Затримане Доказ роботи (dPoW): Розширена безпека для Блокчейн мереж

Розуміння основ dPoW

Затримане доведення роботи (dPoW) є інноваційним механізмом безпеки, розробленим проектом Komodo. Він функціонує як покращена версія традиційного алгоритму доведення роботи (PoW), стратегічно використовуючи значну хешпотужність Bitcoin для зміцнення безпеки мережі. Завдяки впровадженню dPoW розробники Komodo створили рамкову структуру безпеки, яка не лише захищає їхню власну блокчейн-мережу, але й розширює цю захист на будь-які сторонні мережі, які інтегруються з екосистемою Komodo. Технічно dPoW може бути реалізований у будь-якому блокчейн-проекті, побудованому на моделі UTXO, пропонуючи універсальне рішення для безпеки різних архітектур блокчейнів.

Технічна реалізація та операційний механізм

Архітектура безпеки dPoW була інтегрована в базовий код Zcash у екосистемі Komodo, що дозволило отримати подвійну перевагу: нульові докази для покращеної конфіденційності поряд з підвищеною безпекою мережі завдяки значному захисту хешрейту Bitcoin.

На чітко визначених десятихвилинних інтервалах система Komodo створює всебічний знімок свого стану блокчейну. Цей знімок проходить процес, який називається нотаризацією, під час якого він записується в блок на мережі Bitcoin. Таким чином, це створює систематичну резервну копію всього екосистеми Komodo, назавжди задокументовану на надзвичайно безпечній інфраструктурі блокчейну Bitcoin.

З технічної точки зору, процес нотаризації виконується спеціально призначеними вузлами в мережі Komodo. Ці нотаріальні вузли відповідають за запис хешу блоку кожної мережі з підтримкою dPoW на блокчейні Komodo. Кожна подія нотаризації генерує трансакцію на блокчейні Komodo, при цьому нотаріальні вузли використовують команду OP_RETURN для запису конкретних даних про хеш блоку.

Нотаріальні вузли стратегічно вибирають хеші блоків, створених приблизно за десять хвилин до нотаризації. Ця навмисна затримка часу забезпечує відповідність стандартам дійсності блоків у всій мережі. Кожна блокчейн-мережа все ще повинна незалежно досягати консенсусу щодо окремих блоків — нотаріальні вузли лише фіксують хеші блоків, які були раніше видобуті та підтверджені.

Потім ці нотаріальні вузли документують хеш блоку з мережі Komodo на блокчейні Bitcoin. Цей процес аналогічно спирається на транзакцію Bitcoin, використовуючи команду OP_RETURN для постійного запису даних у блок Bitcoin.

Після завершення нотаризації мережі Bitcoin вузли-нотарі Komodo записують цю інформацію про транзакцію назад у кожен блокчейн, що реалізує механізм безпеки dPoW. На цьому етапі система забезпечує незмінність — жодні зміни не можуть бути внесені до нотаризованого блоку або будь-яких блоків, створених до останньої нотаризованої контрольної точки.

Хоча наразі використовується мережа Bitcoin для максимального захисту, механізм dPoW технічно здатний використовувати властивості безпеки або функціональні можливості будь-якого блокчейну на основі UTXO.

Технічне порівняння: PoW проти dPoW

Алгоритм Доказу Роботи (PoW) має на меті першочергово підтримувати безпеку мережі та запобігати різноманітним атакам, зокрема загрозам DDoS (Розподіленого Відмови в Обслуговуванні). Фундаментально, PoW складається з даних, які вимагають значних обчислювальних ресурсів для виробництва, але можуть бути ефективно перевірені—це є основою процесу видобутку.

Майнінг блокчейнів PoW навмисно є ресурсомістким і дорогим. Майнери повинні розв'язувати складні криптографічні головоломки, щоб добувати нові блоки, що вимагає значних обчислювальних потужностей з істотними витратами на апаратуру та електричну енергію. Процес майнінгу виконує кілька цілей: захист мережевої цілісності від атак, перевірка законності транзакцій та створення нових одиниць криптовалюти як винагороди за успішне розв'язання головоломок.

Безпека блокчейнів PoW безпосередньо корелює з фінансовими інвестиціями, які потрібні, та обчислювальною потужністю (hash rate), що виділяється для майнінгових операцій. Однак важливо розуміти, що рівні безпеки суттєво варіюються в залежності від розміру мережі — менші мережі блокчейнів за своєю суттю мають нижчі пороги безпеки, ніж більші, більш усталені мережі з більшими хеш-рейти.

На відміну від PoW, dPoW не функціонує як механізм консенсусу для валідації нових блоків. Натомість він працює як шар підвищення безпеки, реалізований над існуючими протоколами консенсусу PoW. Механізм dPoW створює незмінні контрольні точки через нотаріальне засвідчення, що робить раніше нотаріально засвідчені блоки неможливими для зміни або реорганізації. Це значно покращує безпеку блокчейну та опір атакам на 51% — особливо цінно для менших мереж із обмеженими хеш-ставками.

З технічної точки зору, dPoW ефективно скидає параметри консенсусу блокчейну щоразу, коли новий блок проходить нотаризацію. Наприклад, мережі PoW зазвичай працюють за правилом "найдовшого ланцюга". Коли нотаризація підтверджує блок XXX,XX1, правило найдовшого ланцюга скидається на блоці XXX,XX2. Система категорично відхиляє будь-який ланцюг, який починається з блоку XXX,XX0 або раніше — незалежно від довжини ланцюга — забезпечуючи захист від атак на реорганізацію блокчейну.

Архітектура безпеки та захист даних

Механізм безпеки dPoW встановлює надійну систему резервного копіювання через часте збереження стану блокчейну, забезпечуючи швидкі можливості відновлення даних у разі збою системи або зловмисної атаки. Щоб завдати постійної шкоди мережі, захищеній dPoW, зловмиснику потрібно одночасно скомпрометувати як оригінальний блокчейн, так і мережу Bitcoin — знищивши всі зафіксовані знімки на блокчейні Bitcoin, що становить надзвичайно складну проблему безпеки.

Ця архітектура двошарового захисту надає меншим блокчейн-проєктам доступ до безпеки на рівні Bitcoin без необхідності в еквівалентних обчислювальних ресурсах, що є значним досягненням у дизайні безпеки блокчейну. Здатність системи створювати незмінні контрольні точки ефективно запобігає маніпуляціям з історичними транзакціями та атакам на реорганізацію блокчейну, що дозволяє вирішити критичні вразливі місця в традиційних моделях безпеки блокчейну.

Для технічних деталей реалізації та специфікацій механізму dPoW доступна всебічна документація через ресурси Служб безпеки блокчейну проекту Komodo.