blockchain comparison

Сравнение блокчейн систем

Дмитрий Мешков

IOHK | SCOREX

Structure

1. Введение2. Дизайн криптовалют3. Алгоритмы консенсуса4. Транзакционные модели 5. Возможные улучшения6. Практическая часть

Введение

Scorex history

● Появление проекта Scorex (Jan 2015) ● Scorex стал частью IOHK (Nov 2015)● Победа на Московском хакатоне (Nov 2015) ● Запуск Waves (May 2016)● Scorex 2 (Nov 2016)

Governance

● Код – это закон● Программисты обладают правом писать закон?● Можно не принимать изменения, которые внесли

программисты (Ethereum classic)● Голосования майнеров (почему майнеров?)

Problematics

● Double spending● Alice → Bob, Alice → Charlie. ● Кто получит монету?

Дизайн криптовалют

Properties

● Consistency – вероятность иметь разные префиксы отбросив последние k блоков экспоненциально убывает с k

● Chain quality – участник, обладающий x% голосующей мощности создаст не больше ax% блоков

● Chain growth – блокчейн растет со временем● (S)UF-CMA – только владелец приватного ключа

может создать валидную подпись данных

Blockchain● Последовательность блоков

● Дерево блоков

Block 1 Block NGenesis Block N-2 Block N-1 Block NBlock N-3

Block 1 Block NGenesis Block 3 Block 6 Block 9Block 2

Block 4 Block 7

Block 5 Block NBlock 8

Minimal state

Может: ● Проверить, что транзакция валидна● Применить транзакцию к стейту если да

● Одинаковая последовательность блоков должна приводить к одинаковому стейту

Full node view

● Blockchain (blocktree)● Minimal state

● UTX pool● Vault

p2p: eclipse attacks● Bitcoin: http://ia.cr/2015/263● Ethereum: https://goo.gl/mQv58v

p2p: throughput● “On Scaling Decentralized Blockchains”

http://fc16.ifca.ai/bitcoin/papers/CDE+16.pdf

https://goo.gl/mQv58v

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%

Алгоритмы консенсуса

Consensus

● Определяет последовательность блоков, которы будут применяться к minimal state

Consensus: Proof-of-Work

Consensus: Proof-of-Work● Вероятность создать блок пропорциональна

вычислительной мощности● One-CPU-one-vote

● Распределенный timestamp● Difficulty recalculation

● Чтобы изменить блок, нужно проделать работу по созданию всех блоков после него

● Безопасен● Сжигает ресурсы

● Полезный PoW: primecoin, permacoin

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

Consensus

● Proof-of-Work● Proof-of-Stake

● Proof-of-Burn● Proof-of-Space

● Proof-of-Retrievability● ….

● Hybrid

Транзакционные модели

Transactional layer: boxes

Bitcoin


● Minimal state - набор закрытых коробок (box)● В коробке лежит какая-то ценность (value)

● У коробки есть замок (proposition)● Чтобы открыть замок, нужен ключ (proof)

● Помимо value можно положить еще что-то● Об открытых коробках можно забыть


● Очень гибкая модель● Не очень понятная интуитивно

● Большой размер транзакций● Небольшая пропускная способность

● Микро остатки

Transactional layer: accounts

● Применяется в Ethereum, Waves, Nxt, …● Аккаунты (публичные ключи) с изменяемым

балансом● Ключ → подпись

● Нужна дополнительная защита от replay атак● Minimal state – не просто key→balance

Transactional layer

Транзакционная модель это:● Proposition (подпись, скрипт, ...)● Box structure (структура минимального элемента minimal state)● Minimal state● Transaction and transaction language● Block

Возможные улучшения

Storage scalability

● SPV● Rollerchain (https://arxiv.org/pdf/1603.07926.pdf)

● Authenticated data structures (ia.cr/2016/994)

Privacy

● Биткоин псевдоанонимен ● Есть анонимные форки – monero, zcache

● Composite signatures

Confirmation delay

● Биткоин – минимум 10 мин● Более частые блоки – больше форков

● GHOST – используем блоки форков● Bitcoin-NG, Byzcoin

● Быстрые подтверждения – больше доверия (Dash)

Throughput

● Биткоин < 7 tx/s● Уменьшение размера транзакций

● Lightning● Bitcoin-NG, Byzcoin

Controllable

● Для внутренней валюты нужен контроль● RsCoin - криптоваюта с центробанком

Практическая часть

Gateway


Block 1 Block 2 Block N-2 Block N-1 Block NBlock 1 Block M-3 Block M-2 Block M-1 Block M

Block N-2 Block N-1 Block NBlock N-3

GW

BTC

BTC assets

Gateway



Block N-2 Block N-1 Block NBlock N-3

GW

BTC

BTC assets

Block 1 Block NBlock 1 Block N-2 Block N-1 Block NBlock N-3

Gateway


GW

USD assetsBTC assets

GatewayПример: обмен Waves на ваш ассет

1. Выпустить asset, сохранить assetId2. Запрашиваем высоту блокчейна3. Запрашиваем блоки от последнего обработанного до Height-N4. Если нам пришли Waves – шлем в ответ (или на адрес из attachment) ассеты5. Если пришли ассеты – шлем в ответ Waves6. Повторяем 2-5

Gateway

● Полученные монетки нужно безопасно хранить● Gateway – доверенное лицо

API: asset creation● Запрос

● Ответ

curl -X POST --header 'Content-Type: application/json' --header 'Accept: application/json' --header 'api_key: hsepassword' -d '{ \ "name": "MyAsset1", \ "quantity": 1000000, \ "description": "string", \ "sender": "3Mxer4SkSwk4WTmn4zB5Zs54JU1LegiXSYw", \ "decimals": 2, \ "reissuable": true, \ "fee": 1000000000 \ }' 'http://88.198.13.202/assets/issue'

{ "type": 3, "id": "DU4ZTLahBUVctvMGUSMs6VSxd6Dj5WirBNtymoCywHeV", "timestamp": 1478092161907, "signature": "59osdLQEZYXJaeAX367xjRTURKBEs5gaicXctU7rFUdh8Wtk9XUxiJykc8HxRDYYVzUgK2QCimKMjZiDEVH5Tshf" "assetId": "DU4ZTLahBUVctvMGUSMs6VSxd6Dj5WirBNtymoCywHeV", ...}

API: blockchain height● Запрос

● Ответ

curl -X GET --header 'Accept: application/json' 'http://88.198.13.202/blocks/height'

{ "height": 174725}

API: block at height● Запрос

● Ответ

curl -X GET --header 'Accept: application/json' 'http://88.198.13.202/blocks/at/174725'

{ "version": 2, "timestamp": 1476245589713, "transactions": [ { "sender": "3MtCKcpwnQvK2fiVWsKJAhVEpXuFFopDqeE", "assetId": null, "attachment": "3MtCKcpwnQvK2fiVWsKJAhVEpXuFFopDqeE", "amount": 1000000000 }}

API: asset transafer● Запрос

● Ответ

curl -X POST --header 'Content-Type: application/json' --header 'Accept: application/json' --header 'api_key: hsepassword' -d '{ \ "recipient": "3N5H9zpmFepcTxqZPpjGqwbjBnnTvCeWzeR", \ "assetIdOpt": "DU4ZTLahBUVctvMGUSMs6VSxd6Dj5WirBNtymoCywHeV", \ "feeAmount": 100000, \ "amount": 12, \ "attachment": "base", \ "sender": "3Mxer4SkSwk4WTmn4zB5Zs54JU1LegiXSYw" \ }' 'http://88.198.13.202/assets/transfer'

{ "id": "DRFEtoNvYy6GNi4gnrkby1pC9wpBHjpUM2A5S4A9RPu6", "sender": "3Mxer4SkSwk4WTmn4zB5Zs54JU1LegiXSYw", "recipient": "3N5H9zpmFepcTxqZPpjGqwbjBnnTvCeWzeR", "assetId": "DU4ZTLahBUVctvMGUSMs6VSxd6Dj5WirBNtymoCywHeV", "amount": 12, "timestamp": 1478157520635, "attachment": "base", ...}

Contacts

● http://www.slideshare.net/DmitryMeshkov● https://twitter.com/DmitryMeshkov

● [email protected]

blockchain comparison

Internet