प्लाज्मा कैश ब्लॉकचैन के राज्य की डेटा संरचनाएं

हैलो, प्रिय Habr उपयोगकर्ताओं! यह आलेख वेब 3.0 - विकेंद्रीकृत इंटरनेट के बारे में है। वेब 3.0 आधुनिक इंटरनेट की नींव के रूप में विकेंद्रीकरण की अवधारणा का परिचय देता है। कई कंप्यूटर सिस्टम और नेटवर्क को अपनी जरूरतों को पूरा करने के लिए सुरक्षा और विकेंद्रीकरण सुविधाओं की आवश्यकता होती है। ब्लॉकचेन तकनीक का उपयोग करके एक वितरित रजिस्ट्री विकेंद्रीकरण के लिए कुशल समाधान प्रदान करती है।

ब्लॉकचेन एक वितरित रजिस्ट्री है। आप इसे एक विशाल डेटाबेस के रूप में सोच सकते हैं जो हमेशा के लिए रहता है, समय के साथ कभी नहीं बदलता है। ब्लॉकचेन विकेंद्रीकृत वेब अनुप्रयोगों और सेवाओं के लिए आधार प्रदान करता है।

हालांकि, ब्लॉकचेन सिर्फ एक डेटाबेस से अधिक है। यह ऑनलाइन व्यापार लेनदेन को बढ़ाने, नेटवर्क के सदस्यों के बीच सुरक्षा और विश्वास बढ़ाने के लिए कार्य करता है।

बीजान्टिन सर्वसम्मति नेटवर्क विश्वसनीयता बढ़ाती है और स्थिरता की समस्या को हल करती है।

DLT द्वारा प्रदान की जाने वाली मापनीयता मौजूदा व्यवसाय नेटवर्क को बदल देती है।

ब्लॉकचेन नए, बहुत महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है:

1. महंगी गलतियों को रोकता है।
2. पारदर्शी लेनदेन सुनिश्चित करता है।
3. वास्तविक वस्तुओं को डिजिटल बनाता है।
4. स्मार्ट अनुबंध लागू करता है।
5. भुगतान की गति और सुरक्षा बढ़ाता है।

हमने क्रिप्टोग्राफ़िक प्रोटोकॉल पर शोध करने और मौजूदा डीएलटी और ब्लॉकचेन समाधानों को बेहतर बनाने के लिए एक विशेष पीओई विकसित किया है।

अधिकांश सार्वजनिक रजिस्ट्री प्रणालियों में स्केलेबिलिटी की संपत्ति का अभाव होता है, जिससे उनका प्रवाह कम होता है। उदाहरण के लिए, Ethereum केवल ~ 20 tx / s प्रोसेस करता है।

विकेंद्रीकरण को बनाए रखते हुए स्केलेबिलिटी बढ़ाने के लिए कई समाधान विकसित किए गए थे। हालांकि, 3 में से केवल 2 फायदे - स्केलेबिलिटी, सुरक्षा और विकेंद्रीकरण - एक साथ प्राप्त किए जा सकते हैं।

साइडेकिन का उपयोग सबसे प्रभावी समाधान प्रदान करता है।

प्लाज्मा अवधारणा

प्लाज़्मा अवधारणा इस विचार से उबलती है कि एक जड़ श्रृंखला बाल श्रृंखलाओं से कम संख्या में संसाधित होती है, जिससे सभी मध्यवर्ती राज्यों के भंडारण के लिए सबसे सुरक्षित और अंतिम परत के रूप में कार्य किया जाता है। प्रत्येक बाल श्रृंखला अपने स्वयं के सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म के साथ अपने स्वयं के ब्लॉकचेन के रूप में काम करती है, लेकिन कुछ महत्वपूर्ण चेतावनी हैं।

• स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स एक रूट चेन में बनाए जाते हैं और रूट चेन के भीतर चाइल्ड चेन के लिए चौकियों के रूप में कार्य करते हैं।
• एक बाल श्रृंखला बनाई जाती है और अपनी सहमति के साथ अपने स्वयं के ब्लॉकचेन के रूप में कार्य करती है। चाइल्ड चेन में सभी राज्यों को धोखाधड़ी के सबूतों द्वारा संरक्षित किया जाता है जो यह सुनिश्चित करते हैं कि राज्यों के बीच सभी बदलाव वैध हैं और निकासी प्रोटोकॉल लागू होते हैं।
• DAP या चाइल्ड चेन एप्लिकेशन लॉजिक के लिए विशिष्ट स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स चाइल्ड चेन में तैनात किए जा सकते हैं।
• फंड्स को रूट चेन से चाइल्ड चेन में ट्रांसफर किया जा सकता है।

सत्यापनकर्ता को ईमानदारी से कार्य करने और जड़ श्रृंखला को प्रतिबद्धता भेजने के लिए आर्थिक प्रोत्साहन दिया जाता है - अंतिम लेन-देन निपटान परत।

नतीजतन, चाइल्ड चेन में काम करने वाले डीएपी उपयोगकर्ताओं को रूट चेन के साथ बिल्कुल भी बातचीत नहीं करनी पड़ती है। इसके अलावा, वे जब चाहें, अपने पैसे को रूट चेन में रख सकते हैं, भले ही चाइल्ड चेन हैक हो। चाइल्ड चेन के ये एग्जिट उपयोगकर्ताओं को एक निश्चित राशि के स्वामित्व की पुष्टि करते हुए, मर्कल प्रूफ के साथ अपने फंड को सुरक्षित रूप से स्टोर करने की अनुमति देते हैं।

प्लाज्मा के मुख्य लाभ मुख्य श्रृंखला को अधिभार करने वाली गणना की सुविधा के लिए इसकी क्षमता से संबंधित हैं। इसके अलावा, एथेरियम ब्लॉकचेन अधिक व्यापक और समानांतर डेटा सेट को संभाल सकता है। रूट श्रृंखला से हटाए गए समय को एथेरियम नोड्स में भी स्थानांतरित किया जाता है, जिनकी प्रसंस्करण और भंडारण आवश्यकताएं कम होती हैं।

प्लाज्मा कैश ऑनलाइन टोकन के लिए अद्वितीय सीरियल नंबर प्रदान करता है। इस योजना के लाभों में पुष्टिकरण की आवश्यकता नहीं है, सभी प्रकार के टोकन के लिए सरल समर्थन (गैर-कवक टोकन सहित), और बाल श्रृंखला से बड़े पैमाने पर निकास के खिलाफ शमन शामिल हैं।

बाल श्रृंखला से "द्रव्यमान निकास" की अवधारणा प्लाज्मा द्वारा सामना की जाने वाली समस्या है। इस परिदृश्य में, एक चाइल्ड चेन से एक साथ निकासी समन्वित संभवतः सभी कंप्यूटिंग फंडों को निकालने के लिए अपर्याप्त कंप्यूटिंग शक्ति का नेतृत्व कर सकती है। परिणामस्वरूप, उपयोगकर्ता धन खो सकते हैं।

प्लाज्मा को लागू करने के लिए विकल्प

बुनियादी प्लाज्मा में बहुत सारे कार्यान्वयन विकल्प हैं।

मुख्य अंतर निम्नलिखित हैं:

• राज्य भंडारण और प्रस्तुति के तरीकों के बारे में जानकारी प्राप्त करना;
• टोकन प्रकार (विभाज्य, अविभाज्य);
• लेनदेन की सुरक्षा;
• आम सहमति एल्गोरिथ्म प्रकार।

प्लाज्मा के मुख्य रूपांतरों में शामिल हैं:

• UTXO- आधारित प्लाज्मा - प्रत्येक लेनदेन में इनपुट और आउटपुट होते हैं। एक लेनदेन आयोजित और खर्च किया जा सकता है। अनिर्दिष्ट लेनदेन की सूची स्वयं एक बाल श्रृंखला की स्थिति है।
• खाता-आधारित प्लाज्मा - इस संरचना में प्रत्येक खाते का प्रतिबिंब और संतुलन होता है। यह Ethereum में उपयोग किया जाता है, क्योंकि प्रत्येक खाता दो प्रकार का हो सकता है: एक उपयोगकर्ता खाता और एक स्मार्ट अनुबंध खाता। सादगी खाता आधारित प्लाज्मा का एक महत्वपूर्ण लाभ है। इसी समय, स्केलेबिलिटी की कमी एक नुकसान है। एक विशेष संपत्ति, "नॉनस" का उपयोग दो बार लेनदेन के निष्पादन को रोकने के लिए किया जाता है।

प्लाज्मा कैश ब्लॉकचेन में उपयोग किए गए डेटा संरचनाओं को समझने के लिए और प्रतिबद्धताएं कैसे काम करती हैं, यह मर्कल ट्री की अवधारणा को स्पष्ट करने के लिए आवश्यक है।

प्लाज्मा में मर्कल ट्रीज़ और उनका उपयोग

मर्कल ट्री ब्लॉकचेन दुनिया में एक अत्यंत महत्वपूर्ण डेटा संरचना है। यह हमें एक निश्चित डेटा सेट पर कब्जा करने और डेटा को छिपाने की अनुमति देता है, फिर भी यह साबित करता है कि कुछ जानकारी सेट में थी। उदाहरण के लिए, यदि हमारे पास दस नंबर हैं, तो हम इन संख्याओं के लिए एक प्रमाण बना सकते हैं और फिर साबित कर सकते हैं कि कुछ विशेष संख्या इस सेट में थी। इस प्रमाण में एक छोटा स्थिर आकार होगा, जो एथेरम में प्रकाशित करना सस्ता बनाता है।

आप इस सिद्धांत का उपयोग लेन-देन के सेट के लिए कर सकते हैं, और यह साबित कर सकते हैं कि एक विशेष लेनदेन इस सेट में है। यह ठीक वही है जो एक ऑपरेटर करता है। प्रत्येक ब्लॉक में एक लेन-देन सेट होता है जो मर्कल ट्री में बदल जाता है। इस पेड़ की जड़ एक प्रमाण है जो इथेरियम में प्रत्येक प्लाज्मा ब्लॉक के साथ प्रकाशित होता है।

उपयोगकर्ताओं को प्लाज्मा श्रृंखला से अपने धन को वापस लेने में सक्षम होना चाहिए। इसके लिए, वे इथेरियम को एक "निकास" लेनदेन भेजते हैं।

प्लाज्मा कैश एक विशेष मर्कल ट्री का उपयोग करता है जो पूरे ब्लॉक को मान्य करने की आवश्यकता को समाप्त करता है। यह केवल उन शाखाओं को मान्य करने के लिए पर्याप्त है जो उपयोगकर्ता के टोकन के अनुरूप हैं।

एक टोकन को स्थानांतरित करने के लिए, इसके इतिहास का विश्लेषण करना और केवल उन टोकन को स्कैन करना आवश्यक है जो एक निश्चित उपयोगकर्ता की आवश्यकता है। टोकन ट्रांसफ़र करते समय, उपयोगकर्ता बस पूरे इतिहास को किसी अन्य उपयोगकर्ता को भेजता है, जो तब पूरे इतिहास को प्रमाणित कर सकता है और, सबसे महत्वपूर्ण बात, यह बहुत जल्दी करता है।

राज्य और इतिहास भंडारण के लिए प्लाज्मा कैश डेटा संरचनाएं

केवल चयनित मर्कल ट्रीज़ का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि ब्लॉक में लेन-देन के लिए समावेश और गैर-समावेशी प्रमाण प्राप्त करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए:

• विरल पेड़
• पेट्रीसिया का पेड़

हमने अपने ग्राहक के लिए अपने स्वयं के स्पार्स मर्कल ट्री और पेट्रीसिया ट्री कार्यान्वयन विकसित किए हैं।

स्पार्स मर्कल ट्री एक मानक मर्कल ट्री के समान है, सिवाय इसके कि इसके डेटा को अनुक्रमित किया जाता है, और प्रत्येक डेटा बिंदु को एक पत्ती पर रखा जाता है जो इस डेटा बिंदु के सूचकांक से मेल खाती है।

मान लीजिए कि हमारे पास चार पत्ती वाला मर्कल ट्री है। आइए इस पेड़ को A और D अक्षर से भरें, प्रदर्शन के लिए। अक्षर A पहला वर्णमाला अक्षर है, इसलिए हम इसे पहली पत्ती पर रखेंगे। इसी तरह, हम चौथे पत्ते पर डी रखेंगे।

तो दूसरी और तीसरी पत्तियों पर क्या होता है? उन्हें खाली छोड़ दिया जाना चाहिए। अधिक सटीक रूप से, एक पत्र के बजाय एक विशेष मूल्य (उदाहरण के लिए, शून्य) का उपयोग किया जाता है।

पेड़ अंततः इस तरह दिखता है:



समावेशन प्रमाण उसी तरह से काम करता है जैसे एक नियमित मर्कल ट्री में। अगर हम यह साबित करना चाहते हैं कि सी इस मर्कल ट्री का हिस्सा नहीं है तो क्या होगा? प्राथमिक! हम जानते हैं कि यदि सी एक पेड़ का हिस्सा है, तो यह तीसरे पत्ते पर होगा। यदि सी पेड़ का हिस्सा नहीं है, तो तीसरा पत्ता शून्य होना चाहिए।

सभी की जरूरत है कि एक मानक मर्कल समावेश प्रमाण है जो दिखा रहा है कि तीसरा पत्ता शून्य है।

स्पार्स मर्कल ट्री की सबसे अच्छी विशेषता यह है कि यह मर्कल ट्री के अंदर की-वैल्यू के लिए रिपॉजिटरी प्रदान करता है!

PoE प्रोटोकॉल कोड का एक हिस्सा एक स्पार्क मर्कल ट्री का निर्माण करता है:

class SparseTree { //... buildTree() { if (Object.keys(this.leaves).length > 0) { this.levels = [] this.levels.unshift(this.leaves) for (let level = 0; level < this.depth; level++) { let currentLevel = this.levels[0] let nextLevel = {} Object.keys(currentLevel).forEach((leafKey) => { let leafHash = currentLevel[leafKey] let isEvenLeaf = this.isEvenLeaf(leafKey) let parentLeafKey = leafKey.slice(0, -1) let neighborLeafKey = parentLeafKey + (isEvenLeaf ? '1' : '0') let neighborLeafHash = currentLevel[neighborLeafKey] if (!neighborLeafHash) { neighborLeafHash = this.defaultHashes[level] } if (!nextLevel[parentLeafKey]) { let parentLeafHash = isEvenLeaf ? ethUtil.sha3(Buffer.concat([leafHash, neighborLeafHash])) : ethUtil.sha3(Buffer.concat([neighborLeafHash, leafHash])) if (level == this.depth - 1) { nextLevel['merkleRoot'] = parentLeafHash } else { nextLevel[parentLeafKey] = parentLeafHash } } }) this.levels.unshift(nextLevel) } } } } 

यह कोड काफी तुच्छ है। हमारे पास समावेश / गैर-समावेशी प्रमाण के साथ एक कुंजी-मूल्य भंडार है।

प्रत्येक पुनरावृत्ति में, अंतिम पेड़ का एक विशिष्ट स्तर भरा होता है, जो पिछले एक के साथ शुरू होता है। वर्तमान पत्ती की कुंजी सम या विषम है, इसके आधार पर, हम दो आसन्न पत्ते लेते हैं और वर्तमान स्तर के हैश की गिनती करते हैं। यदि हम अंत तक पहुँचते हैं, तो हम एक एकल मर्कलेरूट - एक सामान्य हैश लिखेंगे।

आपको यह समझना होगा कि यह पेड़ शुरू में खाली मूल्यों से भरा है। यदि हम टोकन आईडी की एक बड़ी राशि संग्रहीत करते हैं, तो हमारे पास एक विशाल पेड़ का आकार होगा, और यह लंबा होगा!

इस गैर-अनुकूलन के लिए कई उपाय हैं, लेकिन हमने इस पेड़ को पेट्रीसिया ट्री में बदलने का फैसला किया है।

एक पेट्रीसिया ट्री रेडिक्स ट्री और मर्कल ट्री का एक संयोजन है।

एक रेडिक्स ट्री डेटा कुंजी डेटा को पथ को संग्रहीत करती है, जो हमें मेमोरी के लिए एक अनुकूलित डेटा संरचना बनाने की अनुमति देती है।



हमारे ग्राहक के लिए यहां एक कार्यान्वयन विकसित किया गया है:

 buildNode(childNodes, key = '', level = 0) { let node = {key} this.iterations++ if (childNodes.length == 1) { let nodeKey = level == 0 ? childNodes[0].key : childNodes[0].key.slice(level - 1) node.key = nodeKey let nodeHashes = Buffer.concat([Buffer.from(ethUtil.sha3(nodeKey)), childNodes[0].hash]) node.hash = ethUtil.sha3(nodeHashes) return node } let leftChilds = [] let rightChilds = [] childNodes.forEach((node) => { if (node.key[level] == '1') { rightChilds.push(node) } else { leftChilds.push(node) } }) if (leftChilds.length && rightChilds.length) { node.leftChild = this.buildNode(leftChilds, '0', level + 1) node.rightChild = this.buildNode(rightChilds, '1', level + 1) let nodeHashes = Buffer.concat([Buffer.from(ethUtil.sha3(node.key)), node.leftChild.hash, node.rightChild.hash]) node.hash = ethUtil.sha3(nodeHashes) } else if (leftChilds.length && !rightChilds.length) { node = this.buildNode(leftChilds, key + '0', level + 1) } else if (!leftChilds.length && rightChilds.length) { node = this.buildNode(rightChilds, key + '1', level + 1) } else if (!leftChilds.length && !rightChilds.length) { throw new Error('invalid tree') } return node } 

हम पुनरावर्ती रूप से चले गए और अलग-अलग बाएँ और दाएँ उपप्रकारों का निर्माण किया। इस पेड़ में एक मार्ग के रूप में एक चाबी बनाई गई थी।

यह समाधान और भी तुच्छ है। यह अच्छी तरह से अनुकूलित है और तेजी से काम करता है। वास्तव में, एक पेट्रीसिया ट्री को नए नोड प्रकारों - विस्तार नोड, शाखा नोड, और इसी तरह, एथेरियम प्रोटोकॉल में किए गए द्वारा और भी अधिक अनुकूलित किया जा सकता है। लेकिन वर्तमान कार्यान्वयन हमारी सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है - हमारे पास एक तेज और मेमोरी-अनुकूलित डेटा संरचना है।

हमारे ग्राहक की परियोजना में इन डेटा संरचनाओं को लागू करके, हमने प्लाज्मा कैश स्केलिंग को संभव बनाया है। यह हमें एक टोकन के इतिहास की जांच करने और एक पेड़ में टोकन को शामिल / गैर-शामिल करने की अनुमति देता है, जो ब्लॉकों की मान्यता और प्लाज़्मा चाइल्ड चेन को बहुत तेज करता है।

लिंक:

1. श्वेत पत्र प्लाज्मा
2. गिट हब
3. मामलों और वास्तुकला विवरण का उपयोग करें
4. लाइटनिंग नेटवर्क पेपर