एक्सोनम सहमति: यह कैसे काम करता है

ExonumTM हमारा ओपन सोर्स प्राइवेट ब्लॉकचेन फ्रेमवर्क है। आज हम आपको बताएंगे कि उनकी आम सहमति एल्गोरिदम कैसे काम करती है।


चित्र: बिटफ़्यूरी

आम सहमति एल्गोरिदम की आवश्यकता क्यों है

एक्सॉनम ^टीएम सर्वसम्मति एल्गोरिदम कैसे काम करता है, इसकी कहानी पर आगे बढ़ने से पहले, आइए इस बारे में बात करें कि इन एल्गोरिदम को आमतौर पर ब्लॉकचेन में क्यों आवश्यक है।

ब्लॉकचेन केंद्रीय प्रशासक के बिना एक वितरित प्रणाली है। नेटवर्क में एक नए ब्लॉक पर सहमत होने के लिए (और, तदनुसार, लेनदेन), नेटवर्क प्रतिभागी विशेष आम सहमति एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं । सर्वसम्मति का काम सहकर्मी से सहकर्मी नेटवर्क के साथियों की मदद करना है कि उनका नया राज्य कैसा होना चाहिए - इस पर एक आम राय है - ब्लॉकचैन श्रृंखला में अगला ब्लॉक चुनें।

ब्लॉकचेन और उसमें संग्रहीत जानकारी को स्पूफिंग से बचाने के लिए यह आवश्यक है। उदाहरण के लिए, रूसी रेलवे के लिए लागू एक्सोनम ^टीएम पर आधारित ब्लॉकचेन, कारों और ट्रेनों के लिए भागों के साथ संचालन के बारे में जानकारी दर्ज करता है। ब्लॉकचेन ब्लॉक में डेटा की विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है, जो कंपनी को आपूर्तिकर्ता से स्पेयर पार्ट्स के मार्ग की निगरानी करने और समय पर पता लगाने की अनुमति देता है। हम इस और अन्य मामलों के बारे में और बताएंगे।

एक्सोनम सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म बनाकर हमने किन कार्यों को हल किया

एक्सोनम ^टीएम सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म को विकसित करते समय, नोड्स के बीजान्टिन व्यवहार की समस्या को हल करना हमारे लिए महत्वपूर्ण था। बीजान्टिन व्यवहार से हमारा मतलब व्यक्तिगत नेटवर्क नोड्स की दुर्भावनापूर्ण गतिविधि से है। इस तरह की गतिविधियों में ऐसी परिस्थितियाँ भी शामिल हो सकती हैं जहाँ नोड्स नेटवर्क से कनेक्शन खो देते हैं या ऑफ़लाइन हो जाते हैं।

80 के दशक के मध्य में, यह साबित हो गया कि वितरित प्रणाली की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, यह आंशिक समकालिकता की स्थितियों में काम करना चाहिए। उसी समय, सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म में निम्नलिखित मानदंड होने चाहिए:

• किसी भी समय नए ब्लॉक को स्वीकार करने में सक्षम होना चाहिए।
• संगति - सभी नेटवर्क नोड पर लेनदेन डेटाबेस समान होना चाहिए।
• सेंसरशिप प्रतिरोध - नोड्स को किसी भी लेन-देन को प्राथमिकता नहीं देनी चाहिए या उन्हें अनदेखा नहीं करना चाहिए।

प्रतिभागियों की ज्ञात संख्या के साथ एक नेटवर्क के लिए, आंशिक समकालिकता के तहत बीजान्टिन नोड व्यवहार ( बीजान्टिन दोष सहिष्णुता , बीएफटी) के लिए प्रतिरोधी एक सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म का एक मॉडल, नेटवर्क में दुर्भावनापूर्ण (बीजान्टिन) प्रतिभागियों के 1/3 से कम की अनुमति देता है ।

एक्सोनम सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म कैसे काम करता है

एक्सोनम ^टीएम ब्लॉकचेन में तीन प्रकार के नोड हैं: सत्यापनकर्ता, लेखा परीक्षक और प्रकाश ग्राहक। पूर्व आम सहमति एल्गोरिथ्म में प्रत्यक्ष प्रतिभागी हैं, जबकि बाद वाले नेटवर्क पर लोड वितरित करते हैं और सत्यापनकर्ताओं को नियंत्रित करते हैं। प्रकाश ग्राहकों के लिए, वे केवल ब्लॉकचेन को लेनदेन भेजने के अवसर के साथ नेटवर्क प्रतिभागियों को प्रदान करते हैं। लाइट क्लाइंट और ऑडिटर सीधे आम सहमति एल्गोरिथ्म में शामिल नहीं हैं, इसलिए हम इस सामग्री में उनके बारे में बात नहीं करेंगे।

सत्यापनकर्ताओं का कार्य ब्लॉकचेन में नए ब्लॉकों को शामिल करने के लिए मतदान करना है। जैसा कि हमने ऊपर कहा है, एक्सॉनम ^टीएम नेटवर्क स्टेयर्ड रूप से कार्य कर सकता है, भले ही सभी नोड्स में से एक तिहाई बीजान्टिन हो। तदनुसार, आम सहमति प्राप्त करने के लिए, ब्लॉक को ब्लॉकचैन नेटवर्क के नोड्स के 2/3 से अधिक को मंजूरी देनी चाहिए। और इस कथन की पुष्टि गणितीय रूप से की जा सकती है।

मान लें कि नेटवर्क में ईमानदार नोड-सत्यापनकर्ता (ईमानदार) और f बीजान्टिन (दोषपूर्ण) है। फिर सत्यापनकर्ताओं की कुल संख्या को N = h + f के रूप में दर्शाया जा सकता है। सभी सत्यापनकर्ता एक थ्रेशोल्ड नियम के आधार पर "विजेता" तय करते हैं।

यह कहता है: विजेता के लिए वोटों की संख्या α * N से अधिक या बराबर होनी चाहिए , जहां α 0 से 1 तक की सीमा में संख्या है। इस प्रकार, वोटों का पूर्ण बहुमत α> 1/2 है।

वोट के अंत में, प्रत्येक सत्यापनकर्ता स्वतंत्र रूप से फैसला करता है कि दोनों उम्मीदवारों में से कौन जीता। हालाँकि, सत्यापनकर्ता यह तय नहीं कर सकते हैं कि किसे वोट देना है अगर बहुत कम सत्यापनकर्ता बाकी को अपना वोट भेजते हैं। यह तब हो सकता है जब बीजान्टिन नोड्स नेटवर्क के ईमानदार सदस्यों को विभिन्न उम्मीदवारों के लिए वोट भेजने के लिए शुरू करते हैं, उन्हें भ्रमित करने की कोशिश कर रहे हैं।

एक समान स्थिति को बाहर करने के लिए, दो स्थितियों का पालन करना आवश्यक है:

• ईमानदार सत्यापनकर्ता बीजान्टिन नोड्स की भागीदारी के बिना विकल्प बनाने में सक्षम होना चाहिए। यह स्थिति लिवन ​​संपत्ति द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसके बारे में हमने ऊपर बात की थी। गणितीय रूप से, यह निम्नलिखित असमानता द्वारा व्यक्त किया जाता है: h * α * N।
• एक उम्मीदवार जिसके लिए ईमानदार मान्यताओं के अल्पसंख्यक ने वोट दिया है, वह α * N की दहलीज को पार नहीं कर सकता है। यह स्थिरता की कसौटी से तय होती है। स्थिति निम्नानुसार व्यक्त की जाती है: [h / 2] + f <α * N, जहां [h / 2] संख्या h / 2 का पूर्णांक भाग है।

परिणामस्वरूप, हम निम्नलिखित विषमताओं की श्रृंखला प्राप्त करते हैं: h> 2f, α> 2/3 और N It 3f + 1. यह इस प्रकार है कि लेन-देन ब्लॉक की पुष्टि करने के लिए, इसे सत्यापनकर्ता वोटों के 2/3 से अधिक प्राप्त करना होगा।

अगला, आइए एक्सोनम ^टीएम ब्लॉकचेन में वैध कैसे वोट करते हैं, इसके बारे में बात करते हैं। सामान्य शब्दों में, योजना इस प्रकार है:



आम सहमति तक पहुंचने की प्रक्रिया इस तथ्य से शुरू होती है कि मुख्य नोड - यह एक अलग एल्गोरिथ्म द्वारा चुना जाता है और नियमित रूप से बदलता है - लेनदेन की एक सूची बनाता है जिसे ब्लॉकचेन में जोड़ा जाना चाहिए (एक प्रस्ताव बनाता है)। इस सूची को फिर पूरे नेटवर्क में वैद्यक नोड्स में प्रसारित किया जाता है।

सत्यापनकर्ता क्रमबद्ध प्रारूप के अनुपालन के लिए प्राप्त संदेश की जांच करते हैं। यदि कोई त्रुटि दर्ज की जाती है, तो नोड प्राप्त संदेश को पूरी तरह से अनदेखा करता है। उदाहरण के लिए, ब्लॉकचेन के मध्य में एक ब्लॉक जोड़ने या एक मौजूदा लेनदेन को फिर से रिकॉर्ड करने के प्रस्ताव को अनदेखा किया जाएगा। यदि सब कुछ क्रम में है, तो वोटिंग चरण शुरू होता है - सत्यापनकर्ता नोड्स को ब्लॉकचेन में ब्लॉक जोड़ने के लिए वोट देता है, प्रचारित संदेश को प्रसारित करता है।

वह नोड, जिसका प्रस्ताव सत्यापनकर्ताओं से 2/3 से अधिक अनुमोदन प्राप्त करता है, अन्य सत्यापनकर्ताओं से प्रस्तावों के लिए वोट करने का अवसर खो देता है और इसका प्रस्ताव नहीं बदल सकता है। इस स्थिति को प्रूफ-ऑफ-लॉक कहा जाता है।

सत्यापनकर्ताओं से आवश्यक संख्या में वोट प्राप्त होने के बाद, मुख्य नोड ब्लॉक में अनुमोदित लेनदेन को पंजीकृत करता है और एक विशेष संदेश प्रसारित करता है - कॉम्क्मिट । इसमें ब्लॉकचैन की अद्यतन स्थिति का एक हैश है और इंगित करता है कि नोड प्रस्तावित ब्लॉक को श्रृंखला में जोड़ने के लिए तैयार है। उस समय जब अधिकांश सत्यापनकर्ता एक समान प्रीकम संदेश (उसी हैश के साथ) के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो ब्लॉक को ब्लॉकचेन में जोड़ा जाता है। सर्वसम्मति हो जाती है, और प्रत्येक बाद के ब्लॉक के लिए प्रक्रिया दोहराई जाती है।

सिस्टम की स्थिरता बढ़ाने के लिए, सत्यापनकर्ता समय-समय पर दो और संदेशों का आदान-प्रदान करते हैं - अनुरोध और ब्लॉक । यदि नोड्स में किसी लेन-देन डेटा की कमी होती है, तो पहली उत्पन्न होती है। पूरे नेटवर्क के संचालन को सिंक्रनाइज़ करने के लिए समय के पीछे एक नोड के लिए लेनदेन ब्लॉक के बारे में जानकारी प्रसारित करना आवश्यक है (उदाहरण के लिए, डिस्कनेक्ट किया गया)।

एक्सोनम ^टीएम सर्वसम्मति की संभावनाओं का आकलन करने के लिए, हमने दो कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर ब्लॉकचैन के संचालन का परीक्षण किया: एक डेटा सेंटर में और कई, भौगोलिक रूप से वितरित, डेटा सेंटर। परीक्षणों के दौरान, टीपीएस पैरामीटर का मूल्यांकन किया गया था - प्रति सेकंड लेनदेन की संख्या - सत्यापनकर्ताओं की एक अलग संख्या के लिए। अगला, हम क्रिप्टोकरेंसी (काला चार्ट) और टाइमस्टैम्प (नीला चार्ट) के साथ काम करने के लिए ब्लॉकचेन में नेटवर्क के प्रदर्शन में बदलाव के ग्राफ प्रदान करेंगे।


एकल डेटा केंद्र के मामले में सत्यापनकर्ताओं की संख्या के एक समारोह के रूप में टीपीएस


कई डेटा केंद्रों के मामले में सत्यापनकर्ताओं की संख्या के एक समारोह के रूप में टीपीएस

नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, एक्सोनम ^टीएम ब्लॉकचेन औसतन प्रति सेकंड 2 से 13 हजार लेनदेन करने में सक्षम था।

जहां एक्सोनम का उपयोग पहले से ही किया जाता है

एक्सॉनम ^टीएम ढांचे का उपयोग आज कई प्रकार की परियोजनाओं में किया जाता है। पिछली गर्मियों में, टेक्नोप्रोम के साथ मिलकर, हमने रूसी रेलवे के लिए एक विशेष बाज़ार बनाया । एक्सोनम ^टीएम ब्लॉकचेन गाड़ियों के लिए भागों और प्रत्येक कार के डेटा शीट के साथ संचालन रिकॉर्ड करता है। यह आधिकारिक आपूर्तिकर्ताओं से सभी स्पेयर पार्ट्स की आवाजाही को ट्रैक करना और नकली का पता लगाना संभव बनाता है।

हमने सिनर्जी विश्वविद्यालय पर आधारित एक शैक्षिक ब्लॉकचेन परियोजना भी शुरू की। रजिस्टर छात्र के प्रदर्शन के बारे में सभी जानकारी को पंजीकृत करता है और संग्रहीत करता है: ग्रेड, परीक्षा परिणाम और डिप्लोमा। हमारे सहयोगियों के अनुसार, यह दृष्टिकोण शिक्षा दस्तावेजों में परिवर्तन करने की संभावना को समाप्त कर देता है और संग्रह और प्रमाणन को बचाने में मदद करता है।

यहां तक ​​कि एक्सोनम ^टीएम के आधार पर ^, हमने सॉफ्टवेयर के विकास और रिलीज को गति देने वाले पायलट प्रोजेक्ट्स की एक श्रृंखला को लागू किया । इंजीनियरिंग संगठन एरिकेंट के हमारे साथी छह महीने से रूपरेखा का परीक्षण कर रहे हैं। सॉफ्टवेयर विकास के लिए ब्लॉकचैन दृष्टिकोण ने प्रोग्रामर की उत्पादकता और त्रुटि सुधार की गति को बढ़ा दिया है।

हमने मेडिकल कंपनियों के एक समूह के साथ मिलकर एक और परियोजना शुरू की । स्टार्टअप इनसिलिको सहित, जहां वे नई दवाओं को खोजने के लिए गहन प्रशिक्षण लागू करते हैं। ExonumTM रोगी डेटा पारिस्थितिकी तंत्र का मूल होगा। प्रणाली नैदानिक ​​परीक्षणों को सरल करेगी और रोगियों के मेडिकल रिकॉर्ड और डीएनए के विश्लेषण में भी मदद करेगी। नतीजतन, डॉक्टर बीमारियों का अधिक तेज़ी से निदान करने और अधिक प्रभावी उपचार निर्धारित करने में सक्षम होंगे।

हमें उम्मीद है कि हमारे ब्लॉकचेन अन्य कार्यों और अन्य उद्योगों में आवेदन पाएंगे। हम वर्तमान में एक्सॉन ^टीएम को मतदान, नीलामी और डिजिटल अधिकार प्रबंधन प्रणालियों में लागू करने के लिए काम कर रहे हैं। इनमें से कुछ समाधानों के डेमो आधिकारिक एक्सोनम ^टीएम वेबसाइट पर देखे जा सकते हैं।