" Прежде чем погрузиться в Mina, мы должны сначала установить понимание базовой настройки типичного криптовалютного протокола — процессора, иначе известного как майнер или стейкер (PoW против PoS соответственно), применяет транзакцию к базе данных. Затем полный узел наблюдает за этими транзакциями, чтобы убедиться, что они действуют честно. Конечные пользователи, как правило, не проверяют самостоятельно - вместо этого они делегируют доверие желающим участникам сети.
Почему это происходит?
- Требования к ресурсам и сложность запуска полного узла не рекомендуют конечным пользователям делать это.
- Интенсивно запускать полный узел на компьютере, невозможно на мобильном телефоне.
- Легче доверить третьим лицам завершить эту проверку
На ранних стадиях любой конкретной криптовалюты относительно легко управлять полным узлом, так как блокчейн маленький - может быть, несколько мегабайт. Однако с течением времени регистрируются все больше транзакций, это увеличивает размер блокчейна до сотен гигабайт. В свою очередь, делая менее реалистичным работать с полным узлом без компьютера, предназначенного для этой цели, а тем более на смартфоне.
Как мы можем быть убеждены в текущем состоянии блокчейна, не видя всю историю этого состояния?
Введение в Mina
Mina - это новый криптовалютный протокол, который позволяет любому синхронизироваться с сетью на любом устройстве с полной безопасностью на уровне узла, загружая всего несколько килобайт данных и выполняя несколько миллисекунд вычислений по сравнению с гигабайтами в традиционных криптовалютных протоколах. Mina блокчейн всегда остается одним и тем же - около 22 КБ. Лаборатории разрабатывают протокол Mina для решения проблемы размера блокчейна путем создания первого сжатого блокчейна - размера нескольких твитов. Это обеспечивает конечным пользователям низкий барьер для входа в проверку транзакций.
Cамый легкий блокчейн в мире, охватывая полный круг, дает возможность достичь инклюзивного консенсуса. Наш модифицированный протокол PoS Ouroboros максимизирует инклюзивность в консенсусе. На Mina все участники выступают в качестве полноценных узлов, и любой может принять участие в консенсусе, защитить блокчейн и привлечь Мina к ответственности. И именно так Mina обеспечит настоящую децентрализацию, масштаб и безопасность.
Что делает это возможным?
Использование zk-SNARK — эффективное сжатие блоков в один сертификат. Конечные пользователи проверяют это доказательство, а не проверяют всю историю транзакций блока. zk-SNARKs - это итерация доказательств нулевого знания - криптографической схемы, в которой нулевые знания передаются верификатору при предоставлении им доказательства вычисления. Они фиксируют состояние всего блокчейна в виде снимка и отправляют его, а не саму цепочку. Это как отправить другу открытку слона, а не массивного живого животного. Когда создается следующий блок в сети, он делает снимок себя — с моментом предыдущего состояния блокчейна в качестве фона. Этот новый снимок, в свою очередь, будет использоваться в качестве фона для следующего блока и так далее и так далее. Довольно удивительно, что, хотя он может содержать доказательство бесконечного объема информации, снимок всегда остается одним и тем же размером.
SNARK проверяет ВСЕ правила консенсуса. Это обеспечивает:
- Транзакции подписаны.
- Они действительны.
- Правила консенсуса (общая мощность хеширования + прочность цепи для PoW и переменная случайная функция/другие правила для PoS).
Если SNARK не генерируется честно, он недействителен. Любой человек в сети сможет увидеть это моментально на чем угодно. Как правило, можно вычислить SNARK любого оператора NP, включая, например, то, что система, зафиксированная в текущем блоке в цепочке блоков, может быть достигнута состояния генезиса с помощью серии действительных транзакций в системе. Поддержание низких потребностей в ресурсах для бесдоверной проверки транзакций в блоке является первым шагом к созданию устойчивого и масштабируемого решения рассматриваемой проблемы.
Очень реальный разговор между процессором Mina и конечным пользователем:
«Привет, конечный пользователь! Я создал сертификат, чтобы вы могли легко проверить историю транзакций блока. Этот процесс потребовал много вычислительной мощности, поэтому я вознаграждаюсь за это. Вы можете проверить точность этого доказательства, проверив SNARK, который займет всего несколько миллисекунд и несколько килобайт свободного места. Таким образом, вам не придется загружать сотни гигабайт для проверки блокчейна!» — SNARK Processor.
«Большое спасибо, процессор. Я проверю этот сертификат! Поскольку он настолько мал, мне не нужно доверять кому-то другому, чтобы проверить блокчейн для меня, и я могу, наконец, запустить проверяющее узел и кошелек на чем-то вроде моего смартфона. Спасибо!». — Конечный пользователь.
Замена каждого блока SNARK не является полным решением.
Изначально считалось, что разработчики могут просто создать SNARK для каждого блока, сжав каждый блок примерно до килобайта. Тем не менее, это все равно приведет к линейному росту с течением времени, поскольку SNARK накапливаются, хотя и в гораздо меньшей степени, чем существующие блокчейны.
Как мы можем это исправить?
Ну, команда знает, что SNARK может быть использован для сертификации любых вычислений. Создание SNARK само по себе является вычислением - так что, если они создадут SNARK из нескольких SNARK?
Рекурсивный состав SNARK в Мina
Как упоминалось ранее, разработчики могут связать эти сертификаты в рекурсивную композицию и позволить блокчейну оставаться постоянным размером ~20 КБ (SNARK + хвостовой путь Merkle). Каждый раз, когда создается новый блок, создается новый SNARK/сертификат. Создав один SNARK, состоящий из предыдущих сертификатов, вы можете создать один «мега» SNARK в некотором смысле, который доказывает всю историю транзакций блокчейна, позволяя вам перейти от блока генезиса к текущему состоянию, оставаясь при этом размером одного сертификата.
Чтобы упростить эту идею, предложим, что у вас есть:
- Один сертификат, в котором говорится, что вы можете перейти от блока 0 к блоку 2.
- Дополнительный сертификат, в котором говорится, что вы можете перейти от блока 2 к блоку 4.
Затем вы можете объединить эти SNARK в один SNARK, который гласит, что вы можете перейти от блока 0 к блоку 4.
Новый SNARK/сертификат остается ~1 КБ. В большем масштабе вы можете создать сертификат для всей истории транзакций блокчейна, который остается неизменным по размеру - несмотря на количество сертификатов, «зажатых» в последний SNARK.
Проверяющий узел в Mina будет состоять из:
Рекурсивно составленного zk-SNARK (1 КБ), который доказывает действительность всей прошлой истории блокчейна и пути Merkle-root текущего состояния (20 КБ); вместе доказывая действительность баланса пользователя. Все это занимает всего миллисекунды для синхронизации.
Приложения, децентрализация и масштабируемость
Построение протокола Mina позволяет блокчейну быть легкодоступным для конечных пользователей через браузер и в приложениях без загрузки сотен гигабайт и без делегирования доверия. Представьте себе приложение, такое как гипер-lite кошелек, где вы не обязаны доверять тому, что разработчик выполняет процесс проверки правильно. Этот процесс проверки может быть завершен конечными пользователями, не требуя от них оборудования, предназначенного для этой цели. Любое устройство сможет запустить проверяющий узел, включая, помимо прочего, смартфоны, в браузере или на функциональных телефонах (да, ваша старая нерушимая Nokia).
Как уже упоминалось, конечные пользователи в современных существующих криптовалютных протоколах в конечном итоге делегируют доверие таким сервисам, как онлайн-кошельки или легкие клиенты, в случае майнинга. Это может стать проблематичным в случае что-то вроде атаки 51%, так как обязанность проверять транзакции часто сосредоточена в руках этих поставщиков услуг. Предоставляя участникам сети простой способ размещения проверяющих узлов, децентрализация дополняется, поскольку транзакции будут проверяться более широким кругом участников сети — конечными пользователями.
Что касается повышения масштабируемости, увеличение пропускной способности до тысяч ткс/сек в существующих протоколах приведет к увеличению объема данных, необходимых для проверки. Неизбежно то, что в конечном итоге блокчейн растет быстрее, чем его можно проверить. Однако, поскольку Mina поддерживает свой блокчейн в постоянном размере, у вас есть способ сжать данные, необходимые для проверки транзакций, что позволяет достичь высокой пропускной способности.
Вывод
Создавая блокчейн, который остается в постоянном размере, Mina позволяет конечным пользователям с низким барьером для входа проверять транзакции самостоятельно.
- Нет необходимости делегировать доверие тем, кто готов идти в ногу с требованиями к работе с полным узлом, как это происходит в традиционных блокчейнах.
- Получите полную безопасность на уровне узла практически на любом устройстве, загрузив один SNARK, который действует как сертификат для всего блокчейна и Merkle-root.
- Используя рекурсивный состав SNARK, размер блокчейна может оставаться ~20 КБ.
- Наличие широкой сети проверочных узлов увеличивает децентрализацию по мере того, как все больше конечных пользователей оснащены для участия в проверке сети.
Бонусная мысль:
*Вы можете думать о Mina как о блокчейне, сжатом в PokeBall. Вместо того, чтобы втиснуть Snorlax в Pokeball, Mina сжимает блокчейн в SNARK.
