Il nuovo modello di consenso di IOTA: Coordicide

Il nuovo modello di consenso di IOTA: Coordicide. L'attuale meccanismo di consenso di IOTA si basa su nodi onesti che raccolgono le transazioni che devono ancora essere convalidate e che li collegano al groviglio (DAG di IOTA - o grafico aciclico diretto). Per far funzionare il processo, è necessario un coordinatore centrale per evitare comportamenti scorretti da parte dei nodi partecipanti, come la doppia spesa e gli attacchi Sybil.
Per promuovere ulteriormente il decentramento tra la rete DAG, la Fondazione IOTA ha deciso di rimuovere il proprio coordinatore aggiungendo un sistema di incentivazione di voto per i nodi ad essere onesti. Inoltre, per far funzionare il processo, i nodi devono approvare le transazioni accettate da altri nodi al fine di ricevere ciò che IOTA chiama “mana”, che può essere utilizzato come peso dai nodi per votare sulle transazioni in conflitto.
Votazione “Shimmer”
Invece di ricostruire l'opinione di ogni altro nodo, il meccanismo di consenso Shimmer si preoccupa solo delle opinioni di un sottoinsieme molto piccolo di nodi, e il consenso può essere formato organicamente come una proprietà emergente della rete.
È importante notare che i nodi non dovranno votare su ogni transazione. Le transazioni che non hanno conflitti con qualsiasi altra transazione possono essere considerate “Mi piace” in base ai soli modificatori locali (come dopo un certo tempo è trascorso). I voti sono necessari solo per risolvere i conflitti e i casi limite.
I nodi rifiuteranno voti che “preferiscono” due sottomarini in conflitto allo stesso tempo. Questo costringe i nodi a decidere su un unico sopravvissuto. I nodi che violano questa regola possono essere ignorati e eliminati definitivamente come vicini, costringendo la rete a comportarsi di conseguenza.
Due meccanismi di voto alternativi sono stati esaminati dal team:
“Cellular Consensus”, che è modellato come un automa cellulare e regola il comportamento di conseguenza, e
“Fast Probabilistic Consensus”, che dà forti garanzie di sicurezza utilizzando la teoria della probabilità.
Consenso cellulare
In Cellular Consensus, il processo di voto è modellato come un automa cellulare, dove i nodi possono essere pensati come cellule che controllano gli stati dei loro vicini e regolano la loro opinione di conseguenza.
Questo approccio ha una serie di caratteristiche convincenti che non sono state viste in altri meccanismi di consenso senza autorizzazione, come la sua natura asincrona, la semplicità della sua implementazione, l'efficienza del suo overhead dei messaggi, la velocità con cui raggiunge il consenso e la sua resilienza agli attacchi.
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Mentre i fenomeni emergenti sono molto comuni nei sistemi biologici e hanno dimostrato di funzionare bene nella pratica, è estremamente difficile modellarli matematicamente a causa della loro natura intrinsecamente caotica e complessa. Secondo il team della Fondazione IOTA:
“Il più grande svantaggio dell'approccio è quindi la complessità della formalizzazione delle sue prove scientifiche. Sarebbe necessario studiare a fondo Cellular Consensus in un ambiente testnet prima che possa essere distribuito sulla rete principale.”
Consenso probabilistico rapido (FPC)
Il principio di base di FPC è abbastanza simile a Cellular Consensus, ma piuttosto che lanciare in modo asincrono voti tra vicini in parallelo, il processo di voto è diviso in turni separati. In ogni round, ogni nodo seleziona un nuovo sottoinsieme casuale di altri nodi e interroga le loro opinioni correnti.
L'opinione di un nodo viene quindi formata in base alla maggior parte delle opinioni restituite. Tuttavia, la nozione di “maggioranza” qui fluttua. Invece di utilizzare una soglia fissa del 50%, questo meccanismo di consenso utilizza una soglia derivata da una sequenza numerica casuale decentrata. La selezione di una soglia globale ma imprevedibile consente al FPC di difendersi da un utente malintenzionato che vuole ritardare il consenso.
Dopo un certo numero di turni di voto in cui un nodo non cambia il suo parere, il parere può essere considerato finalizzato e non richiede ulteriori votazioni. Questo numero può essere scelto in modo tale che la probabilità che l'intera rete abbia raggiunto il consenso sia arbitrariamente elevata.
Pertanto, Fast Probabilistic Consensus ci dà un approccio che è garantito per raggiungere il consenso dopo un piccolo numero di round e con una piccola serie di nodi campionati, soddisfacendo così le condizioni richieste per qualsiasi processo di voto utilizzando Shimmer.
Conclusione
Mentre il nuovo documento e le idee di IOTA sembrano incredibili, esorto comunque la cautela agli investitori perché questo nuovo modello di consenso deve ancora essere implementato. Credo che se IOTA è in grado di garantire come promesso e rimuovere con successo il suo coordinatore, raggiungendo allo stesso tempo un grado più elevato di decentramento mantenendo la stessa sicurezza, non vi è assolutamente alcun motivo per cui questo protocollo basato sul DAG non venga adottato dalla maggioranza degli sviluppatori, produttori e sostenitori.