Что такое протокол dBFT

Протокол делегированной византийской отказоустойчивости (dBFT) — это механизм консенсуса, используемый в сетях блокчейнов, который сочетает в себе элементы византийской отказоустойчивости (BFT) и делегирования. Его основная цель — достижение быстрой завершенности транзакций и высокой пропускной способности, что делает его подходящим для приложений, требующих быстрых и необратимых транзакций.

dBFT работает по принципу наличия избранной группы «делегатов» или «узлов консенсуса», которые отвечают за проверку транзакций и создание блоков. Вот пошаговая разбивка:

Выборы делегатов:

В отличие от Proof of Work (PoW), где майнеры соревнуются, или традиционного Proof of Stake (PoS), где любой стейкер может потенциально подтвердить свою достоверность, dBFT подразумевает процесс голосования.

Держатели токенов в сети голосуют за ограниченное количество «счетоводов» или «делегатов». Вес их голоса пропорционален количеству токенов, которыми они владеют.

Эти демократические выборы гарантируют, что делегаты избираются сообществом, что теоретически обеспечивает им легитимность и подотчетность.

Консенсус делегатов (компонент BFT):

После избрания эти делегаты формируют комитет. Затем этот комитет использует алгоритм формата BFT (часто вдохновленный Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT) для достижения консенсуса относительно порядка транзакций и действительности новых блоков.

В системе BFT консенсус достигается, если подавляющее большинство (обычно две трети + один или 2f+1 из 3f+1 узлов, где f — количество вредоносных узлов) честных делегатов соглашаются с предлагаемым блоком.

Один делегат обычно выбирается в качестве «спикера» или «основного» для предложения следующего блока. Затем другие делегаты проверяют и голосуют за это предложение.

Производство и завершение блока:

Если требуемое большинство делегатов согласно, блок финализируется и добавляется в блокчейн.

Ключевой характеристикой dBFT (и систем на основе BFT) является немедленная завершенность. После подтверждения блока его нельзя отменить или разветвить, что является существенным преимуществом для приложений, требующих быстрых и необратимых транзакций.

• Делегирование: держатели токенов делегируют свое право голоса меньшей, более управляемой группе валидаторов, что делает процесс достижения консенсуса более эффективным.
• Устойчивость к византийским отказам: система спроектирована так, чтобы выдерживать определенное количество вредоносных или ошибочных делегатов без ущерба для целостности блокчейна.
• Высокая пропускная способность транзакций: ограничивая количество участников, участвующих в консенсусе, dBFT может достичь значительно более высокой скорости обработки транзакций по сравнению с PoW.
• Энергоэффективность: в отличие от PoW, dBFT не требует огромных вычислительных мощностей, что делает его экологически безопасным.
• Абсолютная окончательность: как только транзакция включена в блок и подтверждена делегатами, она считается окончательной и необратимой. Это имеет решающее значение для таких приложений, как финансовые транзакции.

Преимущества

• Скорость и масштабируемость: может обрабатывать большой объем транзакций с быстрым временем подтверждения.
• Энергоэффективность: отсутствие интенсивной добычи полезных ископаемых, что значительно снижает потребление электроэнергии.
• Окончательность транзакции: обеспечивает немедленное и необратимое подтверждение транзакции.
• Безопасность (от византийских ошибок): разработан для корректной работы даже в случае, если некоторые делегаты вредоносны или неисправны.
• Более низкие комиссии: благодаря более высокой эффективности комиссии за транзакции могут быть ниже, чем в блокчейнах PoW.

Недостатки

• Проблемы централизации: Ограниченное число избранных делегатов может привести к некоторой централизации. Если небольшая группа делегатов вступит в сговор или будет скомпрометирована, это может поставить под угрозу целостность сети.
• Опора на честность делегатов: безопасность системы во многом зависит от честности и надежности избранных делегатов.

Менее децентрализован, чем PoW/чистый PoS: в то время как члены сообщества голосуют, фактическое производство блоков осуществляется небольшой избранной группой, что может снизить общую децентрализацию по сравнению с сетями с тысячами майнеров или стейкеров.

• Возможность создания картеля: делегаты могут создать картель для манипулирования сетью или исключения других.
• Сложность: Базовые алгоритмы BFT могут быть сложны в реализации и анализе.

Наиболее ярким примером блокчейна, использующего dBFT, является Neo. Neo был одним из первых, внедривших этот механизм консенсуса, стремясь создать «умную экономику» с высокой пропускной способностью транзакций и немедленной завершенностью для своих dApps и цифровых активов. В реализации Neo держатели токенов NEO голосуют за «узлы консенсуса» (делегатов), которые затем обрабатывают транзакции и генерируют блоки с использованием алгоритма dBFT.

dBFT против PBFT против DPoS

Отличия dBFT от оставльных

• Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT): dBFT во многом вдохновлен PBFT. PBFT — это классический алгоритм распределенных систем, который достигает консенсуса среди фиксированного известного набора узлов. Его масштабируемость ограничена относительно небольшим числом узлов. dBFT решает эту проблему, добавляя уровень «делегирования», позволяющий большому количеству держателей токенов косвенно участвовать в выборе меньшего комитета, который затем использует процесс, подобный BFT.
• Делегированное доказательство доли (DPoS): dBFT разделяет аспект «делегирования» с DPoS. В DPoS держатели токенов также голосуют за делегатов (часто называемых «свидетелями» или «производителями блоков»). Однако механизм консенсуса, используемый этими делегатами в DPoS, может различаться и не обязательно включает в себя строгие, синхронные требования к коммуникации и квалифицированному большинству алгоритма BFT, чтобы гарантировать окончательность так же, как dBFT. dBFT накладывает сильный алгоритм BFT поверх делегирования.

По сути, dBFT направлен на достижение баланса между децентрализацией (посредством голосования) и эффективностью/окончательностью (посредством консенсуса на основе BFT среди ограниченного круга доверенных делегатов).

Делегированная византийская отказоустойчивость (dBFT) особенно хорошо подходит для случаев использования, в которых приоритет отдается высокой пропускной способности транзакций, быстрой окончательности и определенной степени контролируемой децентрализации, часто в средах, где идентификация или подотчетность валидаторов имеют важное значение.

Цифровая валюта и платежные системы:

• Быстрые и надежные транзакции: немедленная завершенность dBFT означает, что после подтверждения транзакция становится необратимой. Это имеет решающее значение для платежных систем, где пользователи ожидают быстрых и безопасных расчетов без риска двойных трат или отмены транзакций.
• Высокая пропускная способность: эффективность dBFT позволяет проводить большее количество транзакций в секунду (TPS) по сравнению с Proof of Work, что делает его более практичным для повсеместного внедрения платежей.

Примеры

dBFT -основной вариант использования блокчейна Neo, который использует dBFT для поддержки своей сети и транзакций цифровых активов.

• Платформы смарт-контрактов и децентрализованные приложения (dApps):
• Отзывчивые dApps: быстрая завершенность транзакций, обработанных через dBFT, обеспечивает более отзывчивый пользовательский опыт для dApps. Это особенно важно для приложений, где требуются взаимодействия в реальном времени или быстрые изменения состояния.
• Сложные смарт-контракты: Высокая пропускная способность может поддерживать более сложные смарт-контракты, которые включают множественные взаимодействия или большие объемы данных.

Ориентация Neo на «умную экономику» напрямую трансформируется в поддержку различных dApps, включая приложения децентрализованных финансов (DeFi), торговые площадки обмена данными и инструменты для децентрализованных бирж (DEX).

Корпоративные и консорциумные блокчейны (разрешенные/полуразрешенные):

• Известные и подотчетные участники: В корпоративных условиях участники (делегаты) часто являются известными субъектами с реальными личностями и репутацией на кону. Это делает dBFT привлекательным, поскольку он обеспечивает надежный механизм консенсуса среди определенной группы.
• Соблюдение нормативных требований: Возможность отслеживать и привлекать к ответственности делегатов может иметь важное значение для соблюдения нормативных требований в определенных отраслях.
• Эффективность и контроль: предприятия часто ищут эффективные и предсказуемые решения на основе блокчейна. dBFT предлагает баланс децентрализации с производительностью и контролем, необходимыми для бизнес-приложений.

Хотя вариации BFT и механизмов делегированного консенсуса не всегда публично транслируются, они часто изучаются или используются в корпоративных блокчейн-решениях, где требуется более высокая степень контроля и производительности, чем в полностью публичной анонимной сети.

Цифровая идентификация и управление активами:

• Проверяемое право собственности: окончательность dBFT и целостность сети делают его пригодным для управления цифровыми идентификаторами и правом собственности на цифровые активы (например, интеллектуальная собственность, сертификаты, токены недвижимости).
• Безопасное ведение записей: dBFT предлагает надежную основу для систем, требующих защищенных, защищенных от несанкционированного доступа записей с высокой надежностью.

Видение Neo включает цифровую идентификацию (NeoID) для связи реальных идентификационных данных с цифровыми активами, которая опирается на базовый dBFT для безопасного управления.

Управление цепочками поставок:

• Отслеживание в реальном времени: Отслеживание товаров и компонентов в цепочке поставок требует частых и быстрых обновлений в реестре. Скорость и окончательность dBFT могут гарантировать, что статус товаров регистрируется и обновляется практически мгновенно.
• Неизменяемые записи: Неизменность финализированных блоков гарантирует, что история пути продукта заслуживает доверия и может быть проверена.

Игровые среды и среды с высоким уровнем транзакций:

• Внутриигровые транзакции: игры, созданные на основе блокчейна, могут выиграть от скорости dBFT для внутриигровых покупок, передачи предметов и других транзакций, требующих немедленного подтверждения без задержек.
• Масштабируемость для взаимодействия с пользователем: среды с большим количеством частых и небольших транзакций могут использовать более высокую пропускную способность dBFT.

dBFT отлично подходит для сценариев, где скорость, уверенность и контролируемое доверие имеют первостепенное значение. Хотя его степень децентрализации может быть ниже, чем у чисто открытой системы PoW или PoS из-за ограниченного числа делегатов, он предлагает значительные преимущества в производительности и окончательности, что делает его высокоэффективным для конкретных реальных приложений.