Birleştirilmiş madencilik

Proof of Work (PoW), Nakamoto Consensus'un temel bir parçasıdır. İki işlevi vardır: Blok üreticilerini seçmek için kullanılan bir Sybil direnç mekanizmasıdır ve aynı zamanda blok zincirini geri döndürmek için bir temel oluşturur ve her zaman artan maliyeti sağlar. Bu yüzden PoW'un Bitcoin blok zincirini güvence altına aldığı söyleniyor.

Birleştirilmiş madencilik, bir blockchain'in güvenliğini sağlamak için harcanan emeğin aynı anda başka bir blockchain'in güvenliğini sağlamak için yeniden kullanılmasına yönelik bir tekniktir. PoW'un Nakamoto Consensus'a güç vermesi gibi, birleştirme madenciliği de farklı blockchain'lerin konsensüsünü güçlendirebilir. Birleştirilmiş mayınlı zincirin konsensüs protokolü Nakamoto da olabilir veya bunun GHOST veya DECOR gibi bir varyantı da olabilir. Birleştirilmiş madencilik tekniğini uygulama eylemine genellikle "birleştirme madenciliği" adı verilir. İki blok zincirini birleştirmenin tek şartı, PoW'u elde etmek için aynı blok başlığı karma fonksiyonunu (ve zorluk kontrolünü) kullanmalarıdır.

Birleştirilmiş madenciliğin çalışma şekli basittir. İlk olarak, birincil bir blockchain (Bitcoin olsun) ve ikincil bir blockchain S olduğunu varsayalım. h_B ve h_S sırasıyla Bitcoin ve S'nin iki yeni blok başlığı olsun. H keyfi bir kriptografik karma fonksiyonu olsun. Madenciliğe başlamak için, birleştirilmiş madenci h_B için şablonu H(h_S) tek anlamlı olarak referans verecek şekilde oluşturmalıdır. Madencilik süreci çok az değişiyor. Madencilik yaparken, madenciler her zamanki gibi Bitcoin ağı tarafından oluşturulan zorluğu karşılayan h_B için çalışma kanıtıyla sonuçlanan nonce'yi bulmaya çalışırlar (yani SHA256D(h_B) < hedef_B). Bununla birlikte, madenci, birleştirme madenciliği zincirinin zorluğuyla eşleşen iş kanıtına sahip bir Bitcoin blok başlığı bulursa (SHA256D(h_B) < hedef_S), o zaman h_B, h_S bazı ek başlık bağlantı bilgileriyle birlikte, birleştirme madenciliği yapılan bloğun geçerli bir çalışma kanıtı haline gelir. Tam birleştirme-mayınlı blok, PoW'u ve diğer kalan zincire özgü verileri (yani h_S tarafından referans verilen işlemleri) içerecektir. Blok, ikincil blok zincirine eklenmek üzere ikincil blok zinciri ağına gönderilir. Birleştirilmiş madencilikle, bir fiyatına iki farklı çalışma kanıtı oluşturulabilir.

Geçmiş

Birleştirilmiş madencilik neredeyse Bitcoin kadar eskidir. 2010 yılında Satoshi, merkezi olmayan alan adlarını saklayacak varsayımsal bir BitDNS yan zincirini güvence altına almak için birleştirilmiş madenciliğin kullanılmasını önerdi . Fikir kısa sürede hayata geçirildi ve Namecoin altcoin olarak piyasaya sürüldü. Namecoin, daha yüksek güvenlik elde etmek için 2011 yılında Bitcoin ile birleştirme madenciliğine başladı.

Bu dönemde diğer blockchainler de bu trendi takip ederek Bitcoin ile birleştirme madenciliği yapmaya başladılar. Ama hepsi gül değildi. 2012 yılında LukeJr, o zamanlar Bitcoin ile birleştirme madenciliği yapan Coiledcoin'e %51 saldırısı gerçekleştirdi . Bu olay, birleştirme madenciliğinin her blok zinciri için her derde deva güvenlik ilacı olmadığını ve bu mekanizmanın güvenli olması için yeni birleştirilmiş madencilik zinciri ile öncekiler arasında yüksek teşvik edici bir uyum olması gerektiğini gösterdi.

2014 yılında önemli bir olay daha yaşandı. Dogecoin ve Litecoin aynı madencilik işlevini kullanıyor ve madenciler iki blok zinciri arasında toplu olarak geçiş yapmaya başlıyor. Dogecoin daha karlı hale geldiğinde hepsi Dogecoin madenciliği yapmaya geçerek blok üretimini hızlandırdılar. Dogecoin zorluk ayarlaması devreye girdiğinde ve karlı bir şekilde madencilik yapmayı çok zorlaştırdığında, karlılığı en üst düzeye çıkarmak için toplu olarak Litecoin'e geçeceklerdi ve döngü tekrarlanacaktı. Bu, hashrate istikrarsızlığına, düzensiz blok oranlarına ve token ihracına neden oldu. Daha sonra Dogecoin hashrate'i güvenli sayılamayacak kadar düşük hale geldi. Dogecoin topluluğu, Litecoin ile birleştirilmiş blokları kabul etmeye karar verdi. Bugün itibarıyla bir topluluktaki hiçbir madencinin diğerine saldırma girişimi olmadı. Hiçbir saldırının yapılmamasının birkaç nedeni var: Birincisi, birleştirme madenciliği her iki toplum için de faydalı oldu çünkü birleşik madencilikle blok zorluğu ve blok oranları yeniden istikrara kavuşabildi. İkincisi, gelirlerini geçici olarak ikiye katlayabilen madenciler için de faydalı oldu (blockchain'in yukarı yönlü zorluk ayarlamaları bu ödemesiz süreyi sona erdirene kadar). Üçüncüsü, karşılaştırılabilir hashrate'lere sahip olan hiçbir madenci diğer zincire kolayca saldıramaz. Dördüncüsü, Litecoin ve Dogecoin toplulukları arasında ideolojik bir anlaşmazlık yoktu (kendimize bu topluluklarda herhangi bir aidiyet duygusu olup olmadığını sorabiliriz). Madenciler sadece en karlı zinciri çıkaracaktı.

Bağımsızlık

Birleştirilmiş madenciliğin tarihsel olarak tercih edilmesinin nedenlerinden biri, tamamen bağımsız blok zincirlerin oluşturulmasına olanak sağlamasıdır. Bağımsız derken, birincil zincir teknik bir sorun nedeniyle duraksasa veya topluluğun desteği olmadan yok olsa bile bu ikincil zincirlerin yaşamaya devam edebileceğini kastediyoruz. İkincil zincir, birincil zincir olmadan birleştirme madencilerinden iş almaya devam edebilir. İlk yıllarda Bitcoin'in bile geleceği garanti değildi. Rootstock yan zincirinin konsensüs protokolü için (Liquid gibi birleşik bir konsensüs yerine) birleştirme madenciliği seçmesinin nedenlerinden biri, Rootstock'un Blok Boyutu savaşları sırasında yaratılmış olması ve Bitcoin'in saldırganlar tarafından kesintiye uğraması veya parçalanması konusunda gerçek bir risk bulunmasıdır. bölünmüş bir topluluk.

Blok Oranları

Bitcoin güvenliğini devralmanın diğer alternatif yollarına göre birleştirilmiş madenciliği tercih etmenin önemli bir nedeni, birleştirilmiş madenciliğin ikincil zincirin daha yüksek blok oranına sahip olmasına izin vermesidir.

Bitcoin'den sonra oluşturulan tüm blok zincirleri, daha yüksek blok oranlarını (daha düşük bloklar arası süreler) destekleyecek şekilde tasarlandı. Bunun, tek başına madencilerin daha fazla yetim blok oluşturmasına ve rekabetçi kalabilmek için daha büyük havuzlara katılmaya zorlanmasına yol açabileceğinden, bunun ademi merkeziyetçiliği olumsuz yönde etkileyeceğine inanılıyor. Yüksek blok oranlarının çeşitli faydaları vardır; bunlardan en belirgin olanı, kullanıcı işlemlerinin daha hızlı onaylanmasıdır. Daha yüksek blok oranlarının paradoksal bir faydası, ödül ödeme farkının azalmasıdır: bu da büyük madencilik havuzlarına katılma teşviklerini azaltır ve bu da ademi merkeziyetçiliği artırır. Blok oranı, kullanılabilirlik-merkezi olmayan bir dengeyi temsil eder ve ideal oranı bulmak zordur.

Bu nedenle, Bitcoin ile madencilik yapmak isteyen birleştirilmiş madencilik blok zincirlerinin tasarımcıları, blok oranları konusunda çok dikkatli olmalıdır. Daha kapsamlı konsensüs protokolleri benimsenmeden 10 saniyenin altındaki ortalama blok aralığı, birleştirilmiş madencilik havuzlarına ek bir bant genişliği stresi uygulayarak maliyetleri artırabilir ve bu da onları birleştirilmemiş madencilik havuzlarıyla dezavantajlı hale getirebilir.

Birleştirilmiş Madencilik Yarışmacıları

Nakamoto'nun birleştirilmiş madenciliğine benzer şekilde, güvenliği diğer zincirlerden devralmanın başka yolları da var. Bilinen ilk yöntem Mastercoin/OMNI protokolü tarafından hayata geçirildi ve ardından Counterparty protokolü geldi. RGB gibi yeni projeler de bu yöntemi benimsedi. Yöntem, alternatif bir defterin işlem verilerinin Bitcoin işlemlerine yerleştirilmesine dayanıyor. RGB'de bu yerleştirme hala mevcuttur ancak Taproot ağacının içinde tamamen gizlenmiştir. Ancak Mastercoin/Karşı Taraf/RGB defter geçmişi ayrı bir blok zinciri oluşturmaz. Defter geçmişi, Bitcoin bloklarına gömülü özel işlemlerin sıralı listesidir. Güvenliği birincil zincirden devralan ayrı blok zincirleri oluşturmanın, genellikle iki blok zincirini tamamen veya kısmen senkronize etmeye çalışarak başka yolları da vardır. Hepsi OP_RETURN çıktılarındaki verilerin yayınlanmasına dayanmaktadır. Bazı örnekler Veriblock, PoX ve Syncchains'dir. Bu "senkronize" zincirlerle, birincil zincir bloğunun ters çevrilmesi, daha sonra gelen ikincil zincir bloklarını otomatik olarak tersine çevirir. Bir dezavantajı, ikincil blok zincir düğümlerini aynı zamanda birincil zincir düğümlerini de çalıştırmaya zorlamalarıdır. Bağlantılı blok zincirleri paylaşılan güvenlik (ve hızlı zincirler arası transferler) sağlayabilirken, eşzamanlı konsensüs, başka bir anahtarlamalı konsensüs protokolü (örn. Bitcoin NG'ninmikro blokları). Aksine, birleştirilmiş bir madencilik zinciri herhangi bir blok hızını kullanabilir, ancak daha önce de belirtildiği gibi, birleştirilmiş madenciliğin aşılması durumunda yüksek bant genişliği gereksinimleri nedeniyle ekonomik olmayan bir eşik vardır.

Eleştiri ve Evrim

Nakamoto'da çıkarılan birleştirilmiş fikir birliği analiz edildi ve araştırma makalelerinde hem desteklendi hem de eleştirildi . Bununla birlikte, mevcut tüm araştırmalar, birleştirilmiş madenciliğin ademi merkeziyetçilik üzerindeki pratik etkilerine odaklanmışken, yöntemin resmileştirilmesi konusunda hala bir eksiklik var. Akademik araştırmalar Namecoin birleştirilmiş madencilik yöntemini geçemedi. Ancak bu yöntem büyük ölçüde geliştirildi. Rootstock Bitcoin birleştirilmiş mayınlı yan zincirinin 2018'de piyasaya sürülmesi, araştırmayı yeniden canlandırdı ve bu da çatal duyarlı varyantlar gibi daha güvenli birleştirilmiş madencilik protokollerinin keşfedilmesine yol açtı. Bu iyileştirmelerden bazıları, Rootstock'ta birbirini izleyen ağ yükseltmelerinde uygulandı. Bununla birlikte, yeni teorik araştırmalar hala çevrimiçi makalelerde ve RSKIP'lerde (Anaç iyileştirme teklifi) dağınık halde bulunmaktadır ve daha iyi belgelendirmeyi hak etmektedir. Bir sonraki makalede tartışılacak olan birleştirilmiş madenciliğin yeni çeşitleri, bilinen bazı saldırılara direnebilir. Örneğin, genel olarak birleştirme madenciliği yan zincirinin, birleştirme madenciliği hashrate'i düşük olduğunda çift harcama saldırılarına karşı güvenli olamayacağına inanılır (örn. Birincil zincir karma oranının %10'undan az), ancak bazı yeni protokol değişkenleriyle (biraz farklı güvenlik ve canlılık varsayımları altında) bunu yapabilir.

Namecoin Birleştirilmiş Madencilik Tasarımı

Namecoin'in Bitcoin ile madenleri birleştirme yöntemi basittir. Üretim işleminin coinbase alanının sonuna madenci, bir AuxPow kaydının takip ettiğini belirten 4 bayt yazar. Bu 4 bayta sihirli bayt adı verilir ve Namecoin tarafından AuxPow kaydını kolayca bulmak için kullanılır. Daha sonra, madencilerin, birleştirme madenciliği yapılan farklı blok zincirlerinin blok karmalarını içeren bir Merkle ağacının kök karma özetini saklaması gereken AuxPow kaydını buluyoruz. Ardından, ağaçta yer alan farklı blok zincirlerinin birleştirme yoluyla çıkarılmış bloklarının sayısını belirten TreeSize alanı ve zincir kimliklerinin çarpışmasını önlemeye yardımcı olması beklenen bir TreeNonce alanı gelir, ancak tasarım kusurludur ve bu değer kullanılmaz. Aşağıdaki diyagram, 4 farklı birleştirme madenciliği yapılan blok zincirinden 4 bloğa (W,X,Y ve Z) bağlanan bir AuxPow kaydı taşıyan bir Bitcoin bloğunu göstermektedir:

Namecoin birleştirme madenciliği tasarımı

Namecoin düğümlerinin bir Namecoin bloğunun çalışma kanıtını doğrulaması için bloğun aşağıdakileri içeren veri alanlarını içermesi gerekir:

• Coinbase işleminin Bitcoin blok işlem ağacına dahil edildiğini kanıtlayacak bir Merkle yolu
• AuxPow ağaç kökünü içeren coinbase işleminin kendisi.
• AuxPow ağacında Namecoin blok karmasını bulmak için Merkle yolu.

Namecoin fikir birliğinin, birleştirme madenciliği kanıtını ve Bitcoin başlığının çalışma kanıtını (diğer tüm alanları göz ardı ederek) doğrulamak için bir kuralı vardır.

Birincil/İkincil Zincir Ayrımı

Genel olarak tek bir birincil blok zincirini tüm birleştirme madenciliği yapılan ikincil blok zincirlerden ayırırız çünkü ikincil blok zincir blokları iş kanıtının doğrulanmasına izin vermek için ek bir Merkle kanıtına ihtiyaç duyar. Ancak oyun teorisi açısından bakıldığında birincil bir blockchain yoktur. Hepsi güvenlik bütçesine katkıda bulunuyor. Birincil blok zinciri hash oranı, birleştirmeyle çıkarılan toplam hashrate'in %10'una düşerse, ikincil blok zincirinin birincil blok zinciri haline geldiğini söylemek cazip gelebilir, çünkü artık blok zinciri muhtemelen güvenliğin çoğunu ödeyen blok zinciri olacaktır. bütçe. Bu ayrım daha da kafa karıştırıcı olabilir çünkü birleştirme yoluyla çıkarılan "ikincil" bir blok zincir, Rootstock'ta olduğu gibi birden fazla "birincil" zincirden iş alabilir. Rootstock hashrate'inin çoğu Bitcoin madencilerinden gelse de, hashrate'in küçük bir kısmının Bitcoin Cash madencilerinden geldiği zamanlar da vardı, bu nedenle Rootstock, hash oranını iki ana zincirden devraldı.

Felsefi nedenlerden dolayı örneğin Bitcoin SV'den hashrate almak istemeseniz bile, bu kolayca önlenemez. Rootstock konsensüs perspektifinden Bitcoin ve Bitcoin SV blok başlıkları aynı görünür (ana blok veya zorluk alanları, onları blok zorluğuna göre buluşsal olarak ayırt etmek için kullanılabilir, ancak bu kesin olmaz). Bu nedenle Rootstock'un, Bitcoin dahil tüm SHA256D tabanlı blockchainlerin hash oranını birleştirerek Bitcoin'den daha yüksek bir hash oranına sahip olması mümkündür.

Bu nedenle, sözdizimsel bir tanıma sadık kalıyoruz: birincil zincirler, normalde tek bir blok başlığına sahip olan daha kısa birleştirilmiş madencilik kanıtlarına sahip olanlardır ve ikincil zincirler, ek bir blok başlığı ve onun ilkine gömülü hash'ini gerektiren zincirlerdir.

Blockchain Tarafsızlığı

2011–2013 döneminde, bitcointalk.org forumunda, Bitcoin çalışma kanıtını ayrı bir "ana" başlık zincirinde soyutlamak ve tüm birleştirme madenciliği yapılan blok zincirlerin bloklarını oluşturmak için bir Bitcoin hard fork'u gerçekleştirmek üzere birkaç teklif yayınlandı. (Bitcoin'ler dahil) bu ana başlık zincirinden türetilir. Tüm blockchain blok karmaları tek bir Pow Merkle Ağacının parçası olacaktır. Ancak bu teklifler ilgi görmedi (genel olarak hiçbir Bitcoin hard forking teklifi ilgi görmedi).

Aslında ana başlığın bir zincirin parçası olmasına hiç gerek yoktur. Başlık küçük olabilir ve basitçe zincir blok karmalarının Merkle ağacı kökünü ve PoW'u bulmak için başlığı değiştirmek için gerekli olan zamanı belirtebilir. Bir sonraki makalede göreceğimiz gibi, bu küçük başlıkta bir zaman damgası alanına sahip olmak, tüm birleştirme madenciliği yapılan zincirlerin güvenliğini artırabilir. Bu hayali küçük başlık, X ve Y'nin başka bir birleştirmeye atıfta bulunduğu aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. mayınlı blok zincirleri:

Herhangi bir birincil blok zinciri olmayan birleştirme madenciliği tasarımı

Eğer bu veri yapısı benimsenmiş olsaydı, Bitcoin birleştirilmiş madencilikte herhangi bir birincil blok zinciri olmayacaktı.

Madencilerin aynı iş kanıtıyla birden fazla blok zincirini güvence altına alma teşviklerini analiz ederken, hepsini eşit zincirler olarak analiz etmeliyiz. Birleştirme madenciliği teşviklerini analiz etmek için Bitcoin madencileri yerine SHA256D madencilerini (kullanılan gerçek karma işlevi) düşünmeliyiz. Tüm birleştirme madenciliği yapılan blok zincirlerini ve blok zincirlerin madencilere sağladığı teşvikleri analiz etmeliyiz.

Birleştirmeyle Çıkarılan Yan Zincirler

Bitcoin yan zincirleri, Bitcoin'in faydasını artırır ve dolayısıyla Bitcoin'in değerine katkıda bulunur. Bitcoinciler, yan zincirleri kullanarak özel ödemeler gerçekleştirebilir, DAO'lar oluşturabilir ve bitcoinlerini diğer daha değişken paralarla (bazen Bitcoin maksimalistleri tarafından "bok paralar" olarak adlandırılır) takas etmeden yenilikçi kullanım senaryolarını keşfedebilirler. Şu anda iki Bitcoin yan zinciri mevcut: Liquid (federe fikir birliği) ve Rootstock (birleştirilmiş madencilik).

Rootstock yan zinciri daha ucuz ödemeler ve Merkezi Olmayan Finans (DeFi) uygulamaları sunuyor. Bitcoin meraklıları için yararlı merkezi olmayan uygulamalardan biri, rBTC tarafından teminat altına alınan stabilcoin cinsinden kendi kendine kredi vermektir. Bu çözüm, Bitcoin kullanıcılarının itibari para cinsinden tokenları kullanmalarına ve günlük harcamaları için Bitcoinlerini satmak zorunda kalmamalarına olanak tanıyor.

Bitcoin'deki DeFi'nin önümüzdeki yıllarda önemli ölçüde büyüyeceğine ve gelecekte yeni öngörülemeyen kullanım durumlarının ortaya çıkacağına yaygın olarak inanılıyor. Bu nedenle bitcoin kullanıcılarının çoğunluğu Rootstock'u destekliyor ve onun daha hızlı büyüdüğünü görmek istiyor.

Rootstock yan zinciri, Bitcoin topluluğuna teşvik sağlamak için özel olarak tasarlanmıştır. Birleştirilmiş bir madencilik konsensüs protokolü kullanarak Bitcoin kullanıcılarının ve özellikle Bitcoin madencilerinin katılımını teşvik eder. Paylaşılan teşvikler ve paylaşılan topluluklar nedeniyle Bitcoin ve Rootstock başarıyla birleştirilebilir.

Sonraki makalede Rootstock birleştirme-madencilik konsensüs modelini sunacağım ve ayrıca Rootstock topluluğu tarafından oluşturulan ve birleştirilmiş madenciliğin güvenliğini önemli ölçüde artıran çeşitli yenilikleri göstereceğim. Ayrıca birleşik madenciliğin uzun vadede güvenlik bütçesini artırarak Bitcoin'e nasıl fayda sağlayabileceğini de göstereceğim.

Özet

Birleştirilmiş madencilik, bir blockchain'in, madencilik maliyetlerini çoğaltmadan güvenliği birincil zincirden devralmasını sağlayan PoW tabanlı konsensüs protokolünün önemli bir parçasıdır. Birleştirilmiş madenciliği kullanan Nakamoto konsensüsü, yetki kanıtı veya hisse kanıtına dayalı konsensüs protokollerine göre daha yüksek bir ademi merkeziyetçiliğe yol açabilir. Ancak birincil zincir güvenliği, yalnızca ortaklığın karşılıklı yarar sağlaması durumunda birleştirilmiş mayınlı zincirlerle paylaşılacaktır. Bu nedenle birleştirilmiş madencilik, Bitcoin ağına muazzam değer katabilecek Bitcoin yan zincirleri için idealdir. Turing'in ilk eksiksiz Bitcoin akıllı sözleşme yan zinciri olan Rootstock, mevcut Bitcoin hashrate'inin %50'sinden fazlası tarafından çıkarılıyor ve hashrate'i her yıl artarak onu var olan en güvenli akıllı sözleşme ağlarından biri haline getiriyor. Rootstock, bir sonraki makalede ele alınacak olan protokolün çatal uyumlu bir varyantını kullanır.

Yasal Uyarı:

1. Bu makale [Bitslog] kaynağından çoğaltılmıştır ve telif hakkı orijinal yazara [Sergio Demian Lerner] aittir. Çoğaltılmaya itiraz olması durumunda lütfen Gate Learn ekibiyle iletişime geçin; ekip bunu ilgili prosedürlere göre derhal işleme alacaktır.
2. Yasal Uyarı: Bu makalede ifade edilen görüş ve görüşler yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve herhangi bir yatırım tavsiyesi teşkil etmez.
3. Makalenin diğer dil versiyonları Gate Learn ekibi tarafından çevrilmiştir. Gate.io'dan bahsetmeden tercüme edilen makalelerin kopyalanması, yayılması veya intihal yapılmasına izin verilmez.