Simple Science

Hochmoderne Wissenschaft einfach erklärt

# Computerwissenschaften# Verteiltes, paralleles und Cluster-Computing

GOC-Ledger: Ein neuer Ansatz für das Management digitaler Assets

GOC-Ledger macht das Management von digitalen Assets einfacher, ganz ohne Konsens, und bringt Geschwindigkeit und Kostenersparnis.

― 7 min Lesedauer


GOC-Ledger machtGOC-Ledger machtAsset-Managementeinfacher.Umgang mit digitalen Assets.Schneller, günstiger und flexibler
Inhaltsverzeichnis

GOC-Ledger ist eine neue Möglichkeit, Informationen über Tokens oder digitale Assets zwischen verschiedenen Nutzern zu verwalten, ohne ein kompliziertes System zu brauchen, um Vertrauen zu gewährleisten. Traditionelle Systeme, wie Blockchains, verlangen, dass alle über die Reihenfolge jeder Aktion einverstanden sind, was die Dinge verlangsamen und teurer im Betrieb machen kann. Im Gegensatz dazu verwendet GOC-Ledger einen einfacheren Ansatz, bei dem nicht jeder zu jedem Zeitpunkt synchron sein muss. Diese Methode erlaubt schnellere Updates zu niedrigeren Kosten, während sie trotzdem im Blick hat, was jeder Nutzer ausgeben kann.

Wie Traditionelle Systeme Funktionieren

Bei herkömmlichen Blockchains muss jedes Update, das von Nutzern gemacht wird, durch einen Konsensprozess bestätigt werden. Das bedeutet, bevor ein Token von einem Nutzer zu einem anderen übertragen werden kann, muss jeder über die Reihenfolge dieser Übertragung einverstanden sein. Während dieser Ansatz hilft, Betrug und Verwirrung zu vermeiden, macht er das System auch langsamer und ressourcenintensiver.

Vorteile von Konsensfreien Ledgers

Neuere Entwicklungen haben zu Systemen geführt, die nicht auf Konsensprozesse angewiesen sind. Diese neueren Systeme bieten dennoch zuverlässige Updates für gemeinsame Aufzeichnungen, tun dies aber, ohne dass alle Nutzer jeder einzelnen Änderung zustimmen müssen. Das führt zu:

  • Höherer Geschwindigkeit: Operationen können schneller ablaufen, da keine langen Diskussionen oder Vereinbarungen nötig sind.
  • Geringere Kosten: Diese Systeme benötigen weniger Rechenleistung und Infrastruktur, wodurch sie günstiger zu betreiben sind.

Allerdings brauchen auch bestehende Designs, die keinen Konsens nutzen, eine zuverlässige Kommunikation zwischen den Nutzern, um sicherzustellen, dass alle die gleichen Informationen haben.

Das GOC-Ledger Design

GOC-Ledger führt eine Methode ein, die als zustandsbasierter konfliktfreier replizierter Datentyp (CRDT) bekannt ist, der nur wachsende Zähler verwendet. Einfach ausgedrückt, bedeutet das, jeder Nutzer hat seine eigenen Daten, und Änderungen an diesen Daten passieren so, dass Konflikte vermieden werden. Hier sind zwei wichtige Vorteile dieses Systems:

  1. Einfachheit in der Kommunikation: GOC-Ledger erlaubt es, Updates nur als den neuesten Stand eines Kontos zu versenden, anstatt die gesamte Historie der Änderungen. Das reduziert die Kommunikationslast.

  2. Einfache Nachweisführung der Sicherheit: Die Sicherheit der Kontostände kann problemlos bewiesen werden, ohne die gesamte Historie der Operationen nachverfolgen zu müssen. Das liegt daran, dass die Zähler natürlich zusammenarbeiten, was es einfacher macht, sicherzustellen, dass die Salden korrekt sind.

GOC-Ledger kann auch verschiedene Arten von Anwendungen unterstützen. Einige könnten vorübergehende Überziehungen erlauben, während andere verlangen, dass Konten niemals negativ werden. Diese Flexibilität macht es für verschiedene Anwendungen praktisch.

Funktionieren auf Unzuverlässigen Systemen

Das Design von GOC-Ledger bedeutet, dass es selbst dann funktionieren kann, wenn Teile des Systems ausfallen oder neu gestartet werden müssen. Das ist in vielen realen Situationen praktisch, in denen einige Server oder Geräte möglicherweise abstürzen, aber wieder online kommen können. Während GOC-Ledger nicht darauf ausgelegt ist, böswillige Nutzer zu handhaben, legt es dennoch eine solide Grundlage für zukünftige Arbeiten, um dieses Problem angehen zu können.

Verständnis der Kontostände

Jedes Konto in GOC-Ledger verfolgt die Anzahl der Tokens oder Assets, die ein Nutzer hat. Das System verwendet interne Zähler, um verschiedene Aktionen darzustellen, wie das Erstellen von Tokens, das Übertragen oder das Verbrennen. Diese Zähler steigen nur, was bedeutet, dass die Historie dessen, was passiert ist, einfach gehalten wird.

Wichtige Operationen für Konten

  1. Tokens Erstellen: Nutzer können neue Tokens erstellen, wenn sie autorisiert sind. Das System erhöht den Zähler, der verfolgt, wie viele Tokens erstellt wurden.

  2. Tokens Verbrennen: Nutzer können auch Tokens, die sie besitzen, zerstören. Wenn sie genug Tokens haben, erhöht sich der Zähler für verbrannte Tokens.

  3. Tokens Übertragen: Wenn Tokens an ein anderes Konto gesendet werden, wird diese Aktion getrennt vom Saldo des empfangenden Kontos verfolgt, bis die Übertragung anerkannt wird.

  4. Übertragungen Bestätigen: Das empfangende Konto muss bestätigen, dass es die Tokens erhalten hat. Diese Aktion aktualisiert die relevanten Zähler, sodass beide Konten diese Änderung genau widerspiegeln.

  5. Salden Verfolgen: Der aktuelle Saldo eines Kontos wird berechnet, indem die Zähler, die Tokens hinzufügen, und die Zähler, die Tokens abziehen, berücksichtigt werden.

Sicherstellen von Nicht-Negativen Salden

Für Anwendungen, die negative Salden verhindern müssen, kann GOC-Ledger Regeln aufstellen, die sicherstellen, dass Übertragungen in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden. Dieser Mechanismus verhindert Überziehungen, indem sichergestellt wird, dass ein Konto genügend Tokens hat, bevor eine Übertragung erlaubt wird.

Zusammenführen von Zuständen in GOC-Ledger

Das Design erlaubt es, verschiedene Versionen von Kontoständen zusammenzuführen. Wenn zwei Nutzer ihre Konten separat aktualisieren, kann das System ihre Zustände zu einer einzigen Version kombinieren, die alle Änderungen enthält. Dieser Zusammenführungsprozess ist entscheidend, um sicherzustellen, dass alle Nutzer konsistente Informationen teilen.

Der Zusammenführungsprozess

Wenn zwei Kontostände zusammengeführt werden, umfassen die Regeln, die zu befolgen sind:

  • Identifizieren, welche Updates für jedes Konto stattgefunden haben.
  • Diese Updates so kombinieren, dass alle Änderungen erfasst und Konflikte gelöst werden.

Diese Methode ermöglicht es Replikaten von Konten, sich auf ihren Zustand zu einigen, auch wenn sie separat aktualisiert wurden.

Umgang mit Parallelität

In einem System, in dem Updates gleichzeitig auf verschiedenen Replikaten erfolgen können, ist es wichtig, eine Möglichkeit zu haben, Konsistenz sicherzustellen. GOC-Ledger macht das, indem es gleichzeitige Änderungen erkennt und zusammenführt. Wenn zwei Aktionen zu einem negativen Saldo führen könnten, kann das System dies intelligent verwalten, um Probleme zu vermeiden.

Mögliche Negative Salden

Während GOC-Ledger flexibel gestaltet ist, erkennt es auch, dass negative Salden auftreten können, wenn gleichzeitige Änderungen nicht richtig verwaltet werden. Das System kann klare Regeln definieren, was passiert, wenn Konten negativ werden und wie man mit diesem Szenario umgeht.

Ausbalancieren von Tokens

Das Hauptsicherheitsmerkmal von GOC-Ledger ist, dass Tokens im Umlauf entweder erstellt oder ausgegeben, aber nicht zerstört werden. Das bedeutet, selbst wenn Konten vorübergehend negativ werden, bleibt der Gesamtbetrag im System stabil, solange die Regeln befolgt werden.

Zusammenfassung der GOC-Ledger Funktionen

GOC-Ledger bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber traditionellen Systemen:

  • Schnellere Transaktionen: Nutzer können Tokens senden und empfangen, ohne darauf zu warten, dass andere jeder Aktion zustimmen.
  • Geringere Kosten: Das System benötigt weniger Ressourcen, was es günstiger macht.
  • Flexibilität: Verschiedene Anwendungen können je nach den Anforderungen an die Kontostände entwickelt werden.
  • Einfachheit: Das Design ist unkompliziert, was einfachere Updates und die Verwaltung von Konten ermöglicht.
  • Robustheit: Das System kann Ausfälle und Wiederherstellungen von Nutzerkonten verwalten, ohne Daten zu verlieren.

Zukünftige Richtungen

GOC-Ledger ist kein fertiges Produkt und es gibt Spielraum für Verbesserungen. Zukünftige Arbeiten könnten Folgendes umfassen:

  • Entwicklung von Mechanismen, um mit adversarialen Nutzern und böswilligen Aktionen umzugehen.
  • Implementierung des Designs auf bestehenden verteilten Datenbanken, um die Leistung zu testen.
  • Erforschen von Möglichkeiten, um die Ressourcenerfordernisse weiter zu reduzieren, während ein konsistentes Nutzererlebnis beibehalten wird.

Fazit

GOC-Ledger stellt einen bedeutenden Fortschritt darin dar, wie digitale Tokens und Assets verwaltet werden können. Durch die Vereinfachung der Anforderungen an die Kommunikation und die Beseitigung der Notwendigkeit für ständigen Konsens bietet es eine schnellere, kostengünstigere und flexiblere Möglichkeit, Konten zu verwalten. Mit fortschreitenden Entwicklungen könnte GOC-Ledger die Zukunft des digitalen Asset Managements gestalten und seine Anwendbarkeit in verschiedenen Umgebungen erweitern.

Originalquelle

Titel: GOC-Ledger: State-based Conflict-Free Replicated Ledger from Grow-Only Counters

Zusammenfassung: Conventional blockchains use consensus algorithms that totally order updates across all accounts, which is stronger than necessary to implement a replicated ledger. This makes updates slower and more expensive than necessary. More recent consensus-free replicated ledgers forego consensus algorithms, with significant increase in performance and decrease in infrastructure costs. However, current designs are based around reliable broadcast of update operations to all replicas which require reliable message delivery and reasoning over operation histories to establish convergence and safety. In this paper, we present a replicated ledger as a state-based conflict-free replicated data type (CRDT) based on grow-only counters. This design provides two major benefits: 1) it requires a weaker eventual transitive delivery of the latest state rather than reliable broadcast of all update operations to all replicas; 2) eventual convergence and safety properties can be proven easily without having to reason over operation histories: convergence comes from the composition of grow-only counters, themselves CRDTs, and safety properties can be expressed over the state of counters, locally and globally. In addition, applications that tolerate temporary negative balances require no additional mechanisms and applications that require strictly non-negative balances can be supported by enforcing sequential updates to the same account across replicas. Our design is sufficient when executing on replicas that might crash and recover, as common in deployments in which all replicas are managed by trusted entities. It may also provide a good foundation to explore new mechanisms for tolerating adversarial replicas.

Autoren: Erick Lavoie

Letzte Aktualisierung: 2023-05-26 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2305.16976

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.16976

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

Mehr vom Autor

Ähnliche Artikel