Ett team av forskare vid Pyrofex Corporation introducerade nyligen Casanova, en ledarlös optimistisk konsensusalgoritm som lämpar sig för användning i en blockchain. Istället för att producera en kedja, Casanova producerar block i en riktad acyklisk graf (DAG), som i huvudsak är en riktad graf utan cykler. Casanova leder röstningsomgångar och blockerar produktion för att förbättra skalbarheten och har ett unikt "radveto" för motstridiga transaktioner som dubbla utgifter.

"Vi letade efter en skalbar konsensusalgoritm som vi kunde använda för att implementera ett par olika blockkedjeprojekt vi har på gång, " Pyrofex forskarteam berättade för TechXplore, via e-post. "Vi trodde först att Casper kunde ha rätt och försökte bevisa att det var säkert och lever under idealiska nätverksförhållanden. Det tog inte lång tid att visa att så inte var fallet och att dra slutsatsen att vi skulle behöva göra några betydande förändringar . Vår nya algoritm löser alla problem vi stod inför, men det krävde en hel del avvikelser från tidigare tillvägagångssätt."

De flesta befintliga blockchain-teknologier slösar mycket tid och resurser på att få hela nätverket att komma överens om den globala beställningen av varje enskild transaktion. Även om detta kan verka rimligt, forskarna anser att en bra blockchain-strategi borde kunna behandla transaktioner i vilken ordning som helst.

"Vi bör bara använda energin och resurserna för att komma till konsensus när det är nödvändigt att göra det - dvs. när det finns två motstridiga transaktioner och nätverket måste välja exakt en, " sa forskarna. "Andra blockkedjor har provat något liknande, men med Casanova kunde vi specificera exakt hur vi skulle åstadkomma detta."

En anmärkningsvärd egenskap hos Casanova är att den inte bygger en blockchain i sig, utan bygger snarare en DAG. Forskarna hänvisar till Casanovas struktur som en "blockdag". Om en blockkedjas struktur kan jämföras med en sträng, en blockdag liknar ett tygstycke med flera snören sammanvävda.

"Därför, istället för att bekräfta ett block i taget, Casanova bekräftar ett block i taget per medlem i nätverket, " sa forskarna. "Så om nätverket har 1, 000 medlemmar, vi kan bekräfta 1, 000 block på en gång istället för bara 1. Vi gör allt detta arbete på samma tid som en vanlig blockkedja skulle spendera på att komma överens om ett enda block."

Casanova har validerare istället för gruvarbetare och dessa producerar block på regelbunden basis, en gång varje minut eller så. När validerarna tar emot en transaktion från en kund, de inkluderar det i sitt nästa block och signerar blocket för att visa att de har sett det.

Validatorer byter också block med varandra, för att säkerställa att alla ser alla transaktioner. När en validator är redo att producera ett nytt block, den innehåller information om block som den har sett från alla andra.

"Den enda oron är när två motstridiga transaktioner kommer, som när en användare försöker dubbla utgifterna, " förklarade forskarna. "När validerare ser en konflikt, de inkluderar information om det i nästa block. Genom att använda informationen från allas block, nätverket bestämmer vilken transaktion som ska vara giltig och vilken de ska slänga."

Även om det kan kännas som att den här processen inte räcker för att garantera säkerhet, validerarna använder matematiska strukturer för att spåra både transaktioner och de andra validerarnas röster. Enligt forskarna, detta tillåter dem att dra viktiga slutsatser, som i slutändan garanterar säkerheten.

"En av Casanovas vackrare funktioner är detta:du kan spamma nätverket med dubbla utgifter, vilket kommer att sakta ner, men nätverket kommer bara att sakta ner för spammarens konto, " sa Pyrofex forskargrupp. "Alla andras transaktioner behandlas i vanlig hastighet, eftersom du inte kan tvinga dem att komma i konflikt med dina transaktioner. Casanova har ett slags "radveto" på transaktioner med skräppost som är unikt i branschen, så vitt vi vet."

Även om det finns flera blockdag-algoritmer där ute, de flesta av dem är bevis på arbete (PoW), medan Casanova är bevis på insats (PoS). Dessutom, de flesta befintliga protokoll försöker ge en total ordning i fall där en delorder skulle räcka.

"Vi är den första proof-of-stake blockdag konsensusalgoritm som vi känner till, och vi håller transaktioner i en delordning, " skrev forskarna. "Vi har också gjort några fundamentalt nya observationer om hur medlemmarna i en blockchain ska registrera och spåra information."

Forskarna kommer att publicera en ny artikel där de kommer att förklara varför deras observationer är mer generella, matematiskt starkare och har en tydligare betydelse än de som samlats in med hjälp av andra blockkedjor eller kryptovalutor. En stor fördel med Casanova är att den är ganska allmän, vilket gör det enkelt för användare att skräddarsy algoritmen efter deras specifika behov.

"Attesteringsobservationen är också viktig; det är en av huvudorsakerna till att vi förväntar oss att vår konsensusalgoritm ska skrika snabbt, " förklarade forskarna. "Vi designade en konsensusalgoritm för att vara snabb, säkra, och robust mot nätverksfel. Sedan, vi byggde en transaktionsmodell för det som kunde användas för att bygga en blockchain. Det är därför vi tror att vår teknik kommer att vara snabbare och enklare än de flesta tekniker som finns tillgängliga idag."

För att bredda omfattningen av sina studier, forskarna arbetar nu med att implementera ett proof of concept och formellt verifiera det i proof assistant Agda. Genom att utveckla Casanova kunde de samla värdefull insikt i den befintliga poolen av konsensuslitteratur, som de planerar att skriva upp och publicera under de närmaste månaderna.

"Vi har också utvecklat en reskontramodell lämplig för användning med Casanova, som vi kommer att bygga in till en blockchain inom en snar framtid, " sa forskarna. "Vi arbetar på en beräkningsmodell som är lämplig och som gör det möjligt för oss att bygga en smart kontrakterande blockkedja. Det finns mycket att göra, inklusive mycket av proof-of-stake-maskineriet som belöningar, avgifter, bindning, obindning, och så vidare. Det kommer att bli ett hektiskt år."

© 2018 Science X Network