מהי סופיות בבלוקצ'יין, ולמה זה משנה?

הבנת סופיות בבלוקצ'יין

סופיות בבלוקצ'יין מתייחסת לאישור בלתי ניתן לשינוי של עסקה או בלוק של עסקאות.

במערכות פיננסיות קונבנציונליות, לאחר אישור עסקה, לא ניתן לבטל אותה. באופן דומה, השגת סופיות ברשת בלוקצ'יין מבטיחה שעסקה היא קבועה ולא ניתנת לשינוי לאחר הוספתה לבלוקצ'יין. כדי שה-blockchain יהיה מאובטח ואותנטי, הרעיון הזה הוא קריטי.

הסופיות מושגת על ידי השימוש של רשת הבלוקצ'יין בקונצנזוס. רשתות בלוקצ'יין שונות משתמשות באלגוריתמים שונים של קונצנזוס, כל אחד עם שיטה ייחודית לאימות עסקאות והבטחת סופיות, כגון הוכחת עבודה (PoW), הוכחת הימור (PoS) או סובלנות תקלות ביזנטית מעשית.

סוגי סופיות בבלוקצ'יין

סופיות בבלוקצ'יין יכולה להיות הסתברותית, כלכלית, מיידית, בלתי מותנית או קשורה לכל מצב הבלוקצ'יין.

בבלוקצ'יין ישנם סוגים שונים של סופיות, שכל אחד מהם מתאר מידה מובהקת של ודאות וחוסר הפיכות לגבי עסקאות וחסימות. סוגי הסופיות העיקריים בבלוקצ'יין הם כדלקמן:

סופיות הסתברותית

סופיות היא הסתברותית ברוב מערכות הבלוקצ'יין, במיוחד אלה שמשתמשות בקונצנזוס PoW, כמו ביטקוין. הסבירות להיפוך עסקה פוחתת באופן אקספוננציאלי כאשר בלוקים מוצבים על גבי עסקה מאושרת לאחר שהיא נכללה בבלוק.

סופיות כלכלית

מושג הסופיות הכלכלית מזוהה לעתים קרובות עם מערכות PoS. עסקה נחשבת סופית מבחינת הסופיות הכלכלית אם חזרה עליה לא תהיה כדאית מבחינה כלכלית. ב-PoS, מאמתים או צמתים נדרשים לספק מניות כבטוחה, כמות מסוימת של מטבע קריפטוגרפי. אם הם מאשרים עסקאות מזויפות, הם מסתכנים לאבד את חלקם, מה שהופך את זה לבלתי הגיוני מבחינה כלכלית לפעול בזדון.

סופיות מיידית

רשת Ripple מציעה סופיות כמעט מיידית, ומבטיחה שברגע שנרשמת עסקה בפנקס, היא מאושרת באופן מיידי ובלתי הפיכה. עסקאות מאומתות על ידי 150 מאמתים. מאמתים אלו עשויים לזכות במקום ברשימת הצמתים הייחודית של Ripple, הכוללת 35 מאמתים.

סופיות ללא תנאי

כאשר עסקה מאושרת, היא נחשבת סופית באופן מלא וללא תנאי. בשום מקרה העסקה אינה חשופה לביטול. זה יכול להיות קשה להשיג סופיות ללא תנאי ולעתים קרובות דורש מידה חזקה של ריכוזיות או שיטת קונצנזוס ייחודית.

סופיות המדינה

במערכות בלוקצ'יין מסוימות, סופיות מתייחסת למצב המלא של הבלוקצ'יין, לא רק לעסקאות. מעבר מצב (שינוי במצב הבלוקצ'יין, כגון עסקה או ביצוע חוזה חכם) לא ניתן לשנות או לבטל לאחר סיומו. עבור יישומים כמו חוזים חכמים, שבהם הדיוק של כל מצב היישום הוא חיוני, השגת סופיות המדינה חיונית.

למה הסופיות חשובה בבלוקצ'יין

סופיות בבלוקצ'יין מספקת את ההבטחה הדרושה לתקפות וקביעות העסקה, מה שהופך אותה לתפיסה בסיסית לאמינות הטכנולוגיה ולפונקציונליות שלה.

Finality מספקת רמה גבוהה של אבטחה ואמון במערכת, מה שמוודא שברגע אישור עסקה, לא ניתן לשנות אותה או לבטל אותה. על ידי אימות שהעסקה לגיטימית ונרשמת בבלוקצ'יין, הסופיות מונעת את הנושא של הוצאה כפולה, שם ניתן להשתמש באותו נכס דיגיטלי יותר מפעם אחת. 

הוצאה כפולה עלולה להתרחש, למשל, אם למישהו היה ביטקוין אחד (BTC) והוא מנסה לשדר אותו בשתי עסקאות נפרדות לשני מקלטים שונים. על ידי הבטחת סופיות, טכנולוגיית הבלוקצ'יין מונעת מזה לקרות. ברגע שעסקה מאושרת ומתועדת בבלוקצ'יין, הנכס הדיגיטלי נחשב שהוצא ולא ניתן להשתמש בו בעסקאות נוספות.

סופיות היא מכרעת בהקשר של חוזים חכמים. פרטי ההסכם בין הקונה למוכר מוטמעים ישירות בחוזים חכמים, שהם קוד לביצוע עצמי. סופיות מבטיחה שתוצאות החוזים הללו דטרמיניסטיות ובלתי ניתנות לשינוי.

בנוסף, סופיות היא כיצד יישומים מבוזרים (DApps) מוודאים שהפעילות שלהם בטוחה ומהימנה. סופיות מבטיחה שהחלטות ועסקאות המתקבלות בתוך יישומים אלה אינם ניתנים לשינוי ובלתי הפיכים. יתרה מכך, הבלוקצ'יין מפתח אמון בקרב המשתמשים והחברים ברשת על ידי הפיכת העסקאות לסופיות. אמון המשתמשים במערכת מוגבר על ידי הידיעה שעסקאות הן בלתי הפיכות.

אתגרים להשגת סופיות בבלוקצ'יין

בעיות כמו חילוף, חביון רשת, פגיעויות חוזים חכמים והתקפות של 51% מונעות מעסקאות בלוקצ'יין להגיע לסופיות.

כאשר הבלוקצ'יין מתפצל למספר נתיבים, מתרחש התפצלות, מה שמייצר גרסאות שונות של היסטוריית העסקאות. שיטת הקונצנזוס עומדת למבחן על ידי הפער הזה, מה שמאתגר לקבוע איזו גרסה היא הלגיטימית ומעכבת את הסופיות.

לדוגמה, מזלגות קשיחים יכולים לנבוע מחילוקי דעות בין הקהילה או המפתחים לגבי עדכוני פרוטוקולים. עד שהנושא יוסדר, פלגים שונים עשויים להמשיך לתמוך בבלוקצ'יין PoW, וכתוצאה מכך חוסר סופיות.

זמן השהייה ברשת, או העיכוב בתקשורת נתונים בין צמתים, מסבך עוד יותר את העניינים. חיבורי רשת איטיים עלולים לגרום לשגיאות בסדר העסקאות ובאימות על ידי עיכוב הפצת מידע עסקה ברחבי רשת הבלוקצ'יין.

בנוסף, הפגיעות של חוזה חכם עלולה לגרום להתנהגות בלתי צפויה, ולאפשר לשחקנים גרועים לנצל אותה ולהפוך עסקאות. באופן דומה, ישות שיש לה יותר מ-50% מכוח הכרייה של הרשת בבלוקצ'יין PoW עשויה לשנות את ההיסטוריה של הבלוקצ'יין ולהפוך עסקאות. זה מערער את הסופיות והביטחון.

בשל חששות אלו, שלמות הבלוקצ'יין מסוכנת, מה שמצריך יישום של אלגוריתמי קונצנזוס חזקים ופרוטוקולי רשת יעילים על ידי מפתחים על מנת לצמצם בעיות חילוף והשהייה ולהבטיח סופיות בזמן ובטוחה של העסקאות.

טכניקות ואלגוריתמי קונצנזוס לשיפור הסופיות

תקופות אישור ארוכות יותר, אימותים מרובים ואלגוריתמי אבטחה חדישים, כגון Pure PoS של Algorand, PoS מואצל (DPoS) ו-HoneyBadgerBFT, עשויים לעזור לשפר את סופיות הבלוקצ'יין.

גישה אחת כוללת זמני אישור ארוכים יותר, המאפשרים מספר רב יותר של אימותים לפני שעסקה נחשבת סופית. ההסתברות שתוקפות העסקה תאושר ותהפוך לבלתי הפיכה גדלה במידה ניכרת על ידי הארכת הזמן שלוקח להגיע לקונצנזוס.

יתר על כן, שימוש בטכניקת האישורים המרובים, שבה עסקאות נבדקות על ידי צמתים או מאמתים רבים, מציע שכבת אבטחה נוספת, מבטיח הסכמה רחבה יותר ומפחית את האפשרות לטעויות או התקפות זדוניות.

בנוסף, אלגוריתמי קונצנזוס חדשניים כגון Pure PoS, DPoS ו-HoneyBadgerBFT של אלגוראנד שינו את התעשייה. אלגורנד משתמש בשיטת PoS בשילוב עם פרוטוקול הסכם ביזנטי כדי להבטיח סופיות מהירה ובלתי הפיכה לעסקאות. 

על ידי הטמעת מערכת מבוססת מוניטין שבה קבוצה קטנה של נציגים מהימנים מאמתת עסקאות, DPoS מגדיל את האפקטיביות והסופיות של הרשת. באופן דומה, אלגוריתם HoneyBadgerBFT משפר את הסופיות והאבטחה אפילו בנוכחות צמתים זדוניים או עיכובים ברשת על ידי השגת הסכמה ביזנטית אסינכרונית.

מגמות והתפתחויות עתידיות בהשגת סופיות מהירה ואמינה יותר

למעשה, אסטרטגיה רב-תחומית המשלבת טכניקות קונצנזוס מגוונות, הצפנה מתקדמת ושיפור יכולת פעולה הדדית נחוצה כדי להשיג סופיות מהירה ואמינה יותר בעתיד.

החשיפה של מודלים קונצנזוס היברידיים היא מגמה כזו. אלגוריתמי קונצנזוס היברידיים אלו שואפים להגביר את המדרגיות והביצועים תוך שמירה על אבטחה חזקה על ידי שילוב היתרונות של אלגוריתמי קונצנזוס שונים. פרויקטים ערכו ניסויים בשילוב שיטות PoS מאחר שהן צורכות פחות אנרגיה באופן משמעותי מטכניקות PoW ומאיצות את זמני האישור.

בנוסף, יש עניין גובר בשיטות הצפנה מתקדמות כמו הוכחות אפס ידע (ZK) וטכנולוגיות חדשניות, כגון רסיסה. הוכחות אפס ידע משפרות את היעילות והפרטיות בכך שהיא מאפשרת לצדדים לאמת עסקאות מבלי לחשוף מידע פרטי. Sharding, שיטה לחלוקת הבלוקצ'יין לחלקים קטנים יותר וניתנים לניהול, מפחיתה את העומס החישובי על צמתים ומזרזת את עיבוד העסקאות.

הפיתוח של מחשוב קוונטי עלול להפוך את טכניקות ההצפנה הקיימות למיושנות, מה שמחייב יצירת אלגוריתמים עמידים לקוונטים. כדי לשמור על אבטחת וסופיות העסקאות מול איומים קוונטיים, רשתות בלוקצ'יין חוקרות באופן אקטיבי פתרונות קריפטוגרפיים עמידים לקוונטים.

תחום מיקוד נוסף הוא האופן שבו בלוקצ'יין שונים מתקשרים זה עם זה. באמצעות שימוש בפרוטוקולים כמו Polkadot ו-Cosmos, ניתן לבצע עסקאות בין רשתות במהירות ובצורה חלקה. יכולת פעולה הדדית זו משפרת את האפקטיביות הכוללת של מערכות בלוקצ'יין, וכתוצאה מכך סופיות מהירה ומהימנה יותר.