Перевод статьи https://cexplorer.io/article/understanding-decentralization
В сфере технологии блокчейн децентрализация является краеугольным камнем. Тем не менее, она часто окутана облаком мифов и неправильных представлений. Концепция, хотя и является ключевой, не так проста, как кажется. Измерение децентрализации или сравнение различных блокчейнов представляет собой сложную задачу. Цель этой статьи - прояснить эти сложности. Используя иллюстративные изображения, мы углубимся в фундаментальные принципы децентрализации, обеспечивая более четкое понимание этой неотъемлемой особенности технологии блокчейн. Присоединяйтесь к нам, когда мы отправимся в это поучительное путешествие.
Блокчейн - это распределенная и децентрализованная сеть
Термин “децентрализованный” относится к сетям, системам и приложениям без центрального пункта управления. Эта концепция является ключевой для одноранговых сетей (P2P), где ноды обмениваются данными напрямую, минуя посредников.
В блокчейн индустрии термин “децентрализованный” часто используется в широком смысле. Первоначально он относился только к сетевой архитектуре, но характеристики блокчейн проекта выходят за рамки этого. Они включают управление проектом, команду, поддерживающую исходный код, управление и распределение ресурсов для достижения консенсуса в сети.
Давайте сначала сосредоточимся на сетевой архитектуре.
Распределенная сеть распространяется на обширную территорию и имеет множество нод для обработки и хранения данных. Такое распределение повышает эффективность, надежность, доступность, целостность и безопасность.
Изображение ниже иллюстрирует распределенную сеть. Каждая нода, управляемая отдельным лицом, запускает сетевое приложение клиента, необходимое для одноранговой связи. В сети каждый нода обладает равной силой. В контексте децентрализации мы могли бы утверждать, что в сети есть 8 объектов с равным статусом.
Ноды взаимодействуют между собой для распространения и проверки транзакций. Они могут выполнять множество других задач. Каждый пользователь может напрямую взаимодействовать друг с другом, используя модель одноранговой связи.
Распределенные сети могут быть децентрализованными (без центрального органа власти) или централизованно управляемыми.
На изображении ниже вы можете видеть ту же распределенную сеть, что и раньше, с 8 нодами. Разница в том, что все ноды контролируются одним субъектом, Alice (красные стрелки иллюстрируют контроль над нодами). Сеть может иметь очень похожие характеристики с точки зрения эффективности, доступности данных и надежности, но она централизована, что влияет на целостность данных, безопасность и т.д.
Алиса может решить отключить все ноды, тем самым отключив всю сеть. Она также может изменять данные, поскольку она единолично контролирует их.
В децентрализованной сети отсутствует центральная власть. Сердцем децентрализации является сетевой консенсус, т.е. правила, которые ноды используют для достижения консенсуса об изменении состояния леджера через регулярные промежутки времени. Ни один субъект не контролирует сеть, обеспечивая демократическую работу. Любой желающий может свободно присоединиться к сети или покинуть ее.
Вместо единого центрального органа управления сетью управляет группа субъектов, которые разделяют власть между собой. Децентрализованная сеть требует защиты от атак Сивиллы, которые мы обсудим позже. Распределение власти должно основываться на владении дорогостоящим ресурсом. Для PoW-сетей, таких как Bitcoin, это комбинация аппаратного обеспечения ASIC и электричества, в то время как для PoS-сетей, таких как Cardano или Ethereum, это токены ADA и ETH соответственно.
Это создает системный дисбаланс, поскольку организации обычно различаются. Те, у кого больше богатства, способные приобретать больше дорогостоящих ресурсов, занимают более сильные позиции в децентрализованной сети.
Изображение ниже иллюстрирует распределенную сеть, ее децентрализация определяется количеством PoS-монет, которыми владеет каждый человек.
Может показаться противоречивым, что субъекты, обладающие ценным ресурсом, могут управлять распределенной сетью, не управляя нодой. Во многих сетях держатели этих ресурсов могут делегировать свои ресурсы, тем самым повышая мощность другой ноды.
Вопреки распространенному мнению, децентрализация измеряется не количеством нод в распределенной сети. Вместо этого она определяется распределением дорогостоящего ресурса и управлением им среди его держателей, например, их выбором делегирования. В распределенной сети определенные ноды имеют большее значение и обладают привилегией генерировать новые блоки.
Термин “распределенный” относится к географическому распределению нод для повышения эффективности, доступности и надежности. Хотя любой желающий должен иметь возможность вносить свой вклад в работу сети с помощью своей ноды, это существенно не повышает децентрализацию сети. Термин “децентрализованный” фокусируется на отсутствии контроля, предполагая распределение полномочий по принятию решений. Децентрализация определяется не владением нодой, а скорее владением дорогостоящим ресурсом.
Атака Сивиллы
Блокчейн сети открыты, позволяя любому желающему управлять несколькими нодами. Однако по своей сути они не защищены от атак Сивиллы. Чтобы противостоять им, децентрализация должна основываться на владении дефицитным/дорогостоящим ресурсом, представляющим риск потери богатства. Это гарантирует приверженность и честность держателей ресурсов.
Атака Сивиллы происходит, когда субъект создает несколько фейковых личностей с целью получения контроля над сетью. Злоумышленник стремится влиять на решения, манипулировать данными или нарушать работу сети. Децентрализация не должна основываться исключительно на способности работы ноды, поскольку один субъект может дешево управлять многими нодами.
Рассмотрим сеть, в которой каждая подключенная нода имеет право создать новый блок и получить вознаграждение за это. Чтобы увеличить шансы на вознаграждение, можно запустить несколько клиентов (приложений). Осуществляющие атаку Сивиллы могут воспользоваться этим, запустив несколько нод, что стоит недорого, таким образом получая несправедливое преимущество перед честными участниками. На рисунке ниже показан сценарий, в котором осуществляющий атаку Сивиллы управляет пятью нодами. Если один объект имеет мажоритарный контроль над создание блоков или управлением ими, сеть централизована.
Свойства распределенной сети не оказывают существенного влияния на децентрализацию. Хотя ноды защищают данные и проверяют транзакции, они не могут напрямую участвовать в консенсусе или управлении, если оператор не владеет дорогостоящим ресурсом.
Большинство нод являются просто потребителями данных, в основном потребителями новых блоков. Не владея дорогостоящим ресурсом, они не могут участвовать в создании данных (блоков).
Созданием блоков управляют те, кто владеет дорогостоящим ресурсом. Они определяют ноды, которые будут создавать новые блоки. Такая конструкция защищает от атак Сивиллы.
Изображение показывает, что только Алиса, Боб, Кэрол и Дэйв обладают определенным количеством ценного ресурса. У Боба его больше всего, а у Дэйва меньше всего. Следовательно, эти четверо могут создавать новые блоки. У Евы, Фрэнка, Грейс и Хайди, не имеющих этого ресурса, есть ноды, которые просто потребляют новые блоки. Обратите внимание, что атака Сивиллы не может быть выполнена в этой сети. Позиция осуществляющего атаку Сивиллы была бы такой же, как у Евы, т.е. его нода была бы только пассивным потребителем новых блоков.
Чтобы атаковать эту сеть, нужно было бы приобрести дорогостоящий ресурс. Это можно было бы сделать напрямую, купив его, тем самым рискуя своим богатством. В качестве альтернативы они могли бы обходным путем приобрести его мошенническими способами, такими как кража PoS-монет или получение контроля над хешрейтом крупной майнинговой компании. Однако эти косвенные методы, как правило, более сложны.
Контроль над децентрализованной сетью
В сети контроль зависит от держателей дорогостоящего ресурса, а не от операторов нод. Ресурс может принадлежать огромному числу людей, но только несколько нод в распределенной сети имеют решающее значение для создания блоков. Таким образом, несмотря на то, что сеть насчитывает тысячи нод, лишь немногие избранные активно участвуют в сетевом консенсусе, в то время как остальные являются пассивными потребителями данных.
Если пассивная нода внезапно станет недоступна или даже все пассивные ноды, это почти никак не повлияет на сетевой консенсус. Однако обратное неверно. Если половина активных нод внезапно станет недоступна, сеть может оказаться не в состоянии достичь сетевого консенсуса.
С точки зрения децентрализации, важны держатели ресурсов и их решения о том, какие ноды становятся жизненно важными для сети. Держатели ресурсов могут использовать свои ресурсы для создания блоков, но обычно для этого требуется значительный объем. Чаще всего они делегируют ресурс другому субъекту, который управляет нодой, активно участвующему в сетевом консенсусе, т.е. создающему блоки.
На изображении показана децентрализованная сеть. Только ноды Алисы, Боба, Кэрол и Дэйва создают блоки. Боб и Кэрол владеют небольшой частью дорогостоящего ресурса. Все остальные являются активными участниками консенсуса. Они делегируют свой ресурс одному из операторов, управляющих нодой, создающей блоки (синие стрелки показывают делегирование ресурсов). Обратите внимание, что среди всех делегатов только Оливия, Руперт и Венди управляют своей пассивной нодой (которая только потребляет новые блоки).
Дорогостоящим ресурсом может быть ADA для Cardano или хешрейт для Bitcoin. В сценарии Bitcoin вы бы нашли ASIC-майнер и источник электроэнергии вместо монет. Bitcoin и Cardano работают принципиально аналогичным образом.
Вот как выглядит децентрализация типичной блокчейн сети. Давайте подведем итог. В децентрализации участвуют 16 субъектов, но только 14 из них владеют дорогостоящим ресурсом. Алиса и Дэйв управляют нодами, создающими блоки, но не владеют дорогостоящим ресурсом. В распределенной сети 7 нод, но только 4 из них создают блоки. 3 ноды только потребляют новые блоки. В действительности количество и пропорции между разными участниками будут различаться.
В сетях часто больше делегатов, чем нод, создающих блоки. Некоторые сети, такие как Bitcoin, имеют огромное количество нод, но только небольшая часть активно создает блоки (у Bitcoin примерно всего 20 пулов, из которых 2 являются доминирующими). И наоборот, в сетях, подобных Cardano, большинство нод участвуют в создании блоков. У Cardano тысячи пулов. Существуют операторы стейк пулов, которые управляют несколькими пулами.
Управление
Чтобы полностью осознать сложность децентрализации, мы должны рассмотреть роль команды. До сих пор мы обсуждали управление созданием блоков, которое основывается на делегатах (стейкерах или майнерах) и нодах, создающих блоки. Активные участники периодически согласовывают изменения состояния реестра, в первую очередь путем добавления новых блоков, на основе правил, определенных клиентом.
Важно знать, кто контролирует правила. Обычно это команда, которая запустила блокчейн. Обычно это та же команда, которая впервые опубликовала клиент.
На рисунке показан сценарий, в котором одна команда выпустила три версии клиента. Операторы могут свободно выбирать, какую версию клиента установить на свою ноду, тем самым определяя, какие правила протокола они примут и какие будут преимущественно применяться во всей распределенной сети.
В децентрализованной сети команда имеет лишь ограниченный контроль над правилами. Все версии клиента (возможно, также альтернативные версии) являются общедоступными. Команда не контролирует (не должна контролировать), какую версию клиента операторы устанавливают на свои ноды.
Один из распространенных мифов заключается в том, что когда в команде есть заметный лидер, он может изменить правила сети или даже закрыть сеть. Однако, не обладая необходимым количеством дорогостоящих ресурсов, невозможно изменить ключевые функции протокола, такие как денежно-кредитная политика.
При отсутствии разногласий между командой, сообществом и операторами нод существует тенденция устанавливать последнюю версию клиента. В этой версии ключевые правила должны оставаться неизменными, вводя лишь незначительные изменения (устранение багов, небольшие улучшения) или обновления, с которыми большинство согласны.
В случае разногласий в отношении правил держатели ценного ресурса обладают наибольшим влиянием.
Держатели ресурсов делегируют свои ресурсы операторам нод, которые отвечают за выбор версии клиента. Если делегаты не согласны с выбором версии оператором, у них есть возможность делегировать свои ресурсы в другое место. Поэтому операторы должны тщательно подходить к выбору версии клиента, которую они устанавливают, принимая во внимание предпочтения своих делегатов.
Изображение иллюстрирует сценарий, в котором две команды, Alpha и Omega, выпускают клиент, каждая с различными и несовместимыми правилами протокола. Три оператора, управляющие создающими блоки нодами, выбирают версию Alpha, в то время как еще три выбирают версию Omega. Держатели ресурсов будут определять правила, которые будут применяться. В данном конкретном примере большинство дорогостоящего ресурса отдано в поддержку версии Omega.
В большинстве существующих сетей обычно преобладает один клиент. Необычно, когда несколько команд разрабатывают альтернативную версию клиента, и когда они это делают, эта версия часто представляет меньшинство. Это очевидно в случае Ethereum.
Споры обычно возникают из-за разных версий, созданных одной и той же командой. Раздор внутри команды может создать форк исходного кода и изменить правила, сделав их несовместимыми с исходной версией. Эта новая версия может быть применена, но для этого требуется поддержка держателей дорогостоящего ресурса. Чтобы новая версия победила, она должна быть поддержана большинством дорогостоящего ресурса.
Так же, как и при создании блоков, сетью управляют держатели дорогостоящего ресурса. Это имеет решающее значение в контексте атак Сивиллы. Если бы принятие новой версии определялось количеством нод, на которых запущена определенная версия клиента, то осуществляющий атаку Сивиллы, мог бы недорого подключить множество IP-адресов и потенциально мог бы диктовать правила сети. Управление нуждается в защите от атак Сивиллы. Честному поведению должна способствовать потенциальная потеря чьего-либо богатства.
Вывод
Децентрализация в значительной степени зависит от распределения дорогостоящего ресурса. Только те, кто делегирует этот ресурс, могут влиять на количество активных нод (пулов), создающих блоки, в сети. Чтобы исследовать децентрализацию, в первую очередь изучите количество субъектов, владеющих ресурсом, наличие крупных держателей ресурса среди них и их управление ресурсами. В частности, важно, скольким пулам делегирован ресурс. Некоторые из пулов могут занимать доминирующее положение, что является нежелательным явлением.
Количество пассивных нод в сети не так важно для децентрализации, как количество нод, создающих блоки. Распределение дорогостоящих ресурсов также жизненно важно для управления, т.е. соблюдения правил, согласованных большинством держателей ресурсов. Работающая сеть определяется не командой или генеральным директором, а в первую очередь держателями ресурса. Наличие нескольких альтернативных клиентов имеет преимущества, хотя пока и не является нормой.
// От переводчика: для получения дополнительных переведенных на русский язык статей о Cardano посетите русскоязычный раздел на форуме Cardano. Видеоролики о Cardano на русском языке можно найти на YouTube канале нашего замечательного амбасадора Тимура Сахабутдинова, а также на канале Чарльз Хоскинсон на русском. Хотите поговорить или задать вопрос о Cardano? Тогда приглашаем в наше уютное русскоязычное сообщество Cardano в Telegram. Оставайтесь на связи, все только начинается!