Ripensare l'esecuzione dei contratti smart nella blockchain

La tecnologia blockchain ha cambiato il modo in cui si fanno le Transazioni digitali, permettendo trasparenza e sicurezza senza bisogno di un'autorità centrale. Questa innovazione ha portato anche allo sviluppo di smart contract, che permettono l'Esecuzione automatica degli accordi non appena vengono soddisfatte certe condizioni. Tuttavia, molti dei sistemi blockchain attuali affrontano sfide come velocità di elaborazione lente e ritardi nelle conferme delle transazioni, che possono renderli meno attraenti per applicazioni complesse.

#Il Problema con le Blockchain Attuali

Molti sistemi blockchain esistenti faticano con basse velocità di transazione e alta latenza. Questo principalmente perché ogni nodo nella rete deve raggiungere un Consenso sull'ordine delle transazioni e eseguire l'operazione. Quando molte transazioni avvengono simultaneamente, questo può portare a rallentamenti evidenti, specialmente con operazioni complesse come quelle viste in applicazioni popolari come CryptoKitties. In questo gioco, gli utenti creano e scambiano gatti digitali, ma i processi intricati coinvolti possono intasare la rete.

Per migliorare le Prestazioni di questi sistemi, i ricercatori hanno cercato modi per elaborare le transazioni in modo concorrente. Tuttavia, molti dei metodi proposti portano con sé i propri problemi, come la necessità di una coordinazione estesa tra i nodi e il rischio di blocchi operativi, conosciuti come livelocks.

#Necessità di Esecuzione Migliorata degli Smart Contract

Questa necessità di miglioramento nell'esecuzione degli smart contract guida la ricerca di soluzioni che possano gestire più transazioni contemporaneamente mantenendo il sistema sicuro ed efficiente. Gli approcci attuali per migliorare le prestazioni complicano spesso ulteriormente le cose invece di semplificarle.

L'obiettivo è trovare un equilibrio in cui gli smart contract possano essere eseguiti in parallelo, riducendo i colli di bottiglia causati dai metodi tradizionali. Questo comporta la separazione del processo di consenso dalla fase di esecuzione, permettendo loro di funzionare in modo indipendente. Facendo ciò, il sistema può raggiungere una maggiore capacità e una latenza ridotta.

#Nuovo Approccio per l'Esecuzione degli Smart Contract

Il documento introduce un nuovo metodo per eseguire smart contract in modo efficiente. Questo metodo fa una chiara distinzione tra nodi che raggiungono consenso e nodi che eseguono transazioni.

#Caratteristiche Chiave del Nuovo Paradigma

1. Separazione dei Ruoli: Il sistema proposto divide i ruoli dei nodi in nodi di consenso e nodi di esecuzione. I nodi di consenso si assicurano che le transazioni siano ordinate, mentre i nodi di esecuzione gestiscono l'effettiva elaborazione delle transazioni. Questa divisione permette a entrambi i processi di avvenire simultaneamente senza interferenze.

2. Nessuna Coordinazione Necessaria: Ogni nodo di esecuzione può svolgere i propri compiti in modo indipendente non appena una transazione viene assegnata. Questo minimizza la necessità di coordinazione tra i nodi, riducendo così le possibilità di ritardi e problemi operativi come i livelocks.

3. Scalabilità: Il nuovo metodo richiede solo un numero minore di nodi in ciascun gruppo di esecuzione rispetto ai metodi esistenti, che spesso necessitano di grandi numeri per mantenere un certo livello di sicurezza. Di conseguenza, la dimensione del gruppo può essere ridotta mantenendo comunque il sistema efficace e sicuro.

4. Esecuzione Parallela e Asincrona: Permettendo l'elaborazione simultanea di più transazioni, il sistema può gestire più operazioni senza rallentamenti significativi. Le transazioni semplici possono essere eseguite rapidamente mentre quelle complesse sono gestite senza bloccare quelle più semplici.

#Implementazione del Nuovo Approccio

L'implementazione di questo nuovo metodo può essere fatta in due modi principali:

1. Applicazione ai Sistemi Esistenti: L'approccio può essere integrato in sistemi blockchain consolidati come Ethereum. Questa integrazione può migliorare la capacità di Ethereum per l'esecuzione parallela e asincrona senza richiedere hard fork o cambiamenti significativi nella sua struttura attuale.

2. Sviluppo di una Nuova Blockchain: Si può costruire una nuova blockchain autonoma utilizzando questo paradigma. Questa blockchain utilizzerà un protocollo di consenso avanzato progettato specificamente per questo tipo di modello di esecuzione, garantendo alta capacità e efficienza.

#Caso di Studio: CryptoKitties

Un'applicazione pratica del nuovo metodo di esecuzione può essere vista nel gioco CryptoKitties. Le complessità degli algoritmi genetici sottostanti al gioco spesso portano a ritardi nell'elaborazione delle transazioni. Applicando il nuovo paradigma di esecuzione degli smart contract, l'elaborazione delle transazioni di CryptoKitties potrebbe essere notevolmente migliorata.

In questo contesto, il sistema può gestire l'esecuzione delle transazioni in un modo che consente i calcoli complessi richiesti dal gioco senza influenzare l'elaborazione di transazioni più semplici.

#Vantaggi Rispetto agli Approcci Tradizionali

Il sistema proposto presenta diversi vantaggi rispetto agli approcci tradizionali di sharding nelle blockchain:

1. Prestazioni Migliorate: La separazione del consenso dall'esecuzione porta a una migliore capacità di transazione. La possibilità di elaborare transazioni semplici e complesse simultaneamente significa che gli utenti possono aspettarsi tempi di conferma più rapidi.

2. Prevenzione dei Livelocks: A differenza dei sistemi precedenti che hanno lottato con livelocks, questo nuovo metodo è progettato per evitare completamente tali problemi. Eliminando la necessità di coordinazione tra i nodi, le transazioni possono essere elaborate senza il timore che una transazione blocchi un'altra.

3. Minori Requisiti di Risorse: Poiché il nuovo metodo richiede meno nodi per raggiungere lo stesso livello di sicurezza, c'è meno pressione sulle risorse della rete. Questa efficienza si traduce in risparmi sui costi per utenti e operatori.

#Sfide e Considerazioni

Nonostante i suoi numerosi vantaggi, l'approccio proposto presenta alcune sfide. Per prima cosa, gli sviluppatori devono tenere conto delle dipendenze nei loro smart contract, il che potrebbe richiedere nuove strategie o strumenti per facilitare questo processo. Inoltre, mentre gli incentivi monetari all'interno del sistema possono aiutare a scoraggiare attacchi di tipo denial-of-service, non possono eliminare completamente la possibilità di tali vulnerabilità.

#Direzioni Future

Il lavoro presentato apre strade per ulteriori ricerche e sviluppi. Gli sforzi futuri potrebbero includere:

• Strumenti per lo Sviluppo di Smart Contract: Creare strumenti che semplifichino l'identificazione delle dipendenze per gli sviluppatori di contratti potrebbe semplificare l'adozione del nuovo metodo di esecuzione.

• Ulteriori Test di Prestazioni: La continua valutazione del sistema in vari scenari del mondo reale aiuterà a perfezionare le sue capacità e a migliorare ulteriormente la sua efficienza.

#Conclusione

L'introduzione di un nuovo paradigma per l'esecuzione degli smart contract rappresenta un passo significativo avanti nell'affrontare le sfide affrontate dai sistemi blockchain attuali. Separando efficacemente consenso ed esecuzione, il metodo proposto consente tempi di elaborazione più rapidi, scalabilità migliorata e esperienze utente potenziate.

Man mano che la tecnologia blockchain continua ad evolversi, soluzioni come questa giocheranno un ruolo fondamentale nell'avanzare le sue applicazioni e nel garantire un'adozione più ampia in vari settori.