Ziņa par blokķēdes tīklu un mezglu izpratni vispirms parādījās vietnē Coinpedia Fintech News
Ievads
Blockchain tehnoloģija ir radījusi lielu digitālo revolūciju, kas ir mainījusi mūsu skatījumu uz darījumiem, drošību, decentralizāciju un pārredzamību. Šis raksts koncentrējas uz visaptverošu izpratni par blokķēdes tīkliem un mezgliem. Mezgli un tīkli ir blokķēžu arhitektūras un funkcionalitātes pīlāri. Izstrādātājiem ir jāapgūst šīs koncepcijas efektīvai blokķēdes izstrādei un jāpatur prātā plašā lietojumprogrammu joma dažādās nozarēs, piemēram, finansēs un piegādes ķēdes pārvaldībā.
Kas ir Blockchain tīkls?
Blokķēdes tīkls būtībā ir sadalīta virsgrāmata vai ierakstu sistēma, kurā vairākas ierīces pārskatāmi koplieto un apstiprina informāciju par darījumiem.
Galvenās Blockchain tīkla sastāvdaļas ir:
Mezgli: datori vai ierīces, kas piedalās tīklā
Virsgrāmata: visu darījumu datu bāze vai digitālais ieraksts
Viedie līgumi: Viedie līgumi tiek saukti par augsta līmeņa programmām, kas tiek kompilētas EVM baitu kodā, kā arī pirmsposma izvietošanai Ethereum blokķēdē. Tas ļauj mums veikt uzticamus darījumus, kas ir droši bez trešo pušu iejaukšanās, izsekojami un neatgriezeniski
Vienprātības mehānisms: protokolu kopums, kas ir jāievēro tīkla mezgliem par blokķēdes stāvokli.
Blokķēdes tīklu veidi:
Publisks: kā norāda nosaukums, tas ir pieejams ikvienam. Neviena vienība nekontrolē publisko tīklu. Šie tīkli ir decentralizēti un pārredzami. Piemēri ir Bitcoin un Ethereum, un vispārīgi lietošanas gadījumi ir dApps.
Privāts: privātos tīklus var izmantot tikai tie, kas ir pilnvaroti. Tos kontrolē viena organizācija. Piemēri ir Hyperldger Fabric un Corda, un vispārējie lietošanas gadījumi ir piegādes ķēdes pārvaldība un uzņēmuma risinājumi.
Konsorcijs: konsorcija tīkls ir gan publisko, gan privāto tīklu sajaukums, ko kontrolē un pārvalda organizāciju grupa. Tas ir daļēji decentralizēts, piedāvājot pārredzamību līdz noteiktam līmenim. Piemēri ir Quorum un Energy Webchain. Parasti izmanto nozares sadarbībā un konsorcija lietojumprogrammās.
Hibrīds: tā ir publiskā un privātā tīkla atribūtu kombinācija. Piekļuvi hibrīdtīklam var pielāgot, daži dati ir publiski un daži ir ierobežoti. Dragon ķēdes piemērs, ko izmanto pielāgojamos uzņēmuma risinājumos
Mezgli blokķēdē
Mezglus var saukt par atsevišķām ierīcēm vai datoriem, kas ir daļa no blokķēdes tīkla un ievēro protokolus. Mezgli ir neizbēgama Blockchain sastāvdaļa, jo tie uztur publiskās virsgrāmatas kopiju un piedalās vienprātības mehānismos.
Mezglu veidi:
Pilni mezgli: Pilni mezgli ir ierīces, kas uztur pilnīgu blokķēdes kopiju. Šiem mezgliem ir izšķiroša nozīme darījumu bloku validēšanā un blokķēdes drošības integritātes nodrošināšanā. Tie tiek uzskatīti par drošiem un uzticamiem mezgliem.
Vieglie mezgli: Gaismas mezgli tikai saglabā bloka galveni, kas ir blokķēdes datu apakškopa. Vieglie mezgli ir atkarīgi no pilna apjoma mezgliem darījuma verifikācijai un apstiprināšanai.
Ieguves mezgli: šie mezgli piedalās tīklā, risinot kriptogrāfijas mīklas, kas pazīstamas arī kā ieguve. Ieguves mezgli nodrošina tīkla drošību, apstiprinot darījumus, kā arī palīdz uzturēt drošību, izmantojot darba apliecinājumu (PoW).
Galvenie mezgli: galvenie mezgli veic īpašus uzdevumus, piemēram, tūlītēju darījumu validāciju vai dalību pārvaldībā. Tas uzlabo blokķēdes funkcionalitāti un stabilitāti. Aprēķinu funkcionalitātes dēļ tai ir nepieciešami milzīgi enerģijas resursi.
Mezglu iestatīšana un konfigurēšana
Rokasgrāmata dažādu veidu mezglu iestatīšanai:
Pilns mezgls:
Instalējiet Blockchain klienta programmatūru, piemēram, Bitcoin Core vai Geth.
Lejupielādējiet ķēdes datus un sinhronizējiet ar tīklu
Konfigurējiet tādus iestatījumus kā krātuve un joslas platums. utt
Gaismas mezgls
Instalējiet klienta programmatūru, piemēram, Electrum for Bitcoin vai MetaMask for Ethereum.
Sinhronizējiet tos ar pilnajiem mezgliem, lai pārbaudītu darījumus
Konfigurējiet optimālai veiktspējai
Kalnrūpniecības mezgls
Instalējiet programmatūru, piemēram, CGminer vai Ethminer
Pievienojieties ieguves baseinam, lai gūtu kolektīvus centienus un atlīdzību
Konfigurējiet, lai iegūtu optimālus rezultātus
Galvenais mezgls
Pirms iestatīšanas pārbaudiet nodrošinājuma prasības
Instalējiet īpašu programmatūru saistībā ar blokķēdi
Konfigurējiet labākai veiktspējai un efektivitātei
Konfigurācijas paraugprakse.
Regulāri atjauniniet programmatūru
Rūpējieties par drošības pasākumiem, ieviešot ugunsmūrus un antivīrusu
Nodrošiniet atbilstošu resursu sadali
Drošības apsvērumi mezgliem.
Datu pārraidei izmantojiet šifrēšanu
Nodrošiniet aizsardzību pret DDos izplatītā pakalpojuma atteikuma uzbrukumiem
Regulāri pārbaudiet drošības parametrus
Tīkla topoloģijas
Tīkla topoloģija ir starpsavienojumu izkārtojums starp tīkla mezgliem. Topoloģija iezīmē un izskaidro, kā ierīces sazinās, pārraida, izplata darījumus un panāk vienprātību. Tīkla efektivitātei, mērogojamībai un drošībai ir nepieciešama atbilstoša topoloģijas izvēle.
Izplatītas topoloģijas, ko izmanto blokķēdes tīklos.
Vienādranga (P2P) topoloģija: šajā topoloģijā katrs mezgls ir tieši savienots, padarot visus mezglus līdzvērtīgus dalībniekus. Šī topoloģija veido decentralizētu tīklu, kurā visi mezgli var iniciēt un apstiprināt transakcijas. Bitcoin izmanto P2P tīkla topoloģiju.
Plusi:
Decentralizēts
Elastīgs
Droši
Mīnusi:
Izplatīšanas kavēšanās ir tieši proporcionāla tīkla izaugsmei
Vairāki savienojumi rada lielu joslas platumu.
Federētā topoloģija: Federētā topoloģija ļauj tikai pilnvarotajām personām piedalīties vienprātībā, un citas var pievienoties šai topoloģijai, bet nevar apstiprināt. Tas ir pazīstams arī kā konsorcija tīkls. Populāri izmanto Ripple
Plusi:
Efektīva un ātra, jo procesā ir mazāk mezglu
Tas ir mērogojams, pateicoties lielākai caurlaidspējai
Kontrolēta piekļuve uzlabo drošību
Mīnusi:
Vairāk centralizēts tādējādi rada uzticības problēmas
Tai ir vajadzīgi spēcīgi pārvaldības mehānismi.
Hibrīda topoloģija
Kā norāda nosaukums, tā ir P2P un federēto topoloģiju kombinācija. Tā atbalsta vairākus slāņus un atļaujas ierīču grupām un uztur decentralizāciju. Dragonchain izmanto hibrīda topoloģiju.
Plusi:
Efektīvs un ātrs, jo tas ir P2P un Federatīvās topoloģijas sajaukums.
Elastīgs un pielāgojams.
Mīnusi:
Sarežģīta projektēšana un realizācija
Līdz noteiktam līmenim var nosliece uz centralizāciju.
Vienprātības mehānismi
Konsensa mehānismi ir protokolu kopums, kas jāievēro tīkla mezgliem, lai vienotos par virsgrāmatas stāvokli. Šie mehānismi tiek izmantoti darījumu apstiprināšanai un autentifikācijai.
Populāri vienprātības algoritmi:
Darba apliecinājums (PoW): Darba apliecinājums ir pazīstams arī kā kalnrūpniecība. Šajā vienprātības mehānismā lietotājiem ir jāatrisina kriptogrāfijas mīklas, kas viņus atalgo. Tas ir konkurss, kurā pirmais, kurš atrisina, iegūst jauno bloku. Šis algoritms izmanto jaukšanu, lai nodrošinātu blokķēdi. PoW mīklu sarežģītība nodrošina blokķēdes drošību un kontrolē jaunu bloku pievienošanas ātrumu.
Likmes pierādījums (PoS): Proof of Stake atlasa pārbaudītājus, pamatojoties uz viņiem piederošo monētu skaitu un likmi kā nodrošinājumu. Atlases process nav atkarīgs tikai no likmes, bet arī no tādiem faktoriem kā monētas vecums un nejaušība. Lai pievienotu jaunu bloku, tiek izvēlēti pārbaudītāji, kuriem ir viszemākā jaucējvērtība un lielākā likmes summa. PoS ir energoefektīvāks nekā PoW. Šis mehānisms ir ieviests Ethereum 2.0.
Deleģētais ieguldījuma apliecinājums (DPoS): izmanto delegātus un reputāciju, lai apstiprinātu darījumu. Izmanto EOS.
Praktiskā Bizantijas kļūdu tolerance (PBFT): apstiprināšanai tiek izmantots mezglu balsošanas mehānisms. Tas ir ļoti izturīgs pret krāpšanu un tiek izmantots Hyperledger audumā.
Pilnvarotības apliecinājums (PoA): šis mehānisms validācijai izmanto iepriekš izvēlētas entītijas. Izmanto VeChain.
Mezglu komunikācija un sinhronizācija
Jums noteikti rodas jautājums, kā mezgli sazinās tīklā. Atbilde ir līdzīga tai, ko dara cilvēki, mezgli atklāj citus mezglus, izmantojot tādus protokolus kā Gossip, un pēc tam izplata ziņojumus. Interesanti vai ne?
Mezglu sinhronizācijas process ietver divus posmus, pirmkārt, sākotnējo sinhronizāciju, kurā lejupielādējat un pārbaudāt sinhronizāciju, un notiekošo sinhronizāciju, kas tikai jāatjaunina ar jauniem darījumiem.
Efektīvas un drošas saziņas nodrošināšanai jābūt šādām metodēm:
Optimizētu un efektīvu protokolu izmantošana.
Šifrēt datus
Izmantojiet atlaišanu, lai izvairītos no datu zuduma.
Izaicinājumi un risinājumi mezglu komunikācijā:
Uzlabojiet latentumu, ieviešot ātrdarbīgus savienojumus un protokolus
Nodrošiniet spēcīgu šifrēšanu un DDoS aizsardzību
Nodrošiniet mērogojamo topoloģiju izmantošanu
Blockchain tīklu uzraudzība un uzturēšana
Rīki un metodes blokķēdes tīklu uzraudzībai:
Prometejs
Grafana
Bloku pētnieks
Tīkla veiktspēja ir atkarīga no latentuma, caurlaidspējas, pārrauga mezgla veiktspējas un bloka izveides laika.
Mezglu apkopes prakse.
Regulāri atjauniniet programmatūru
Vienmēr pārbaudiet izmantoto drošības ielāpu.
Kārtējie auditi
Bieži sastopamo problēmu novēršana ir savienojamības un sinhronizācijas problēmas.
Pieejamības un uzticamības nodrošināšana, ieviešot dublēšanu un izmantojot slodzes līdzsvarošanas metodes.
Mērogojamība un veiktspējas optimizācija
Izaicinājumi blokķēdes tīklu mērogošanas jomā
Darījumu caurlaidspēja
Daudzi tīkli saskaras ar zemākas caurlaidspējas problēmu, vienlaikus apstrādājot lielāku darījumu skaitu sekundē. Tradicionālie vienprātības mehānismi var būt lēni un resursietilpīgi.
Uzglabāšana
Vēl viens nozīmīgs izaicinājums ir glabāšana, jo blokķēdei pieaug, palielinās arī datu apjoms, kas ietekmē uzglabāšanas ietilpību un datu izguves efektivitāti.
Stratēģijas tīkla mērogojamības uzlabošanai.
2. slāņa risinājumi:
Zibens tīkls: Bitcoin izmanto šo ārpus ķēdes labojumu, lai nodrošinātu ātrākus un lētākus pārskaitījumus. Tas nosaka maksājumu ceļus starp lietotājiem. Blokķēde tiek reģistrēta, kad ceļi atveras vai aizveras.
Plazma un Rollups: Ethereum svari ar šiem rīkiem. Viņi veic darījumus ārpus ķēdes un sniedz īsu pārskatu galvenajai ķēdei. Tas samazina galvenās blokķēdes darbu.
Dalīšana:
Datu sadalīšana: sadalīšana sadala blokķēdi mazākos, vieglāk pārvaldāmos bitos (shards). Katrs shards nodarbojas ar saviem darījumiem un gudriem darījumiem. Tas atvieglo visa tīkla slodzi.
Paralēlā apstrāde: Shards var vienlaikus risināt darījumus. Tas ievērojami palielina darījumu skaitu, ko tīkls var veikt.
Veiktspējas optimizācijas metodes mezgliem
Optimizējiet datus un krātuvi
Veiciet atzarošanu
Izmantojiet efektīvus konsensa algoritmus
Izmantojiet efektīvu datu bāzes pārvaldības sistēmu.
Nākotnes tendences blokķēdes mērogojamībā
Pēdējā laikā vienprātības mehānismi ir attīstījušies. Ir jauni papildinājumi, piemēram, vēstures pierādījums (PoH), ko izmanto Solana. Ir arī dažādu vienprātību ansambļa adaptācija vienā mehānismā. Ir veikti uzlabojumi 2. slāņa risinājumos, piemēram, stāvokļu ķēdēs un sānu ķēdēs, kā arī sadarbspējas integrācijā
Gadījumu izpēte un praktiskie piemēri
Bitcoin:
Bitcoin balstās uz PoW mehānismu, kuram ir tādas problēmas kā mērogojamība un darījumu caurlaidspēja, tāpēc šīs problēmas risinājums bija Segregated Witness (SegWit), kas samazina darījuma lielumu un palielina bloka jaudu. Lightning Network otrā slāņa risinājuma ieviešana palielina darījumu ātrumu. Šie uzlabojumi bija vērtīgi problēmu risināšanai
Ethereum 2.0 maiņa:
Mērogošanas šķēršļi: Ethereum pirmās PoW sistēmas ātrums bija 15 TPS, līdzīgi kā Bitcoin.
Līdzsvara akts: Ethereum centās līdzsvarot drošību, ātru izaugsmi un mērogojamību.
Likmes apliecinājums (PoS): Ethereum 2.0 maina PoW pret PoS. Šī jaunā metode ietaupa enerģiju un veic vairāk darījumu.
Sadalītās ķēdes: Ethereum 2.0 nodrošina sadalītās ķēdes. Tie ļauj tai vienlaikus veikt daudzus darījumus, ievērojami palielinot tā jaudu.
Secinājums
Mēs varam secināt, ka efektīvam tīklam ir svarīga topoloģijas un tīkla arhitektūras izpratne. Izstrādātājiem kopā ar kodēšanas praksi ir jāpapildina savas zināšanas un nepārtraukti jāapgūst šī domēna atjauninājumi. Pareiza šo koncepciju pārzināšana palīdz izstrādātājiem izveidot drošas, efektīvas un mērogojamas blokķēdes lietojumprogrammas, un lietotāji var labāk orientēties blokķēdes domēnā.
Lasiet arī: Master Solidity programmēšanas valoda 5 minūtēs: Ethereum viedo līgumu mugurkauls
