HOPR Basics: Cover Traffic ausgleichen

Das ist die elfte Folge in unserer Serie über die Grundlagen von HOPR. Links zu früheren Folgen findest du am Ende des Artikels.

In der letzten Folge sprachen wir über Cover-Traffic Nodes. Dabei handelt es sich um Nodes, die von der HOPR Association bereitgestellt (und anfänglich auch betrieben) werden, um Cover Traffic durch das HOPR-Netzwerk zu übertragen. Dieser Cover Traffic stellt zum einen sicher, dass alle Nutzer das HOPR-Netzwerk privat nutzen können, und zum anderen dient er dazu, denjenigen, die HOPR-Token einsetzen (auf Englisch “staken”), ein Einkommen zu verschaffen, das über die Gebühren hinausgeht, die sie für die Weiterleitung von Paketen der tatsächlichen Nutzer erhalten.

Die Anbindung des Cover-Traffics an “Staking” löst zum einen viele Probleme, bringt aber auch wieder neue mit sich:

• Cover Traffic darf nicht zu vorhersehbar sein. Er sollte echten Traffic simulieren, wenn das nicht der Fall ist bietet er überhaupt keine Tarnung. Ein ausreichend mächtiger Angreifer könnte beginnen, den Verkehr anhand Muster zu beobachten und als echt oder gefälscht zu kennzeichnen. Eine blosse Priorisierung von Nodes nach ihrem Staking Einsatz wäre völlig vorhersehbar und würde den Zweck verfehlen.
• Das Hauptziel von HOPR ist es, seinen Nutzern Privatsphäre zu bieten. Die Informationen über die Staking Einsätze werden in der Blockchain gespeichert und sind somit öffentlich zugänglich. Wenn die Verbindung zwischen dem Staking Einsatz und dem Erhalt von Belohnungen für den Cover Traffic zu direkt verknüpft ist, wäre es für Angreifer möglich, die Metadaten zu nutzen, um Verbindungen zwischen HOPR-Aktivitäten und realen Identitäten herzustellen.
• Wenn es jedoch keine direkte Verbindung zwischen dem Staking Einsatz und der Menge des empfangenen Cover-Traffics gibt, was ist dann der Sinn des Staking Einsatzes? Wenn ich 10'000 HOPR-Token einsetze und jemand anderes 1'000'000 HOPR-Token, dann sollte der andere doch intuitiv die 100-fache Belohnung erhalten.
• Obwohl es allgemeine Gründe für die Annahme gibt, dass die Höhe des Staking Einsatzes mit der Zuverlässigkeit der Nodes korreliert — z. B. unterstützen Personen, die mehr HOPR-Token besitzen, eher die Ziele des Projekts und verfügen eher über das nötige Vermögen, um qualitativ hochwertige Nodes zu betreiben und zu warten — , ist dies nicht unbedingt der Fall. Obwohl wir in der letzten Folge gelernt haben, dass die Anbindung des Cover-Traffics an die Staking Einsätze es HOPR ermöglicht, das Problem der Reduzierung des Cover-Traffics auf das absolute Minimum zu vermeiden, wollen wir dennoch keine Ressourcen verschwenden, indem wir Cover Traffic an inaktive Nodes senden. Wir wollen auch keine qualitativ hochwertigen Nodes mit niedrigen Staking Einsätzen ausschliessen.

Dieser letzte Punkt hängt mit den allgemeineren Problemen der Zentralisierung und der Gesundheit des Netzwerks zusammen. Auch wenn der Cover Traffic nicht die primäre Art und Weise ist, wie Nodes Daten zur Weiterleitung erhalten — er ist schliesslich nur ein Deckmantel für den eigentlichen Verkehr — , bedeutet das zusätzliche Staking-Element, dass Cover Traffic Nodes eine übergrosse Rolle beim Netzwerk-Routing spielen können. Und während normale HOPR-Nutzer die volle Kontrolle über das Routing ihrer Daten haben, werden in der Realität die meisten Benutzer automatisierte Routing-Strategien verwenden, die wahrscheinlich unverhältnismässig viele Nodes einschliessen, die vom Cover Traffic bevorzugt werden.

Wenn wir die Qualität der Node mit dem Staking Einsatz der Nodes gleichsetzen, dann haben wir das Problem, das wir schon unzählige Male in der Kryptowelt gesehen haben: Zentralisierung um einige wenige sogenannte “Whales” (Personen, mit einem großen prozentualen Teil der sich im Umlauf befindenden Token eines Projekts) herum. Diese Whales würden den gesamten Cover-Traffic über ihre Nodes erhalten, was bedeutet, dass sie die meisten Gelegenheiten bekommen, um zu zeigen, dass ihre Nodes gut sind. Dies würde mit sich bringen, dass reguläre Nutzer diese guten Nodes wählen werden, um ihre echten Daten weiterzuleiten, was die Qualität der guten Nodes weiter erhöht. Es gäbe somit nur sehr wenige Gelegenheiten für andere Nodes, einen Einfluss auf das Netzwerk auszuüben, was dessen Wachstum und Qualitätsnachweis beeinträchtigen würde.

Qualität gegen Quantität

Jede Cover Traffic Node hat eine bestimmte Anzahl von Paketen weiterzuleiten und damit verbundene HOPR-Token in Form von Gebühren aus dem Proof-of-Relay-Mechanismus zu verteilen. Jedes Mal, wenn die Node ein Paket sendet, muss sie eine Route durch das Netzwerk wählen, um es zu senden. Aber basierend auf was soll sie diese wählen? Aus den oben genannten Gründen ist es nicht möglich, einfach die Liste der Staking Einsätze zu verwenden. Normale Nodes verwenden ein Kriterium, das auf der wahrgenommenen Qualität eine Node basiert (Reagiert sie auf Pings? Nimmt sie schnell und zuverlässig am Proof-of-Relay-Verfahren teil, stimmen andere Nodes zu, dass sie zuverlässig ist? Und so weiter und so fort). Dies hat jedoch nichts mit dem Staking Einsatz zu tun und ist daher keine faire Methode zur Verteilung von Belohnungen.

Die Antwort ist, vielleicht nicht überraschend, die Kombination beider Faktoren, um ein Gleichgewicht zu gewährleisten. Wenn jedoch etwas passiert, das die Qualitätsbewertung einer Node drastisch verringert, wird sie von der Kandidatenliste entfernt, bis ihre Qualität wiederhergestellt ist. Eine Node mit 1'000'000 HOPR-Token im Einsatz wird also mit grosser Wahrscheinlichkeit für den Empfang von Cover Traffic ausgewählt, aber wenn diese offline geht oder ein Paket nicht richtig weiterleitet, sind mehrere Zyklen wiederholter Pings und anderer Überprüfungen erforderlich, bevor die Node wieder ausgewählt werden kann.

Der Zufallsfaktor

Schliesslich gibt es einen Zufalls Multiplikator, der genügend Zufälligkeit einbringt, um jeden Versuch zu unterbrechen, Muster in der Verteilung des Cover-Traffics zu bestimmen, aber nicht so viel, dass er die Verbindung zwischen der Höhe des Staking Einsatzes und der Höhe der erhaltenen Belohnung unterbricht. Dies ähnelt dem Mechanismus, der für probabilistische Zahlungen verwendet wird, und in der Tat werden sich diese beiden Zufallsfaktoren überlagern: Da man, um ein Ticket zu erhalten, sowohl den Cover-Traffic als auch die Zufallsfaktoren für das Ticket bewältigen muss, sind die Daten, die schliesslich die Blockchain erreichen, wenn man seine Belohnung einfordert, nicht miteinander verknüpfbar. Natürlich geschieht dies alles so häufig, dass sich die Zufälligkeit aus Sicht eines Node-Runners sehr schnell ausgleicht, was bedeutet, dass niemand leer ausgeht, wenn er einen Node lange genug betreibt.

Kurz gesagt, dieser Gewichtung Ansatz für das Routing stellt sicher, dass eine Node mit einem Einsatz von 1'000'000 HOPR proportional mehr erhält als eine Node mit einem Einsatz von 10'000 HOPR-Token, vorausgesetzt, sie bleibt online und erfüllt weiterhin ihre Arbeit, Datenpakete weiterzuleiten. Die Zufälligkeit stellt also lediglich sicher, dass die Privatsphäre aller Beteiligten gewahrt bleibt, ohne jedoch so zufällig zu sein, dass der Staking Einsatz irrelevant wird.

Dies ist ein schwieriges Gleichgewicht, dass es auszubalancieren gilt. Diese Wichtigkeits-, sowie Qualitätsgewichtung und wie diese sich auf das Routing auswirkt, ist einer der wichtigsten Punkte, die wir in unseren aktuellen Test Netzwerken testen.

Dies ist eine Übersetzung vom Originalartikel “HOPR Basics: Balancing Cover Traffic”. Mehr zu HOPR und dem HOPR Protokoll findet ihr auf hoprnet.org oder auf medium.com/hoprnet

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HOPR Basics Folgen:

Folge 1: Was ist HOPR?
Folge 2: Was sind Metadaten?
Folge 3: Anonymes Weiterleiten
Folge 4: Mixnets
Folge 5: Incentivierungen
Folge 6: Proof of Relay
Folge 7: Tickets und Zahlungskanäle
Folge 8: Probabilistische Zahlungen
Folge 9: Cover Traffic
Folge 10: Cover Traffic Nodes
Folge 11: Cover Traffic ausgleichen