Observación dorada | El sistema de prueba hace que Filecoin sea diferente

El artículo proviene del blog del proyecto Filecoin y describe cómo se planifican y diseñan las pruebas que respaldan la generación de bloques de consenso en el sistema Filecoin. Filecoin es una red de almacenamiento e incentivos. La adquisición de incentivos requiere la provisión de capacidades informáticas y de almacenamiento. Por lo tanto, se debe dar un diseño lógico y seguro a los mineros de nodos antes de que pueda aparecer un sistema de prueba.

Al igual que otras grandes innovaciones tecnológicas, blockchain es la fusión de varias tecnologías comprobadas que hemos usado y en las que confiamos durante décadas. Investigado desde 1970 y desarrollado en la década de 1990, el "mecanismo de consenso" fue originalmente una herramienta para combatir el spam, que permitía a los usuarios de un sistema distribuido llegar a un acuerdo.

Las cadenas de bloques utilizan diferentes sistemas para mantener el consenso. Por ejemplo, el mecanismo de consenso de prueba de trabajo de Bitcoin requiere que los mineros compitan entre sí para resolver problemas matemáticos computacionalmente intensivos para verificar los pagos entre dos personas que intercambian bitcoins. Resolver estos problemas requiere mucha electricidad. Es por eso que escuchas que la red Bitcoin usa más electricidad por año que toda Suiza.

Filecoin se basa en una variante de Prueba de espacio. También está relacionado con la prueba de participación, porque la participación no está garantizada por Token, sino en forma de almacenamiento probado, lo que determina la probabilidad de que los mineros extraigan bloques. Al construir una red de almacenamiento descentralizado, nos propusimos construir una estructura de prueba de concepto en la que el consenso sobre el almacenamiento de datos se logra a través de operaciones sociales generadas. Con el lanzamiento de testnet, presentaremos un nuevo sistema de prueba basado en almacenamiento para el consenso descentralizado.

Cuando se anunció Filecoin en 2017, nos propusimos crear una red de almacenamiento descentralizada basada en un sólido mercado descentralizado. Para formar este mercado, diferenciar las funciones del mercado e incentivar la participación temprana de los mineros, creamos un token criptográfico, que es un subproducto del consenso de Filecoin. El Token se genera sobre la base del trabajo efectivo, es decir, prueba efectiva de replicación y prueba de tiempo y espacio.

Juan Benet de PL compartió la historia de la prueba de construcción de Filecoin en una entrevista reciente en el podcast Zero Knowledge . Aquí hay extractos de esa entrevista:

Filecoin empuja las fronteras de los avances de blockchain de varias maneras diferentes. La prueba de replicación es, en última instancia, un sistema de prueba para verificar que los mineros de almacenamiento realmente son dueños de lo que están almacenando y no están haciendo trampa. En estos sistemas, este es un problema muy complicado: ¿cómo le demuestras a la red que realmente estás almacenando algo y no mintiendo?

Filecoin también está tratando de resolver otros problemas interesantes, incluido el consenso de mayor rendimiento y la interoperabilidad utilizada por Filecoin y la estructura de datos de la cadena direccionable por contenido. Pero, al final del día, se trata de aprovechar todo el almacenamiento no utilizado en el planeta y crear incentivos organizacionales para construir la red de almacenamiento computacional más grande y poderosa y hacer que ese almacenamiento sea menos costoso.

La instalación neta global de cajeros automáticos encriptados mostró un crecimiento negativo por primera vez: Jinse Finance informó que en septiembre, impulsado por la desaceleración económica en los Estados Unidos, 796 cajeros automáticos encriptados fueron retirados de la red global, y las instalaciones netas globales mostraron un crecimiento negativo por primera vez en la historia. Con el tiempo, la cantidad total de cajeros automáticos de Bitcoin instalados se redujo de un máximo histórico de 38 776 cajeros automáticos en agosto a 37 980 en septiembre, según datos de CoinATMRadar. (Cointelegraph) [2022/10/1 22:44:10]

La prueba de replicación de Filecoin es tanto una prueba de almacenamiento como una prueba de espacio, con sutiles diferencias entre las dos (explicadas más adelante). En Filecoin, las unidades de datos se almacenan en los llamados sectores. Puede sellar datos específicos en un sector del disco a través de un proceso de codificación lento y luego enviar una prueba de ello a la cadena de bloques. Sellar es mucho trabajo dedicado a ese certificado en particular. Para que tal prueba sea imposible de falsificar, el trabajo específico debe realizarse utilizando los datos originales almacenados por el cliente en Filecoin, que es diferente del hash digital en la prueba de trabajo de Bitcoin.

Un sistema de prueba es un protocolo criptográfico donde hay un probador y un verificador, el probador probará algo al verificador. Por ejemplo, en la prueba de trabajo, el probador ha realizado algún trabajo o ha pasado algunos ciclos de cálculo. Un ejemplo típico es el hashing de Bitcoin. Otro ejemplo es una función de retraso verificable (VDF), que puede probar que he pagado una cierta cantidad de cómputo en secuencia, lo que indica que he esperado una cierta cantidad de tiempo.

La prueba de almacenamiento son sistemas de prueba simples que prueban que poseo algunos datos. Un ejemplo de prueba de propiedad de los datos es: Puedo demostrarle que tengo datos X, o no revelar datos X, o más sucintamente, cuántos gigabytes son los datos. Luego están las pruebas de recuperabilidad, donde no solo demuestro que tengo X, sino que puedo usar estas pruebas para reconstruir X.

Proof of Space es otro tipo de grupo en el que les puedo asegurar que estoy gastando una cierta cantidad de espacio de almacenamiento. Si me comprometo a almacenar 1 GB y genero un GB aleatorio, se les puede demostrar que estoy almacenando ese GB aleatorio y nada más. Esto hace posible utilizar el espacio de almacenamiento como prueba de trabajo.

La parte interesante es combinar Prueba de espacio con Prueba de propiedad de datos normal, donde quiero que X sea útil, no solo cadenas aleatorias. La parte difícil es crear la prueba de espacio, que también se usa para almacenar datos útiles. Esta es la Prueba de Replicación como una primitiva fundamental en el protocolo criptográfico de la red Filecoin.

Se inventaron otros sistemas de prueba de almacenamiento para crear mejores servicios en la nube confiables porque pueden demostrarle que están haciendo una copia de seguridad de sus datos, pero son completamente inútiles en entornos de nube centralizados convencionales donde la confianza es contractual.

Y ahora, se están utilizando en todo el espacio de descentralización porque esa es la estructura de incentivos que usamos para garantizar cosas que no son un acuerdo legalmente vinculante. También usamos SNARK para probar algunas pruebas prácticas de replicación que producen una gran cantidad de resultados. Queremos hacer muchos desafíos en estas pruebas de replicación, pero agregarlos para que puedan entrar en la cadena de una manera muy pequeña.

Hay varias formas de hacer esto, pero los SNARK son una excelente manera de hacerlo, le brindan una forma de demostrar que hizo la prueba correctamente y luego puede poner la prueba SNARK en cadena. Las partes ahora pueden verificar algunas de las entradas por sí mismas, así como la prueba SNARK real, y saber que la prueba se generó correctamente.

En Prueba de replicación, tomamos una gran cantidad de datos de origen (por ejemplo, 32 GB) y aplicamos una codificación muy lenta para generar estos gráficos en forma de celosía en capas donde los nodos pueden ser segmentos de 32 bytes. Hay un proceso continuo que continuará produciendo un gráfico, hashing para cada nodo a su vez. Debido a la función hash, debe hacerse uno por uno.

Un tipo de gráfico generado es DRG (Depth-Robust-Graph), que se concatena con estos gráficos extendidos y tiene una estructura reticular compleja completa. Finalmente, ahora hemos codificado los datos originales en las llamadas réplicas, es decir, copias enviadas como valores. Si lo desea, puede tomar los mismos datos de origen y codificarlos varias veces, y terminará con varias copias diferentes codificadas de forma única.

Ahora que hemos hecho esto, para demostrar que hemos hecho esta codificación correctamente, podemos hacer la codificación completa dentro de SNARK, lo que sería muy costoso, o podemos probar algún desafío para demostrar que hemos almacenado esto. . Digamos que probamos 1000 desafíos aleatorios a lo largo de la prueba y luego los calculamos dentro del SNARK. Tomamos los datos codificados en la fuente, luego los decodificamos y luego los probamos hasta la raíz con la que estamos comprometidos. Esta es la prueba que queremos sucintamente. Porque de lo contrario, sería una hoja de 32 bytes, y luego toda la cadena de Merkle hasta la raíz, sería una gran cantidad de datos, luego multiplicados por mil. Cientos de KB o MB producen una prueba. Con SNARK, podemos comprimirlo, creo que se puede comprimir a 200B o algo así.

Una gran historia sobre todo este trabajo es lo que llamamos la curva de la montaña rusa de prueba. Con el tiempo, termina creando una tonelada de construcciones diferentes con todos estos parámetros diferentes que sirven a todos estos casos de uso diferentes.

En comparación con las pruebas en Filecoin, esta elección de parámetros es probablemente la razón principal por la que nos tomó tanto tiempo implementar todo esto. Debido a que eliges una construcción, tiene cierta forma y produce artefactos de cierto tamaño, tal vez esté bien, y luego ajustas algunos parámetros como, "Oye, tal vez queremos que los sectores sean un poco más grandes". por lo que algunos otros parámetros deben ser cambiados.

Muy rápidamente, está ingresando a un espacio de parámetros muy grande con muchas variables diferentes, donde puede ajustar una cosa y muchas otras cosas también tienen que cambiar. Con la optimización de una serie de algoritmos, es muy difícil hacer una gestión de la complejidad. Porque muchas de estas construcciones, estos códigos lentos, quieres que sean lo suficientemente lentos para ser útiles para las pruebas, pero lo suficientemente rápidos para que no sean muy costosos. Marcarlo correctamente es un desafío muy difícil y luego lograrlo con una estructura SNARK especial para asegurarse de que puede hacerlo de manera eficiente y concisa.

Todas estas optimizaciones de parámetros son tan extenuantes y difíciles que en realidad tenemos que escribir software para manejar esto. Tenemos un solucionador de restricciones solo para poder manejar problemas de optimización restringidos al elegir estructuras de prueba y parámetros en Filecoin. Tal resultado es sorprendente, otros grupos ahora pueden usar esto para hacer su vida más fácil, pero tuvimos que escribir este código.

Usamos una herramienta llamada Orient en Github, todo de código abierto (ver Orient y Übercalc para los parámetros de Filecoin). Tiene un lenguaje especial en el que define algoritmos específicos y los artefactos que generan, y luego los combina con todas estas variables y parámetros en objetos más grandes.

Luego, puede obtener resultados experimentales, como cuánto tiempo toman ciertas funciones hash, y conectar esos datos en algunos parámetros y determinar cuáles deben ser otros parámetros. Entonces, por ejemplo, en función de esta función hash y el tiempo que lleva dentro o fuera de SNARK, entonces querrá usar esta construcción en particular porque minimiza el tiempo o minimiza la huella en la cadena y todas esas cosas. son calculados por este solucionador.

Hacer tecnología blockchain en este momento es muy difícil debido a la complejidad de la estructura, las primitivas individuales y cómo se entretejen en la cadena y todos los protocolos fuera de la cadena, por lo que necesitamos este software para ayudarnos a escribir el software.

De manera similar a cómo se hacen los chips, los chips se hacen bien hasta que se alcanza cierta densidad, luego se detienen La capacidad de producir chips manualmente. Tienen que empezar a usar software para diseñar el chip. Creo que hemos llegado al punto en el que blockchain es donde estamos construyendo algunos de los edificios que necesitamos software para ayudarnos a diseñar.

No creo que ninguna otra red utilice Prueba de replicación, por lo que crear ese campo es una ventaja para nosotros. Así que eso es un factor diferenciador. También somos la única empresa con esta estructura de mercado variable diseñada para optimizar en función de las estructuras de oferta y demanda, lo que permite a los mineros y clientes razonar juntos sobre los precios y luego realizar transacciones a partir de ellos. Creo que también somos los únicos que tenemos un consenso respaldado por almacenamiento útil. Para otras redes, esto puede ser un consenso respaldado por Proof of Space, pero para nosotros funciona. Estos son los tres mayores diferenciadores de Filecoin.

Luego, una estrecha integración en IPFS a través de libp2p y muchas otras cosas que ya tienen mucho uso en IPFS. Será fácil hacer una copia de seguridad de todos los datos directamente en Filecoin. Vale la pena mencionar que IPFS es una red abierta, y hemos visto que otras redes comienzan a agregar soporte para ella, lo cual también es genial. Por esta razón, se supone que es la capa de separación. "

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