Толкование консенсусного алгоритма MATRIX

Специализированная проектная документация MATRIX рассказывает нам, что основная причина, ведущая к чрезмерному запозданию транзакций в сегодняшних блокчейнах, заключается в том, что передача происходит в сети P2P (peer-to-peer) и не может масштабироваться с увеличением количества узлов. Эта проблема свойственна P2P на основе консенсуса PoW (proof-of-work), поскольку каждая транзакция должна быть транслирована по всей сети. Задержка усиливается, в то время как количество узлов возрастает. Ожидается, что недавно предложенная сеть Lightning network решит эту проблему. Однако это не что иное, как создание частного канала для плательщика, получателя и передачи узлов, чтобы транзакция могла быть завершена после достижения консенсуса. Такой процесс не дает гарантии безопасности, особенно когда канал находится под угрозой атак, потому что это происходит не на блокчейне.

Эффективным решением является введение иерархии в сеть P2P. Основная идея заключается в том, чтобы свести сеть к более мелким каналам (то есть создать иерархию) и выполнить PoW вычисление в сжатой сети с меньшим количеством узлов. Основная идея запатентованного алгоритма MATRIX показана на изображении выше. Иерархия создается распределением случайного процесса кластеризации без централизованного управления. Когда кластеризация завершена, каждый узел будет иметь свой делегат. Выбранные представители образовывают новую сеть, созданную как сеть делегирования, которая имеет регулируемое количество узлов. Затем транзакция транслируется только внутри сети делегирования. PoW назначается узлам делегата, и один из таких узлов может способствовать делению своей работы на более мелкие задания и назначать эти задания для узлов, голосующих за него. Обратите внимание, что кластеризация выполняется повторно. Вероятность выбора узла в качестве делегата пропорциональна его PoS (proof-of-stake) и другим факторам.

Согласно проектной документации MATRIX распределенный случайный процесс кластеризации основывается на консенсусном алгоритме MATRIX следующим образом.

1. Узел определяет, хочет ли он быть присоединен к другому узлу на основе PoS или других факторов.

2. Узел отправляет запрос соседним узлам с просьбой присоединиться к нему в качестве кластера вместе со списком ссылок подтверждающих сертификатов для входа и запроса на внесение депозита. Если другие узлы согласятся присоединиться к кластеру, сертификат будет использоваться для проверки, и они будут отмечены как «присоединенные». Если они не согласятся, они будут отмечены как «конкуренты» и не будут получать информацию из этого кластера.

3. После присоединения к кластеру узел вычисляет возможность сетевого взаимодействия соседних узлов и выбирает группу кандидатов. С помощью случайного метода будет выбран лучший кандидат, и соответствующее сообщение будет распространено на другие узлы.

4. Когда один узел имеет достаточное количество аффилированных узлов, он будет отмечен как «полностью загруженный». Такие узлы будут конкурировать с другими кластерами.

5. Узлы отправят приглашение соседним узлам, прося их присоединиться к ним. Через механизм мультиподписи они вместе генерируют случайное число, которое может быть использовано для инициализации процедуры Марковской цепи. Независимая третья сторона будет судить, кто победит в конкурсе, рассмотрев численные, публичные и частные ключи, опубликованные обеими сторонами, а также результат Марковских вычислений. Обе стороны должны подтвердить результат и поставить на него подпись, который затем публикуется для ведения бухгалтерского учета.

6. Узлы будут продолжать соединяться с другими пока не станут «полностью загруженными» или пока все остальные узлы в соседней области не будут полностью загружены. Затем они будут отмечены как «изолированные».

7. Когда в сети только «полностью загруженные» и «изолированные» узлы, начинается следующий этап поглощения. «Полностью загруженные» будут поглощать только «изолированные» узлы и наоборот.

«Полностью загруженные узлы станут«Супер »узлами или«Изолированными Суперпоглощающими узлами».

Когда будет больше 255 «Супер» узлов или «Изолированных суперпоглощающих» узлов, начинается следующий этап поглощения, и узлы становятся ядерными. Когда количество ядерных узлов превышает общее количество N/128 узлов на предыдущем этапе, процесс поглощения заканчивается. Вышеупомянутая процедура продолжается до тех пор, пока не будет менее 255 кластеров. Затем суперузлы этих кластеров становятся «узлами делегата».

Идея MATRIX о сокращении сети путем внедрения иерархии значительно сократит время ожидания и обеспечит безопасность вредоносных атак.