Erlay: un nuovo protocollo di inoltro delle transazioni Bitcoin. Erlay è un nuovo tipo di protocollo di diffusione delle transazioni che mira a ridurre significativamente la larghezza di banda necessaria per collegare i nodi Bitcoin.
Secondo una ricerca condotta da Gleb Naumenko e da altri cripto-esperti come Gregory Maxwell e Peter Wuille, Erlay potrebbe ridurre la quantità di larghezza di banda necessaria per mantenere gli attuali livelli di connettività tra i nodi Bitcoin di circa il 40%.
Il protocollo attuale e il problema delle risorse
Uno dei problemi più urgenti per quanto riguarda la connettività dei nodi di Bitcoin è il fatto che richiede grandi quantità di larghezza di banda per mantenere aperta la connessione con tutti gli altri nodi data la natura decentrata e aperta del protocollo.
Come descritto nell'abstract del documento di ricerca: «La sicurezza della rete Bitcoin dipende dalla connettività tra i nodi. Ciò significa che una connettività più elevata garantisce una maggiore sicurezza.»
Le principali osservazioni degli autori sono state:
La connettività attuale nella rete Bitcoin è troppo bassa per una sicurezza ottimale.
Allo stesso tempo, l'aumento della connettività aumenterà notevolmente la larghezza di banda utilizzata dal protocollo di diffusione delle transazioni.
In sostanza, l'aumento della connettività tra i nodi renderebbe sostanzialmente costoso il funzionamento di un nodo Bitcoin. Un altro punto chiave fatto dagli autori è che «la metà della larghezza di banda totale necessaria per operare un nodo Bitcoin è attualmente utilizzata per annunciare solo le transazioni».
Concentrandosi sul processo di diffusione delle transazioni, gli autori raccomandano un approccio che trasmetta gli identificatori delle transazioni in modo più efficiente, riducendo così il numero di messaggi inviati tra i nodi e supportando contemporaneamente la trasmissione di nuove transazioni a tutti i nodi.
Attualmente, i nodi condividono gli ID di transazione anche con i peer che sono già stati inviati la transazione. Ciò significa che ci sono molti messaggi ridondanti condivisi sulla rete Bitcoin.
Probabilmente, il 50% della larghezza di banda necessaria per eseguire un nodo Bitcoin viene attualmente utilizzato per annunciare le transazioni. Un altro 45% della larghezza di banda è necessario per inoltrare il corpo della transazione effettivo e solo il 5% è necessario per vari altri messaggi, come ad esempio le informazioni sull'intestazione del blocco.
Il documento di ricerca Erlay stima che il 44% di tutto il traffico tra i nodi Bitcoin è costituito da messaggi ridondanti.
La conclusione è che c'è un grande margine di miglioramento.
Minisketch di Erlay - una soluzione elegante
Il protocollo Erlay riduce il numero di messaggi passati tra i nodi Bitcoin utilizzando una soluzione chiamata «Minisketch», che è stata precedentemente proposta da Naumenko, Wuille e Maxwell. Oltre agli ID delle transazioni, i nodi Bitcoin condividono «schizzi» delle transazioni l'uno con l'altro.
Come spiegato sul forum Bitcoin-Dev:
«L'idea principale è che invece di annunciare ogni transazione a ogni peer, gli annunci vengono inviati direttamente su un piccolo numero di connessioni (solo otto in uscita). Ulteriore relè si ottiene eseguendo periodicamente un protocollo di riconciliazione impostato su ogni connessione tra gli insiemi di annunci trattenuti in entrambe le direzioni.
«Il protocollo di riconciliazione set utilizza codici di correzione degli errori per comunicare un insieme di transazioni a un peer con un insieme sconosciuto ma simile utilizzando larghezza di banda uguale solo alla dimensione della differenza e non alla dimensione degli insiemi stessi.
«Risultati: risparmiamo metà della larghezza di banda consumata da un nodo, consentendo una maggiore connettività quasi gratuitamente - e, come effetto collaterale, Bitcoin può resistere meglio agli attacchi temporali.»
L'idea di schizzi è di avere un pacchetto di dati che contiene identificatori per tutte le transazioni che un nodo ha accettato (dall'ultima riconciliazione) ma in forma compatta. Utilizzando gli schizzi, un nodo può capire quali transazioni non ha che i suoi coetanei hanno. Successivamente, può richiedere solo le transazioni da quei peer che non appaiono nel loro schizzo.
Questo approccio consuma molto meno larghezza di banda rispetto alla condivisione di tutti gli ID di transazione.
Se questa nuova proposta viene implementata, potremmo vedere un enorme incentivo per gli appassionati di Bitcoin a eseguire nodi completi.
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