесь)

2 Методология исследования (перевод здесь)

3 Основные понятия блокчейна

3.1 Криптографическая хэш-функция (перевод здесь)

3.2 Механизмы консенсуса (перевод здесь)

3.3 Сетевая инфраструктура (перевод здесь)

 

3.4 Типы блокчейна (перевод здесь)

 

4 Проблемы в блокчейн

 

4.1 Безопасность и приватность (перевод здесь)

 

4.2 Проблемы масштабируемости (перевод здесь)

4.3 Форкинг (перевод здесь)

 

4.4 Производительность

 

Это мера количества блоков, добавляемых в блокчейн в секунду, что фактически означает количество транзакций, обрабатываемых в секунду. Производительность зависит от многих факторов, таких как базовый алгоритм консенсуса, количество узлов, участвующих в консенсусе, структура сети, поведение узлов, параметры блоков и сложность контракта (в случае блокчейнов, поддерживаемых смарт-контрактом). Сложность смарт-контракта зависит от того, является ли язык программирования блокчейна Тьюринг-полным или нет. Однако в отношении Тьюринг-полноты блокчейнов [80] всегда существуют разногласия в блокчейн-сообществе. Учитывая эти основные факторы, достичь высокой производительности в блокчейне немного сложно. Однако для достижения высокой производительности размер транзакции можно уменьшить, исключив из нее некоторую информацию. Производительность можно увеличить, увеличив размер блока и пропускную способность сети до определенного уровня.

Количество транзакций в секунду было признано серьезной проблемой в сети Биткойн. В то время как в пиковый праздничный период Visa и MasterCard могут обрабатывать до 50 000 транзакций в секунду по всему миру, сеть Bitcoin может обрабатывать всего 7 транзакций. Одним из предложений, как решить эту проблему масштабируемости, является "The Bitcoin Lightning Network" [81]. Это сеть, которая мгновенно обрабатывает транзакции биткойнов из основного реестра. Она образует сеть каналов микроплатежей, которая решает проблему гибкости с помощью биткойн мульти-подписей 2-из-2. Для этих сетей микроплатежей необходимы специальные узлы, и по состоянию на июнь 2019 года их насчитывалось около 4500. Первая финансовая транзакция через сеть Lightning была зарегистрирована в январе 2018 года. Litecoin решил следовать за сетью Bitcoin Lightning, и по состоянию на март 2019 года было зарегистрировано более 1000 узлов, которые обрабатывают микроплатежи для этой альтернативной криптовалюты. Для решения проблемы масштабируемости было предложено много других решений, подобных Lightning off-chain вычислению и off-chain каналам состояния, таким как Sharding [82], Plasma [83], Liquid [84] и недавнему Channel Factories [85].

По мере того как сеть Lightning набирает популярность, появляются новые исследовательские задачи, как показано в [86], и здесь мы перефразируем одну из их исследовательских задач:

Исследовательская проблема 6 ([86]). Разработка масштабируемых протоколов, которые будут выполнять транзакции по нескольким платежным каналам и путям с надежными гарантиями конфиденциальности даже против противника, имеющего контроль на сетевом уровне.

Обращаясь к проблеме 6, многие работы были сделаны в прошлом, но все эти работы в основном совместимы с биткойном или блокчейном Ethereum. Недавние работы [87], [88] о multi-hop платежном канале выделяют значение конфиденциальности и безопасности, но только для биткойн-совместимых блокчейнов. Вместо того, чтобы поддерживать только платежи, как Lightning network, существуют off-chain каналы состояния, такие как Celer Network [89], которые поддерживают общие обновления состояния, обеспечивая значительное улучшение с точки зрения стоимости и завершенности.

Исследовательская проблема 7. Разработать полнофункциональный канал состояния с надежной гарантией безопасности и конфиденциальности.

Related Post