Si Blockchain fuera un animal, los protocolos de consenso serían su esqueleto. Como parte indispensable de cualquier red descentralizada, un protocolo de consenso es responsable de la validación de transacciones por parte de todos los nodos de la red. Se realiza a través de la determinación de la validez del bloque que se agrega, asegurando que es lo que acordaron todos los nodos.
¿Qué son los protocolos de consenso basados en quórum?
Los protocolos de consenso basados en quórum han causado furor en el espacio de la cadena de bloques. Pero, ¿qué son? ¿Ofrecen alguna ventaja sobre otros protocolos de consenso no basados en quórum? ¿Cómo se han desempeñado?
Quórum es un término muy utilizado en los sistemas descentralizados. Se refiere al número mínimo de votos que necesita una transacción distribuida antes de que se pueda ejecutar una acción dentro de un sistema distribuido. Un protocolo de consenso se define como el sistema. gobernar lo que sucede en una cadena de bloques en particular en cualquier momento.
Un protocolo de consenso basado en quórum es un protocolo donde la decisión de agregar bloques está precedida por lograr un número mínimo de votos.
Principal diferencia con otros protocolos de consenso
Todos los protocolos de consenso tienen un requisito básico. Todos los participantes en los nodos deben llegar a la decisión colectiva de aceptar o rechazar la adición de un nuevo bloque. Sin embargo, el proceso de llegar a la decisión toma un paso adicional bajo los protocolos basados en quórum.
Para los protocolos de consenso basados en quórum, los participantes de los nodos intercambian mensajes con dos iniciativas clave. Primero, se debe proponer un bloque a todos los nodos, algo que solo puede hacer el líder de consenso. La segunda es informar a la red que el participante se ha decidido y validado el bloqueo.
El consenso se logra después de que el líder haya propuesto un bloque y la mayoría de los participantes hayan decidido y validado el bloque propuesto.
Ventaja sobre los protocolos de consenso no basados en quórum
Los protocolos basados en quórum se jactan de una gran diferencia clave con respecto a los que no están basados en quórum. Es decir, la capacidad de continuar las operaciones incluso cuando algunos de los nodos participantes correctos fallan o actúan maliciosamente.
La razón principal por la que el consenso no es trivial es que se pueden producir fallas durante la transmisión de mensajes y la toma de decisiones por parte de los nodos. La causa puede ser un corte de energía o un comportamiento malicioso, lo que resulta en mensajes perdidos o retrasados.
La tolerancia de tal falla se conoce como tolerancia a fallas bizantinas. Dichos protocolos pueden tolerar fallas de choque o la falla bizantina. Los errores de bloqueo se producen cuando los participantes no responden ni realizan una nueva operación cuando se ejecuta un consenso.
Una falla bizantina se refiere a un participante defectuoso que podría ser un agente malicioso. Tal agente se caracteriza por la exhibición de un comportamiento aleatorio que difiere de los protocolos establecidos y toma cualquier acción.
La cantidad máxima de nodos maliciosos que se pueden tolerar en un protocolo basado en quórum es ⅓ de todos los nodos participantes en la red. El total incluye tanto los nodos honestos como los maliciosos.
Rendimiento de los protocolos basados en quórum
Para medir el desempeño de los protocolos de consenso basados en quórum, se subdividirán y analizarán en tres grupos diferentes.
Rendimiento de protocolos prácticos tolerantes a fallas bizantinas (BFT)
Los protocolos se denominan así porque prácticamente logran dos cuestiones fundamentales. Optimizan la comunicación y la autenticación entre participantes mientras logran mantenerse funcionales en entornos difíciles de sincronizar.
Toda la comunicación se centraliza en el líder llamado principal, y todos los demás participantes se denominan réplicas. Se implementa un protocolo de cambio de vista cuando falla el nodo principal, y el siguiente participante en la señal circular es el nuevo principal. Todos los participantes tienen un conocimiento adecuado de todos los participantes y sus firmas para una mejor toma de decisiones de votación.
Si bien brinda una solución práctica a la falla bizantina, el protocolo ha tenido un gran problema con la escalabilidad. Para tolerar el comportamiento malicioso, todos los participantes deben conocer a todos los demás participantes del nodo e intercambiar una gran cantidad de mensajes. Presenta una complejidad computacional en el intercambio de mensajes.
La expansión también es un desafío porque agregar un participante es casi imposible. Cualquier participante que se vaya de forma permanente se considera un actor malicioso. Los ecosistemas de blockchain muy vibrantes y dinámicos llegarían muy rápidamente al límite de ⅓ y darían como resultado el colapso del protocolo.
Desempeño de los Protocolos de Acuerdos Bizantinos Federados
Según el protocolo del acuerdo bizantino federado (FBA), el quórum se divide en varias unidades federales. Lo hace al tener varios generales bizantinos, cada uno de los cuales es responsable de su porción de quórum. Permite un aumento significativo en las transacciones, un costo de transacción reducido y una menor cantidad de intercambios de mensajes.
Según el protocolo FBA, cada nodo participante tiene la capacidad de elegir en quién desea confiar. Crea dificultades para cualquier actor malicioso, ya que tienen que convencer a una gran cantidad de nodos válidos para que incluyan nodos maliciosos en su lista de confianza.
FBA ha ganado una mayor popularidad a lo largo de los años, atrayendo a grandes nombres de blockchain a su redil. Los más notables son Ripple inc y Stellar. Los ataques de Sybil son las amenazas más notables, más aún para la cadena de bloques Ripple. La existencia de listas únicas de nodos para validadores ofrece una buena solución.
Desempeño del Protocolo Delegado de Tolerancia a Fallos Bizantinos
El protocolo tolerante a fallas bizantino delegado (dBFT) sigue el mismo estilo de ejecución que BFT. Sin embargo, difiere al centralizar el consenso en varios participantes, resolviendo así los problemas de escalabilidad de BFT. El protocolo utiliza el concepto de reputación para la elección de los participantes por consenso.
NEO es uno de los mejores jugadores con un protocolo dBFT. Su aceptación ha sido bastante moderada debido a la posibilidad de una peligrosa amenaza a la seguridad. Un líder malicioso puede explotar su protocolo de cambio de vista para crear una bifurcación determinista. Luego pueden crear 2 nuevos bloques usando diferentes mensajes, siendo ambos bloques válidos y aceptados por los participantes, creando dos estados diferentes en la red. Una solución es descartar todos los mensajes generados antes del cambio de vista.
Rendimiento del protocolo de prueba de participación delegada y tolerante a fallas bizantinas
Abreviado como BFT-dPoS, el protocolo híbrido combina los protocolos de prueba de posesión de alto rendimiento con la seguridad de los protocolos BFT. Según el protocolo, cada titular de token vota por un productor de bloque, y califican los 21 nodos con la mayor cantidad de votos. Cada uno de los 21 tiene marcos de tiempo fijos de 0.5 segundos para producir bloques, con el proceso en orden alfabético.
EOSIO es una de las cadenas de bloques que utiliza el protocolo. Se jacta de tremendos logros tales como 3000 transacciones por minuto y niveles de seguridad BFT. El inconveniente es la limitación a 21 creadores de bloques, y la votación está influenciada por los activos que se poseen. Permite una colisión para controlar el proceso es posible.
Nota del autor
Los protocolos de consenso basados en quórum son bastante recientes en comparación con los que no son de quórum. Sin embargo, tienen un gran impacto ya que resuelven el problema de la falla bizantina y permiten la operatividad siempre que los nodos maliciosos no formen una red mayoritaria.
Su rendimiento difiere según la clase de protocolo en discusión. Los BFT ofrecen grandes problemas de escalabilidad, mientras que los FBA ofrecen algunas susceptibilidades a los ataques de Sybil.
Los dBFT resuelven el problema de escalabilidad pero con la creación de un exploit de protocolo de cambio de vista. BFT-dPoS ofrece lo que podrían ser las mejores funciones, pero plantea el control de riesgos a través de la colusión. Sin embargo, se espera que aumente la adopción de protocolos basados en quórum a medida que el espacio obtenga más innovaciones.
Fuente: https://crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/