Das neue Konsensmodell der IOTA: Koordizide. Der aktuelle Konsensmechanismus von IOTA basiert auf ehrlichen Knoten, die noch zu validierende Transaktionen aufnehmen und diese an das Tangle anhängen (DAG von IOTA - oder Directed Acyclic Graph). Um den Prozess zum Laufen zu bringen, ist ein zentraler Koordinator erforderlich, um Fehlverhalten von allen beteiligten Knoten wie Doppelausgaben und Sybil-Attacken zu vermeiden.
Um die Dezentralisierung ihres DAG-Netzwerks weiter zu fördern, hat die IOTA-Stiftung beschlossen, ihren Koordinator zu entfernen, indem sie ein Stimmenanreizsystem für Nodes um ehrlich zu sein. Damit der Prozess funktioniert, müssen Knoten auch Transaktionen genehmigen, die von anderen Knoten akzeptiert werden, um zu erhalten, was IOTA „Mana“ nennt, die als Gewichtung von Knoten verwendet werden kann, um über widersprüchliche Transaktionen abzustimmen.
Abstimmung „Shimmer“
Anstatt die Meinung jedes anderen Knotens zu rekonstruieren, kümmert sich der Shimmer Consensus Mechanismus nur um die Meinungen einer sehr kleinen Teilmenge von Knoten, und Konsens kann organisch als eine aufkommende Eigenschaft des Netzwerks gebildet werden.
Es ist wichtig zu beachten, dass Knoten nicht über jede Transaktion abstimmen müssen. Transaktionen, die keine Konflikte mit anderen Transaktionen haben, können als „Gemocht“ betrachtet werden, basierend auf lokalen Modifikatoren allein (wie nach Ablauf einer bestimmten Zeit). Abstimmungen sind nur erforderlich, um Konflikte und Randfälle zu lösen.
Nodes lehnt Stimmen ab, die zwei widersprüchliche Subtangles gleichzeitig bevorzugen. Dies zwingt Knoten, sich für einen einzigen Überlebenden zu entscheiden. Knoten, die gegen diese Regel verstoßen, können ignoriert und dauerhaft als Nachbarn gelöscht werden, wodurch das Netzwerk dazu gezwungen wird, sich entsprechend zu verhalten.
Zwei alternative Wahlmechaniken werden vom Team betrachtet:
„Cellular Consensus“, der als zellulärer Automat modelliert ist und das Verhalten entsprechend anpasst, und
„Schneller Probabilistischer Konsens“, der starke Sicherheitsgarantien mit Wahrscheinlichkeitstheorie gibt.
Zellulärer Konsens
Im Cellular Consensus wird der Abstimmungsprozess als zellulärer Automat modelliert, bei dem Knoten als Zellen betrachtet werden können, die die Zustände ihrer Nachbarn überwachen und ihre Meinung entsprechend anpassen.
Dieser Ansatz hat eine Reihe von überzeugenden Merkmalen, die in keinem anderen zulässigen Konsensmechanismus gesehen wurden, wie seine asynchrone Natur, die Einfachheit seiner Implementierung, die Effizienz des Nachrichtenkopfs, die Geschwindigkeit, mit der er Konsens erreicht, und seine Angriffsresilienz.
Bild:
Während sich auftretende Phänomene in biologischen Systemen sehr häufig sind und in der Praxis nachweislich gut funktionieren, ist es aufgrund ihrer inhärent chaotischen und komplexen Natur äußerst schwierig, sie mathematisch zu modellieren. Laut dem Team der IOTA Foundation:
„Der größte Nachteil des Ansatzes ist daher die Komplexität der Formalisierung seiner wissenschaftlichen Beweise. Es wäre notwendig, Cellular Consensus in einer Testnet-Umgebung gründlich zu studieren, bevor es auf dem Mainnet bereitgestellt werden könnte.“
Schneller Probabilistischer Konsens (FPC)
Das Grundprinzip von FPC ist dem Cellular Consensus sehr ähnlich, aber anstatt gleichzeitig asynchron Stimmen zwischen Nachbarn abzugeben, wird der Abstimmungsprozess in separate Runden aufgeteilt. In jeder Runde wählt jeder Knoten eine neue zufällige Teilmenge anderer Knoten aus und fragt ihre aktuellen Meinungen ab.
Die Meinung eines Knotens wird dann nach der Mehrheit der zurückgegebenen Meinungen gebildet. Allerdings schwankt der Begriff der „Mehrheit“ hier. Anstatt einen festen Schwellenwert von 50% zu verwenden, verwendet dieser Konsensmechanismus einen Schwellenwert, der aus einer dezentralen Zufallszahlenfolge abgeleitet wird. Durch die Auswahl eines globalen, aber unvorhersehbaren Schwellenwerts kann sich der FPC gegen einen Angreifer verteidigen, der den Konsens verzögern möchte.
Nach einer gewissen Anzahl von Abstimmungsrunden, bei denen ein Knoten seine Meinung nicht ändert, kann die Stellungnahme als abgeschlossen betrachtet werden und erfordert keine weitere Abstimmung. Diese Zahl kann so gewählt werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das gesamte Netzwerk einen Konsens erreicht hat, willkürlich hoch ist.
Daher gibt uns Fast Probabilistic Consensus einen Ansatz, der garantiert ist, Konsens nach einer kleinen Anzahl von Runden und mit einem kleinen Satz von abgetasteten Knoten zu erreichen, wodurch die erforderlichen Bedingungen für jeden Abstimmungsprozess mit Shimmer erfüllt werden.
Schlussfolgerung
Während das neue Papier und die Ideen der IOTA unglaublich aussehen, fordere ich die Investoren immer noch Vorsicht auf, da dieses neue Konsensmodell noch umgesetzt werden muss. Ich glaube, wenn die IOTA in der Lage ist, wie versprochen zu liefern und ihren Koordinator erfolgreich zu entfernen und gleichzeitig ein höheres Maß an Dezentralisierung zu erreichen, bei gleichbleibender Sicherheit, gibt es absolut keinen Grund, warum dieses DAG-basierte Protokoll nicht von der Mehrheit der IoT-Entwickler, -Produzenten und Unterstützer.
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