Uthibitisho wa dhamana dhidi ya uthibitisho wa kazi

Wakati Ethereum ilipozinduliwa, uthibitisho wa dhamana bado ulihitaji utafiti na maendeleo mengi kabla ya kuaminiwa kulinda Ethereum. Uthibitisho wa kazi ulikuwa utaratibu rahisi ambao tayari ulikuwa umethibitishwa na Bitcoin, kumaanisha wasanidi programu wakuu wangeweza kuutekeleza mara moja ili kuzindua Ethereum. Ilichukua miaka mingine nane kuendeleza uthibitisho wa dhamana hadi kufikia kiwango ambacho ungeweza kutekelezwa.

Ukurasa huu unaelezea sababu za msingi za mabadiliko ya Ethereum kutoka uthibitisho wa kazi kwenda uthibitisho wa dhamana na maelewano yaliyohusika.

Usalama

Watafiti wa Ethereum wanaona uthibitisho wa dhamana kuwa salama zaidi kuliko uthibitisho wa kazi. Hata hivyo, utaratibu huu umetekelezwa hivi majuzi tu kwenye Mtandao Mkuu halisi wa Ethereum na haujathibitishwa kwa muda mrefu kama uthibitisho wa kazi. Sehemu zifuatazo zinajadili faida na hasara za mfumo wa usalama wa uthibitisho wa dhamana ikilinganishwa na uthibitisho wa kazi.

Gharama ya kushambulia

Katika uthibitisho wa dhamana, wathibitishaji wanatakiwa kuweka dhamana ("stake") angalau ETH 32 katika mkataba-erevu. Ethereum inaweza kuharibu ether iliyowekwa kama dhamana ili kuwaadhibu wathibitishaji wanaokiuka sheria. Ili kufikia makubaliano, angalau 66% ya jumla ya ether iliyowekwa dhamana inapaswa kupiga kura kuunga mkono seti maalum ya bloku. Bloku zilizopigiwa kura na >=66% ya dhamana huwa "zimekamilika", kumaanisha haziwezi kuondolewa au kupangwa upya.

Kushambulia mtandao kunaweza kumaanisha kuzuia mnyororo usikamilike au kuhakikisha mpangilio fulani wa bloku katika mnyororo mkuu ambao kwa namna fulani unamnufaisha mshambuliaji. Hii inahitaji mshambuliaji kupotosha njia ya makubaliano ya kweli ama kwa kukusanya kiasi kikubwa cha ether na kupiga kura nacho moja kwa moja au kuwahadaa wathibitishaji waaminifu kupiga kura kwa njia fulani. Ukiacha mashambulizi ya hali ya juu na uwezekano mdogo yanayowahadaa wathibitishaji waaminifu, gharama ya kushambulia Ethereum ni gharama ya dhamana ambayo mshambuliaji anapaswa kukusanya ili kushawishi makubaliano kwa niaba yake.

Gharama ya chini kabisa ya shambulio ni >33% ya jumla ya dhamana. Mshambuliaji anayemiliki >33% ya jumla ya dhamana anaweza kusababisha ucheleweshaji wa ukamilifu kwa kutokuwa mtandaoni tu. Hili ni tatizo dogo kiasi kwa mtandao kwani kuna utaratibu unaojulikana kama "uvujaji wa kutotenda kazi" ambao huvujisha dhamana kutoka kwa wathibitishaji wasio mtandaoni hadi idadi kubwa ya walio mtandaoni iwakilishe 66% ya dhamana na waweze kukamilisha mnyororo tena. Kinadharia, inawezekana pia kwa mshambuliaji kusababisha ukamilifu maradufu akiwa na zaidi ya 33% ya jumla ya dhamana kwa kuunda bloku mbili badala ya moja anapoombwa kuwa mzalishaji wa bloku na kisha kupiga kura mara mbili na wathibitishaji wake wote. Kila mgawanyiko unahitaji tu 50% ya wathibitishaji waaminifu waliosalia kuona kila bloku kwanza, kwa hivyo wakifanikiwa kupanga muda wa ujumbe wao vizuri, wanaweza kukamilisha migawanyiko yote miwili. Hii ina uwezekano mdogo wa kufanikiwa, lakini ikiwa mshambuliaji angeweza kusababisha ukamilifu-maradufu, jumuiya ya Ethereum ingelazimika kuamua kufuata mgawanyiko mmoja, ambapo wathibitishaji wa mshambuliaji wangeadhibiwa kwa kupunguziwa dhamana kwenye ule mwingine.

Akiwa na >33% ya jumla ya dhamana, mshambuliaji ana nafasi ya kuwa na athari ndogo (ucheleweshaji wa ukamilifu) au kali zaidi (ukamilifu maradufu) kwenye mtandao wa Ethereum. Kukiwa na zaidi ya ETH 14,000,000 zilizowekwa kama dhamana kwenye mtandao na bei wakilishi ya $1000/ETH, gharama ya chini zaidi ya kufanya mashambulizi haya ni 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000. Mshambuliaji angepoteza pesa hizi kupitia adhabu ya kuondolewa dhamana na kutolewa nje ya mtandao. Ili kushambulia tena, wangelazimika kukusanya >33% ya dhamana (tena) na kuiteketeza (tena). Kila jaribio la kushambulia mtandao lingegharimu >$4.6 bilioni (kwa bei ya $1000/ETH na ETH milioni 14 zikiwa zimewekwa kama dhamana). Mshambuliaji pia anatolewa nje ya mtandao anapoadhibiwa kwa kuondolewa dhamana, na inabidi ajiunge na foleni ya uanzishaji ili ajiunge tena. Hii inamaanisha kiwango cha shambulio la kurudia hakipunguzwi tu na kiwango ambacho mshambuliaji anaweza kukusanya >33% ya jumla ya dhamana bali pia na muda unaochukua kuingiza wathibitishaji wake wote kwenye mtandao. Kila wakati mshambuliaji anaposhambulia, anakuwa masikini zaidi, na jumuiya iliyobaki inakuwa tajiri zaidi, kutokana na mshtuko wa usambazaji unaotokea.

Mashambulizi mengine, kama vile mashambulizi ya 51% au urejeshaji wa ukamilifu kwa 66% ya jumla ya dhamana, yanahitaji ETH nyingi zaidi na ni ghali zaidi kwa mshambuliaji.

Linganisha hii na uthibitisho wa kazi. Gharama ya kuanzisha shambulio kwenye Ethereum ya uthibitisho wa kazi ilikuwa gharama ya kumiliki >50% ya jumla ya kiwango cha hashi cha mtandao kila wakati. Hii ilijumuisha gharama za maunzi na uendeshaji wa nguvu ya kompyuta ya kutosha kuwashinda wachimbaji wengine katika kukokotoa suluhu za uthibitisho wa kazi kila wakati. Ethereum ilichimbwa zaidi kwa kutumia GPU badala ya ASIC, jambo ambalo liliweka gharama chini (ingawa kama Ethereum ingebaki kwenye uthibitisho wa kazi, uchimbaji wa ASIC ungeweza kuwa maarufu zaidi). Adui angelazimika kununua maunzi mengi na kulipia umeme wa kuyaendesha ili kushambulia mtandao wa Ethereum wa uthibitisho wa kazi, lakini gharama yote ingekuwa chini ya gharama inayohitajika kukusanya ETH za kutosha kuanzisha shambulio. Shambulio la 51% ni rahisi kwa takriban mara 20 (opens in a new tab) kwenye uthibitisho wa kazi kuliko uthibitisho wa dhamana. Ikiwa shambulio lingegunduliwa na mnyororo kugawanywa kwa nguvu (hard-forked) ili kuondoa mabadiliko yao, mshambuliaji angeweza kutumia maunzi yale yale kushambulia mgawanyiko mpya mara kwa mara.

Utata

Uthibitisho wa dhamana ni tata zaidi kuliko uthibitisho wa kazi. Hii inaweza kuwa hoja inayounga mkono uthibitisho wa kazi kwani ni vigumu zaidi kuingiza hitilafu au athari zisizotarajiwa katika itifaki rahisi kwa bahati mbaya. Hata hivyo, utata umedhibitiwa na miaka ya utafiti na maendeleo, uigaji, na utekelezaji kwenye testnet. Itifaki ya uthibitisho wa dhamana imetekelezwa kwa uhuru na timu tano tofauti (kwenye kila safu ya utekelezaji na safu ya makubaliano) katika lugha tano za programu, ikitoa ustahimilivu dhidi ya hitilafu za mteja.

Ili kuendeleza na kupima kwa usalama mantiki ya makubaliano ya uthibitisho wa dhamana, Mnyororo Kioleza ulizinduliwa miaka miwili kabla ya uthibitisho wa dhamana kutekelezwa kwenye Mtandao Mkuu wa Ethereum. Mnyororo Kioleza ulifanya kazi kama sanduku la mchanga kwa ajili ya kupima uthibitisho wa dhamana, kwani ulikuwa mnyororo wa bloku hai unaotekeleza mantiki ya makubaliano ya uthibitisho wa dhamana lakini bila kugusa miamala halisi ya Ethereum - kimsingi ulikuwa unafikia makubaliano juu yake wenyewe. Mara tu hii ilipokuwa thabiti na bila hitilafu kwa muda wa kutosha, Mnyororo Kioleza "uliunganishwa" na Mtandao Mkuu wa Ethereum. Haya yote yalichangia kudhibiti utata wa uthibitisho wa dhamana hadi kufikia kiwango ambacho hatari ya matokeo yasiyotarajiwa au hitilafu za mteja ilikuwa ndogo sana.

Eneo la mashambulizi

Uthibitisho wa dhamana ni tata zaidi kuliko uthibitisho wa kazi, ambayo inamaanisha kuna njia nyingi zaidi za mashambulizi zinazowezekana kushughulikiwa. Badala ya mtandao mmoja wa rika-kwa-rika unaounganisha wateja, kuna mitandao miwili, kila mmoja ukitekeleza itifaki tofauti. Kuwa na mthibitishaji mmoja maalum aliyechaguliwa mapema kupendekeza bloku katika kila nafasi huunda uwezekano wa shambulio la kukatiza huduma ambapo kiasi kikubwa cha trafiki ya mtandao kinamtoa mthibitishaji huyo maalum nje ya mtandao.

Pia kuna njia ambazo washambuliaji wanaweza kupanga kwa makini muda wa kutoa bloku zao au ithibati zao ili zipokewe na sehemu fulani ya mtandao mwaminifu, na kuwashawishi kupiga kura kwa njia fulani. Mwishowe, mshambuliaji anaweza kukusanya ETH za kutosha kuweka dhamana na kutawala utaratibu wa makubaliano. Kila moja ya njia hizi za mashambulizi ina ulinzi unaohusiana, lakini hazipo ili kulindwa chini ya uthibitisho wa kazi.

Ugatuaji

Uthibitisho wa dhamana umegatuliwa zaidi kuliko uthibitisho wa kazi kwa sababu mashindano ya zana za uchimbaji madini huwa yanawaondoa watu binafsi na mashirika madogo sokoni. Ingawa mtu yeyote anaweza kuanza uchimbaji kitaalamu kwa maunzi ya kawaida, uwezekano wao wa kupokea zawadi yoyote ni mdogo sana ikilinganishwa na shughuli za uchimbaji za kitaasisi. Katika uthibitisho wa dhamana, gharama ya kuweka dhamana na asilimia ya faida kwenye dhamana hiyo ni sawa kwa kila mtu. Kwa sasa inagharimu ETH 32 kuendesha mthibitishaji.

Kwa upande mwingine, uvumbuzi wa derivatibu za uwekaji dhamana kioevu umesababisha wasiwasi wa uwekaji kati kwa sababu watoa huduma wakubwa wachache wanasimamia kiasi kikubwa cha ETH zilizowekwa kama dhamana. Hili ni tatizo na linahitaji kurekebishwa haraka iwezekanavyo, lakini pia lina utata zaidi kuliko inavyoonekana. Watoa huduma wa uwekaji dhamana wa kati si lazima wawe na udhibiti wa kati wa wathibitishaji - mara nyingi ni njia tu ya kuunda bwawa la kati la ETH ambalo waendeshaji wengi wa nodi huru wanaweza kuweka dhamana bila kila mshiriki kuhitaji ETH 32 zake mwenyewe.

Chaguo bora kwa Ethereum ni kwa wathibitishaji kuendeshwa ndani ya nchi kwenye kompyuta za nyumbani, na hivyo kuongeza ugatuaji. Hii ndiyo sababu Ethereum inapinga mabadiliko yanayoongeza mahitaji ya maunzi kwa ajili ya kuendesha nodi/mthibitishaji.

Uendelevu

Uthibitisho wa dhamana ni njia ya bei nafuu ya kaboni ya kulinda mnyororo wa bloku. Chini ya uthibitisho wa kazi wachimbaji hushindana kupata haki ya kuchimba bloku. Wachimbaji wanafanikiwa zaidi wanapoweza kufanya hesabu haraka, na hivyo kuhimiza uwekezaji katika maunzi na matumizi ya nishati. Hili lilionekana kwa Ethereum kabla ya kubadili kwenda kwenye uthibitisho wa dhamana. Muda mfupi kabla ya mpito kwenda kwenye uthibitisho wa dhamana, Ethereum ilikuwa inatumia takriban TWh/mwaka 78 - sawa na nchi ndogo. Hata hivyo, kubadili kwenda kwenye uthibitisho wa dhamana kulipunguza matumizi haya ya nishati kwa ~99.98%. Uthibitisho wa dhamana uliifanya Ethereum kuwa jukwaa lenye ufanisi wa nishati na kaboni kidogo.

Zaidi kuhusu matumizi ya nishati ya Ethereum

Utoaji

Ethereum ya uthibitisho wa dhamana inaweza kulipia usalama wake kwa kutoa sarafu chache sana kuliko Ethereum ya uthibitisho wa kazi kwa sababu wathibitishaji hawahitaji kulipa gharama kubwa za umeme. Kutokana na hili, ETH inaweza kupunguza mfumuko wake wa bei au hata kuwa na upungufu wa bei wakati kiasi kikubwa cha ETH kinateketezwa. Viwango vya chini vya mfumuko wa bei vinamaanisha usalama wa Ethereum ni nafuu kuliko ilivyokuwa chini ya uthibitisho wa kazi.

Wewe ni mwanafunzi wa kuona zaidi?

Tazama Justin Drake akielezea faida za uthibitisho wa dhamana dhidi ya uthibitisho wa kazi: