Criptomoneda més eficient que redueix les dades necessàries.

Investigadors del MIT, han desenvolupat una nova cripto-moneda que redueix dràsticament els usuaris de dades que han d'unir-se a la xarxa i verificar les transaccions fins a un 99% en comparació amb les actuals cripto-monedes.

Font: Google

Les cripto-monedes, com el popular Bitcoin, són xarxes integrades al bloc-chain, que és com un llibre financer format en una seqüència de blocs individuals, cadascun dels quals conté dades de les transaccions. Aquestes xarxes estan descentralitzades, és a dir, no hi ha bancs ni organitzacions per gestionar fons ni saldos, de manera que els usuaris s'uneixen per emmagatzemar i verificar les transaccions.

Però la descentralització comporta un problema d'escalabilitat. Per unir-se a una cripto-moneda, els usuaris nous han de descarregar i emmagatzemar totes les dades de la transacció de centenars de milers de blocs individuals. També han d'emmagatzemar aquestes dades per utilitzar el servei i ajudar a verificar les transaccions. Això fa que el procés sigui per alguns, lent o computacionalment poc pràctic.

En un document recentment presentat al Simposi de Xarxes i Sistemes de Seguretat Distribuït, els investigadors del MIT van presentar Vault, una cripto-moneda que permet als usuaris unir-se a la xarxa descarregant només una fracció de les dades totals de la transacció. També incorpora tècniques que eliminen comptes buits que ocupen espai, i permeten verificacions utilitzant només les dades de transaccions més recents que es divideixen i comparteixen a la xarxa, minimitzant els requisits de processament i emmagatzematge de dades d'un usuari individual.

En experiments, Vault va reduir l'ample de banda per unir-se a la seva xarxa en un 99 % en comparació amb Bitcoin i un 90 % en comparació amb Ethereum, que es considera una de les cripto-monedes més eficaces d'avui dia. És important destacar que Vault encara garanteix que tots els nodes validen totes les transaccions, proporcionant una estricta seguretat igual que hi fant les altres cripto-monedes existents.

Font: Google

Cada bloc d'una xarxa de cripto-moneda, conté una marca de temps, la seva ubicació a la cadena de bloqueig i la cadena de números i lletres de longitud fixa, anomenada "hash", bàsicament la identificació del bloc. Cada nou bloc conté el hash del bloc anterior a la cadena de blocs. Blocks in Vault també conté fins a 10,000 transaccions -o 10 MB de dades- que tots els usuaris han de verificar. L'estructura de la cadena de bloqueig i, en particular, de la cadena d'hashes, garanteix que un adversari no pugui piratejar els blocs sense detecció.

Els nous usuaris s'uneixen a xarxes de cripto-monedes, o "bootstrap", mitjançant la descàrrega de totes les dades de transaccions passades per garantir que estiguin segures i actualitzades. Per unir-se a Bitcoin l'any passat, per exemple, un usuari descarregava 500.000 blocs d'uns 150 GB. Els usuaris també han d'emmagatzemar tots els saldos del compte per ajudar a verificar els nous usuaris i garantir que els usuaris disposin de fons suficients per completar les transaccions. Els requisits d'emmagatzematge s'estan convertint en substancials, ja que Bitcoin s'extend més enllà dels 22 milions de comptes.

Els investigadors van construir el seu sistema a la part superior d'una nova moneda digital xarxa anomenada Algorand-inventada per Silvio Micali, el professor Ford d'Enginyeria al MIT, això és segur, descentralitzat i més escalable que altres crypto-monedes.

Amb les cripto-monedes tradicionals, els usuaris competeixen per resoldre equacions que validen blocs, amb els primers es resolen les equacions que reben fons. A mesura que les escales de la xarxa disminueixen els temps de processament de les transaccions, també ho fa. Algorand utilitza un concepte de "prova de participació" per verificar els blocs de forma més eficient i permetre que els nous usuaris s'uneixin millor. Per a cada bloc, es selecciona un "comitè" representatiu de verificació. Els usuaris amb més diners o participació a la xarxa tenen una major probabilitat de ser seleccionats. Per unir-se a la xarxa, els usuaris verifiquen cada certificat, no totes les transaccions.

Font: Media.zenfs.com

Però cada bloc té certa informació clau per validar el certificat immediatament abans d'això, és a dir, els nous usuaris han de començar amb el primer bloc de la cadena, juntament amb el seu certificat, i validar-los de manera seqüencial en funció de la quantitat, cosa que pot trigar molt. Per accelerar les coses, els investigadors donen cada nova informació de verificació del certificat basada en un bloc d'uns pocs centenars o 1.000 blocs darrere d'ell, anomenat "paquet de ruta". Quan un nou usuari s'uneix, coincideixen amb la ruta d'accés d'un primer bloc  amb un bloc de ruta de 1.000 blocs. Aquest panell es pot combinar amb un altre rastreig de 1.000 blocs, i així successivament.

Per reduir els requisits d'emmagatzematge de dades, els investigadors van dissenyar Vault amb un nou esquema "sharding". La tècnica divideix les dades de la transacció en parts o parts més petites que comparteixen a través de la xarxa, de manera que els usuaris individuals només han de processar petites quantitats de dades per verificar les transaccions.

Per implementar la compartició d'una manera segura, Vault utilitza una estructura de dades coneguda i anomenada un arbre binari de Merkle. En els arbres binaris, un únic node superior s'adapta a dos nodes "fills", i aquests dos nodes es divideixen en dos nodes fills, i així successivament.

Font: Uniradioserver

En els arbres de Merkle, el node superior conté un sol hash, anomenat hash arrel. Però l'arbre es construeix des de baix, cap amunt. L'arbre combina a cada parell de fills hashes al llarg de la part inferior per formar el seu hash pare. Es repeteix aquest procés a l'arbre, assignant un node primari de cada parell de nodes secundaris, fins que combina tot en el hash de l'arrel. En crypto-monedes, el node superior conté un hash d'un únic bloc. Cada node inferior conté un hash que significa la informació de saldo d'un compte que conté una transacció al bloc. 

Per verificar qualsevol transacció, la xarxa combina els dos nodes fills per obtenir el hash del node pare. Repeteix aquest procés treballant l'arbre. Si el hash final combinat coincideix amb el hash arrel del bloc, es pot verificar la transacció. Però amb les cripto-monedes tradicionals, els usuaris han d'emmagatzemar tota l'estructura de l'arbre.

Amb Vault, els investigadors divideixen l'arbre de Merkle en separats grups separats d'usuaris. Cada compte d'usuari només emmagatzema els saldos dels comptes en la seva partició assignada, així com els hashes d'arrel. El truc és que tots els usuaris emmagatzemen una capa de nodes que talla tot l'arbre de Merkle. Quan un usuari necessita verificar una transacció des de fora del seu fragment, rastreja un camí cap a aquesta capa comuna. A partir d'aquesta capa comuna, poden determinar el saldo del compte fora del seu fragment, i continuar amb la validació amb normalitat.

Cada fragment de la xarxa s'encarrega d'emmagatzemar una part més petita d'una gran estructura de dades, però aquesta petita part permet als usuaris verificar les transaccions de totes les altres parts de la xarxa.

Font: Massachusetts Institute of Technology