Задержанное Доказательство работы (dPoW): Расширенная безопасность для Блокчейн-сетей

Понимание основ dPoW

Отложенное доказательство работы (dPoW) представляет собой инновационный механизм безопасности, разработанный проектом Komodo. Он функционирует как усовершенствованная версия традиционного алгоритма доказательства работы (PoW), стратегически используя значительную вычислительную мощность Bitcoin для усиления безопасности сети. Через реализацию dPoW разработчики Komodo создали структуру безопасности, которая не только защищает их собственную блокчейн-сеть, но и расширяет эту защиту на любые сторонние сети, которые интегрируются с экосистемой Komodo. Технически dPoW может быть реализован в любом блокчейн-проекте, построенном на модели UTXO, предлагая универсальное решение безопасности для различных архитектур блокчейна.

Техническая реализация и оперативный механизм

Архитектура безопасности dPoW была интегрирована в базовый код Zcash в экосистеме Komodo, обеспечивая двойные преимущества: доказательства с нулевым разглашением для повышения конфиденциальности наряду с улучшенной безопасностью сети благодаря значительной защите хешрейта Bitcoin.

Каждые десять минут система Komodo создает всеобъемлющую снимок своего состояния блокчейна. Этот снимок проходит процесс, называемый нотариализацией, в ходе которого он записывается в блок в сети Bitcoin. Это фактически создает систематическую резервную копию всей экосистемы Komodo, навсегда задокументированную на высокозащищенной инфраструктуре блокчейна Bitcoin.

С технической точки зрения, процесс нотариального заверения выполняется специально назначенными узлами в сети Komodo. Эти нотариальные узлы отвечают за запись хеша блока каждой сети с поддержкой dPoW в блокчейн Komodo. Каждое событие нотариального заверения генерирует транзакцию в блокчейне Komodo, при этом нотариальные узлы используют команду OP_RETURN для записи конкретных данных о хеше блока.

Нотариальные узлы стратегически выбирают хеши блоков, созданные примерно за десять минут до нотариализации. Эта преднамеренная задержка времени обеспечивает соблюдение стандартов действительности блоков по всей сети. Каждая блокчейн-сеть все равно должна независимо достигать консенсуса по отдельным блокам — нотариальные узлы просто записывают хеши ранее добытых и проверенных блоков.

Впоследствии эти нотариальные узлы документируют хэш блока из сети Komodo в блокчейне Bitcoin. Этот процесс аналогично зависит от транзакции Bitcoin, используя команду OP_RETURN для постоянной записи данных в блок Bitcoin.

После завершения нотариализации сети Bitcoin узлы-нотариусы Komodo записывают эту информацию о транзакции обратно в каждую блокчейн, реализующую механизм безопасности dPoW. На этом этапе система обеспечивает неизменяемость — изменения не могут быть внесены в нотариализированный блок или любые блоки, созданные до последней нотариализированной контрольной точки.

Хотя в данный момент используется сеть Bitcoin для максимальной безопасности, механизм dPoW технически способен использовать свойства безопасности или функциональные возможности любой блокчейн-системы на основе UTXO.

Техническое сравнение: PoW против dPoW

Алгоритм Proof of Work (PoW) в первую очередь направлен на обеспечение безопасности сети и предотвращение различных атак, особенно угроз DDoS (Distributed Denial-of-Service). В своей основе PoW представляет собой данные, для создания которых требуются значительные вычислительные ресурсы, но которые можно эффективно проверять—это является краеугольным камнем процесса майнинга.

Майнинг PoW блокчейнов намеренно требует значительных ресурсов и является дорогим. Майнеры должны решать сложные криптографические задачи, чтобы добывать новые блоки, что требует значительной вычислительной мощности с высоким потреблением аппаратного обеспечения и электроэнергии. Процесс майнинга выполняет несколько функций: защиту целостности сети от атак, валидацию законности транзакций и создание новых единиц криптовалюты в качестве вознаграждений за успешные решения задач.

Безопасность блокчейнов PoW напрямую зависит от финансовых инвестиций, необходимых для майнинга, и вычислительной мощности (hash rate), выделенной на операции по майнингу. Однако важно понимать, что уровни безопасности значительно варьируются в зависимости от размера сети — более мелкие блокчейн-сети по своей природе имеют более низкие пороги безопасности, чем более крупные, устоявшиеся сети с более высокими хэш-ставками.

В отличие от PoW, dPoW не функционирует как механизм консенсуса для проверки новых блоков. Вместо этого он работает как слой повышения безопасности, реализованный поверх существующих протоколов консенсуса PoW. Механизм dPoW создает неизменяемые контрольные точки через нотариальное удостоверение, что делает ранее нотариально удостоверенные блоки невозможными для изменения или реорганизации. Это значительно улучшает безопасность блокчейна и устойчивость к атакам на 51% — особенно ценно для небольших сетей с ограниченными хеш-ставками.

С технической точки зрения, dPoW эффективно сбрасывает параметры консенсуса блокчейна каждый раз, когда новый блок проходит нотариализацию. Например, сети PoW обычно работают по принципу "самой длинной цепи". Когда нотариализация подтверждает блок XXX,XX1, правило самой длинной цепи сбрасывается на блоке XXX,XX2. Система категорически отвергает любые цепочки, начинающиеся с блока XXX,XX0 или ранее — независимо от длины цепи — обеспечивая защиту от атак реорганизации блокчейна.

Архитектура безопасности и защита данных

Механизм безопасности dPoW устанавливает надежную систему резервного копирования через частое сохранение состояния блокчейна, обеспечивая быстрые возможности восстановления данных в случае сбоя системы или malicious атаки. Чтобы злоумышленник смог нанести постоянный ущерб сети, защищенной dPoW, ему необходимо одновременно скомпрометировать как оригинальный блокчейн, так и сеть Bitcoin — уничтожив все записанные снимки на блокчейне Bitcoin, что представляет собой чрезвычайно сложную задачу с точки зрения безопасности.

Эта двухуровневая архитектура безопасности предоставляет небольшим блокчейн-проектам доступ к безопасности на уровне Биткойна без необходимости в эквивалентных вычислительных ресурсах, что представляет собой значительный шаг вперед в проектировании безопасности блокчейна. Способность системы создавать неизменяемые контрольные точки эффективно предотвращает манипуляции с историческими транзакциями и атаки на реорганизацию блокчейна, устраняя критические уязвимости в традиционных моделях безопасности блокчейна.

Для технических деталей реализации и спецификаций механизма dPoW доступна полная документация через ресурсы Службы безопасности блокчейна проекта Komodo.