Die beste Lösung für Blockchain-Skalierbarkeit

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Vitalik Buterin, Gründer und Designer von Ethereum, antwortete kürzlich auf einen Tweet von Elon Musk über die Erhöhung der Blockgröße und Blockzeiten von DogeCoin um das 10-fache und die Senkung der Gebühren um das 100-fache mit einem kleinen Vortrag über die Grenzen der Blockchain-Skalierbarkeit.
Ich weiß es zu schätzen, dass Vitalik dieses Thema öffentlich macht und dachte mir, dass dies ein guter Zeitpunkt sein könnte, um sich in den Kampf zu stürzen, um diese Probleme aus einem Holochain-Kontext zu betrachten. Vieles von dem, was sie wollen, deutet auf eine Holochain-Lösung hin. Ich werde Vitaliks Diskussionspunkte aus diesem Artikel und seinem Beitrag zu Vertrauensmodellen verwenden, um zu sehen, ob wir einige dieser Skalierbarkeitsprobleme aus einer anderen Perspektive lösen können.

Vitalik beginnt mit dem Schreiben:
Wie weit kann man die Skalierbarkeit einer Blockchain treiben? Können Sie wirklich, wie Elon Musk es wünscht, „Blockzeit 10x beschleunigen, Blockgröße 10x erhöhen & Gebühr 100x fallen lassen“, ohne zu einer extremen Zentralisierung zu führen und die grundlegenden Eigenschaften zu beeinträchtigen, die eine Blockchain ausmachen?
….Wie sich herausstellt, gibt es wichtige und recht subtile technische Faktoren, die die Skalierung der Blockchain begrenzen, sowohl mit als auch ohne Sharding.
Ich weiß, dass dies die Pointe verderben kann, aber ich möchte den Unterschied unterstreichen: Holochain hat nicht die Skalierbarkeitsprobleme von Blockchain. Die Skalierungsprobleme von Blockchain hängen hauptsächlich mit der Verwaltung von Konsens in großem Maßstab zusammen. Wir zeigen mit Holochain, dass Sie keinen Konsens benötigen, um die Datenintegrität in verteilten Apps oder Währungen aufrechtzuerhalten.

Normale Benutzer müssen in der Lage sein, einen Knoten auszuführen
Vitalik veranschaulicht, wie Miner oder Staker in einem Blockchain-Netzwerk kollabieren können (eine Super-Mehrheit von Konsensknoten zusammenstellen), um einen willkürlichen Angriff durchzuführen, wie etwa 4,5 Milliarden Einheiten einer zuvor nicht existierenden Währung auf ein Konto ihrer Wahl einzuzahlen.

Der einzig verlässliche Weg, um einen solchen koordinierten sozialen Angriff wirkungslos zu machen, besteht in der passiven Abwehr der einen eigentlich dezentralisierten Wählerschaft: den Nutzern. …mehr Nodes gut, weniger Nodes schlecht, und wir brauchen definitiv mehr als ein paar Dutzend oder ein paar Hundert.

Ich mag es, wie er subtil anerkennt, dass Mining und Staking nicht wirklich dezentralisiert sind. Wie ich bereits erwähnt habe, ist Blockchain in einer Rückkopplungsschleife zunehmender Zentralisierung gefangen. Jedes „dezentralisierte“ System, das Proof-of-Work oder Proof-of-Stake verwendet, wird schließlich Macht, Reichtum und Kontrolle zentralisieren. Wenn Sie wirklich am Rande des Möglichen in verteilten Systemen stehen, erkennen Sie, dass jeder Konsensansatz eine Art Zentralisierung ist. Mit den Architekturinnovationen von Holochain ist es weiterhin möglich, die verteilte Datenintegrität zu verwalten, ohne Perspektivenunterschiede zu beseitigen.

Vitalik zitiert dann einen Tweet, der im Grunde sagt: Sie verteidigen gegen böswillige Änderungen, indem Sie Benutzer eine Validierung durchführen lassen.

Genau so funktioniert Holochain.
In Holochain gibt es keine Miner oder Staker. Tatsächlich brauchen wir keinen integrierten Währungstoken, den alle Blockchains brauchen, damit sie Leute dafür bezahlen können, sie zu betreiben, weil sie so ineffizient sind. Bei der Verwendung einer Holochain-App hosten sich Benutzer selbst. Sie richten ihren Webbrowser buchstäblich auf "localhost", um die App zu verwenden. Einige der Daten, die Benutzer benötigen, werden lokal gehostet, und Holochain bietet die verteilte Datenintegritäts-Engine, die alle anderen Daten, die sie benötigen, von den Benutzern abruft, die sie besitzen.
Wie viel Arbeit können wir für vollständige Knoten benötigen?

Die meisten Leute wissen, dass das Ausführen von Full Nodes auf Blockchain VIEL Arbeit in Bezug auf CPU/GPU, Bandbreite und Speicher erfordert. Vitalik hat einige Strategien, um den Arbeitsaufwand in Ethereum 2.0 zu reduzieren, indem er vom Mining zum Staking wechselt und sogar 64 Shards unter einer Hauptkette betreibt. Aber die Frage bleibt, wird es möglich sein, dass normale Benutzer Full Nodes ausführen? Auch auf ihren Handys?
Die folgenden Aufzählungspunkte fassen Vitaliks Vorschläge für normale Benutzer auf ihren Computern oder Telefonen zusammen, gefolgt von meiner Antwort:
Rechenleistung: ~5–10% der CPU-Leistung können für die Blockverifizierung aufgewendet werden. [Maybe this is okay if you’re plugged in, but this would suck down your phone battery pretty darn quickly. But, is this percentage usage of a single core? Or, is he thinking if I’ve got 8 cores I’m going to keep one pegged to 100% just for Ethereum?]

Bandbreite: Vielleicht können wir alle 12 Sekunden 1-5 MB Blöcke verarbeiten. [That’s about 400 Gb per day. If I exceed 15 GB in a month, my cell phone plan drops me to 2G data speeds. Cellular “unlimited” plans are not actually unlimited — this overshoots them all. These usage levels could even get you flagged for abuse on home Internet providers. I hope you don’t also expect to watch Netflix.]

Speicher: 512 Gigabyte [Phones and tablets don’t typically have this much storage. I’ve been running my laptop with a 512 GB SSD drive, so apparently 100% of it should be dedicated to Ethereum.]
Obwohl die von ihm vorgeschlagenen Zahlen erheblich niedriger sind als der Betrieb eines Ethereum-Mining-Rigs mit 8 GPU-Karten, mit denen Sie Ihr Zuhause heizen können, scheint es für normale Benutzer von Telefonen, Tablets oder Laptops immer noch eine ziemlich große Strecke zu sein. Keine andere von Ihnen verwendete Software erfordert dies von Ihnen. Es erscheint besonders unvernünftig, wenn man bedenkt, wie wenig täglichen Nutzen die meisten Leute von irgendwelchen dApps auf Ethereum bekommen. Zu erwarten, dass ich so viel meiner Computerressourcen für Ethereum widme, nur damit es ordnungsgemäß funktioniert, wenn ich weniger als ein paar Transaktionen pro Monat durchführe, scheint ziemlich verrückt.
Wie viel Arbeit ist von Benutzern auf Holochain erforderlich?

Auf Holochain führen Benutzer nur die Apps aus, die sie tatsächlich VERWENDEN. Das macht Sinn. Wenn ich nur eine Twitter-ähnliche App betreiben möchte, warum sollte ich dann auch Ihre Krypto-Börse, Glücksspiel-App oder sammelbare Cartoon-Tiere betreiben?

Dies ist die erste Stufe des Shardings, die auf Holochain stattfindet. Anstelle einer monolithischen Blockchain wie Ethereum, bei der jede dApp und Transaktion in einer Kette stattfindet, ist jede Holochain-App ein separates verschlüsseltes Peer-to-Peer-Netzwerk, das nur mit den anderen Benutzern dieser App koordiniert. Es kann konstruktionsbedingt nicht mit anderen Apps über das Netzwerk kommunizieren. Wenn Sie Datenflüsse zwischen Apps verbinden möchten, überbrücken Sie sie lokal, indem Sie beide Apps lokal ausführen.

Selbst diese erste Stufe des Shardings führt dazu, dass Blockchain-Leute ausflippen, die denken, dass die Sicherheit des Netzwerks von der Anzahl der Knoten im Netzwerk abhängt, daher müssen Sie die Gesamtzahl der Knoten maximieren. Dies ist jedoch nur dann ein Problem, wenn das System anfällig für Mehrheitskonsensangriffe ist.
Geringeres Vertrauen erfordert weniger Arbeit und bietet mehr Sicherheit

In seinem Beitrag über Vertrauensmodelle räumt Vitalik ein, dass es verschiedene Strategien und Sicherheitsstufen gibt, um Validierung in dezentralen Netzwerken bereitzustellen. Der effizienteste und sicherste Ansatz besteht darin, der geringsten Anzahl von Knoten vertrauen zu müssen, um sich ordnungsgemäß zu verhalten.

Blockchain erfordert, dass sich die Mehrheit der Knoten ehrlich verhält (N/2 von N). Wenn Sie jedoch eine Holochain-App verwenden, verfügen Sie bereits über die Validierungsregeln für die lokal ausgeführte App. Dies bedeutet, dass Sie für einige Dinge niemandem vertrauen müssen, da Sie die Dinge für sich selbst validieren können (0 von N). Manchmal ziehen Sie jedoch Daten aus dem Netzwerk und vertrauen darauf, dass andere sie validiert haben (1 von N).

In Holochain erreichen wir 1 von N, weil nur ein ehrlicher Knoten benötigt wird, um falsche Daten zu erkennen, die nicht validiert werden können. Sie lösen dann das Immunsystem von Holochain aus und verteilen einen „Haftbefehl“, der die kryptographisch signierten Aktionen des Betrügers als Beweis für ihren Betrug enthält. Dann werden alle ehrlichen Knoten den Betrüger blockieren und die Betrugsaktion ignorieren.
Diese niedrigere Vertrauensschwelle ermöglicht tatsächlich eine zweite Ebene des Shardings, sodass selbst innerhalb einer einzelnen App niemand alle Daten der App speichern muss. Holochain konzentriert sich darauf, wie viele Kopien von Daten online verfügbar sein müssen (z. B. 50 Kopien), was ungefähr bestimmt, wie viele Knoten diese Daten validieren, speichern und bereitstellen müssen.

Die DHT (Distributed Hash Table) von Holochain randomisiert, welche Knoten jedes Datenelement validieren, indem es an die Knoten weitergeleitet wird, deren Netzwerkadresse der Hash-Adresse der zu validierenden Daten am nächsten liegt. Die Arbeitslast wird gerecht auf alle Benutzer verteilt, wodurch die Belastbarkeit der Daten im gemeinsam genutzten Speicherplatz sichergestellt wird.

Lassen Sie uns ein Beispiel für das Ausführen von Twitter mit seinem tatsächlichen Aktivitätsniveau von etwa 330 Millionen aktiven Benutzern verwenden, die 1,1 Mal pro Tag twittern (was viel zu viel Aktivität für die Ethereum-Blockchain ist, selbst wenn ihre ganze Kraft nur dieser einen App gewidmet wurde). . Wenn wir 50 Live-Kopien von Daten im DHT anvisieren, bedeutet dies, dass ich etwa 55 Tweets pro Tag (50 * 1,1) speichern und validieren muss – einmal alle 26 Minuten.
Wie lässt sich das auf die Arbeitslast übertragen, wenn es auf Holochain basiert?

Rechenleistung: 0.00008% – alle 26 Minuten würde ich etwa 1 Millisekunde CPU-Zeit von einem der 8 CPU-Kerne meines Telefons verwenden, um einen neuen Tweet zu validieren. Es gibt jedoch auch regelmäßig Klatsch mit anderen Knoten, aber normalerweise stellt Ihr Gerät fest, dass keine neuen Daten zu validieren sind. Wir könnten es also sogar noch ein oder zwei Dezimalstellen aufnehmen, nur aus dem Aufwand für die Herstellung von Netzwerkverbindungen. Lassen Sie uns auf Nummer sicher gehen und sagen, dass es bis zu 0,002 % Ihrer Rechenleistung in Anspruch nehmen könnte. (~ 1/50.000stel dessen, was Vitalik vorgeschlagen hat)
Bandbreite: Tweets sind klein, der größte Teil der Bandbreitennutzung würde dadurch entstehen, dass alle paar Minuten bei Kollegen nachgefragt wird, ob neue Daten vorliegen. Und was die Bereitstellung dieser Tweets angeht, denken Sie daran, dass ich nur einer von 50 Validatoren bin. Ich müsste also etwa 1/50 der Arbeitsbelastung für die Bereitstellung dieser Tweets bereitstellen. Bei 707 durchschnittlichen Followern, von denen die Hälfte es in ihren Feed ziehen kann, sind das 707/50/2 oder etwa 8 Mal am Tag, um jeden der 55 Tweets zu liefern. Bereitstellung von 440 Tweets = 225 MB pro Tag plus ca. 1 GB pro Tag für Klatsch. (~ 1/400 dessen, was Vitalik vorgeschlagen hat)
Speicher: 55 Tweets pro Tag plus einige Links bedeuten, dass Sie nach einem Jahr weniger als 20 GB Daten speichern. (~ 1/50 von dem, was Vitalik vorgeschlagen hat)

Daher benötigt das Hosten einer Holochain-Twitter-App (mit einem Aktivitätsniveau von etwa dem Sechsfachen des Durchsatzes und der Kapazität der gesamten Ethereum-Blockchain) nur einen Bruchteil der Ressourcen, die Vitalik vorschlägt, die Benutzer kostenlos zur Verfügung stellen, um Ethereum sicher zu halten. Holochain ist immun gegen Mehrheitsangriffe und verlangt von niemandem, Gasgebühren zu zahlen, da es vollständig selbst gehostet wird.

Könnte Holochain diesen Mainstream wirklich übernehmen?
Es ist erwähnenswert, dass es wahrscheinlich Jahre dauern würde, alle Twitter-Benutzer dazu zu bringen, zu Holochain zu migrieren, um sich selbst zu hosten, selbst wenn Twitter seine Infrastruktur auf diese Art von dezentraler Architektur umstellen würde. Hier kommt das Holo-Hosting-Framework ins Spiel.

Holo ermöglicht, dass Holochain-Apps, die normalerweise selbst gehostet werden, einem Webbenutzer von einem Peer-Hosting-Netzwerk bereitgestellt werden. Mit anderen Worten, wenn Ihre Benutzer nur erwarten, ihren Browser zu öffnen, eine Webadresse einzugeben und Zugriff auf Ihre App zu haben, müssen Sie ihnen möglicherweise eine gehostete Version bereitstellen.

Holo hat eine Währung, die Hosts für die Hosting-Leistung bezahlt, die sie für Holochain-Apps bereitstellen, die immer noch Mainstream-Webbenutzer bedienen müssen. Anstatt also Amazon oder Google für das Hosten Ihrer App zu bezahlen, bezahlen Sie ein Netzwerk von Peer-Hosting-Anbietern in der HoloFuel-Kryptowährung.

Anstelle von Gasgebühren, die über 1 Milliarde Mal teurer sind als das Hosten bei Amazon (wie bei Ethereum), erwarten wir, dass Holo-Hosting aufgrund der geringen Nachfrage nach Systemressourcen wie oben beschrieben wettbewerbsfähigere Preise gegenüber aktuellen Cloud-Anbietern hat.

Fazit:
Sogar Vitalik erkennt an, dass die Skalierung von Blockchains ernsthafte Einschränkungen hat und dass Blockchains ihre einzigen wirklich verteilten Stakeholder an Polizei-Miner und Staker brauchen, um willkürliche Angriffe zu verhindern. Wenn Blockchains jedoch zu ineffizient sind, um realistisch zu erwarten, dass Benutzer so viel Rechenleistung aufwenden (ohne Gasgebühren zu erhalten), warum hypen die Leute dann immer noch Blockchain?

Von Arthur Brock
https://medium.com/@artbrock/limits-to-blockchain-scalability-vs-holochain-19685dcb89f9

Reddit von TheRealWeiShiLindon ansehen – Quelle anzeigen

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