Ezerous
3 years ago
12 changed files with 94 additions and 50 deletions
@ -1,14 +1,18 @@ |
|||||
\section{Blockchain} |
\section{Blockchain} |
||||
|
|
||||
% Παλιό από Drive |
Το blockchain αποτελεί μία διανεμημένη δημόσια σειρά δεδομένων, που διατηρεί έναν αμετάβλητο ως προς το ιστορικό του κατάλογο (immutable ledger) ψηφιακών συναλλαγών (digital transactions) ενός αγαθού (asset), π.χ. ενός νομίσματος (token). Περιγράφηκε για πρώτη φορά το 2008 από ένα άτομο (ή μία ομάδα ανθρώπων) γνωστό ως Satoshi Nakamoto, αποτελώντας τη βάση του κρυπτονομίσματος (cryptocurrency) Bitcoin. |
||||
Πρακτικά το blockchain είναι μία διανεμημένη δημόσια βάση δεδομένων που διατηρεί έναν αμετάβλητο κατάλογο (immutable ledger) ψηφιακών συναλλαγών (digital transactions) ενός νομίσματος (token). Ο κατάλογος αυτός παίρνει τη μορφή μιας αλυσίδας (chain) από blocks συναλλαγών που διαδέχονται το ένα το άλλο. |
%TODO: add [https://bitcoin.org/bitcoin.pdf] |
||||
|
|
||||
Ως προς την κυριότητα επί αυτής, η βάση δεν ελέγχεται από κάποια κεντρική οντότητα, αλλά αναπαράγεται σε όλους τους (πλήρεις) κόμβους (full nodes) που απαρτίζουν συλλογικά το δίκτυο. Με το δικό του κόμβο μπορεί να συμμετάσχει οποιοσδήποτε το επιθυμεί, ωστόσο δεν είναι αναγκαίο για τον χρήστη που θέλει απλά να συναλλαγεί στο δίκτυο να διαθέτει τον κόμβο του (διαθέτει απλά έναν light node). |
Δομικό στοιχείο του blockchain είναι το μπλοκ (block), το οποίο περιέχει μία ομάδα έγκυρων συναλλαγών που έχουν κατακερματιστεί και κωδικοποιηθεί σε ένα δένδρο Merkle, το hash του προηγούμενου μπλοκ και μερικά ακόμα μεταδεδομένα (π.χ. nonce, timestamp). Έτσι, κάθε νέο μπλοκ "δείχνει" στο προηγούμενό του μέσω του hash, επιβεβαιώνοντας την ακεραιότητά του, με τα διαδεχόμενα μπλοκ να σχηματίζουν τελικά μία αλυσίδα, μέχρι το αρχικό μπλοκ, το οποίο είναι γνωστό ως το μπλοκ γένεσης (genesis block).[] |
||||
|
%TODO: add [https://en.wikipedia.org/wiki/Blockchain] |
||||
|
%TODO: add image like https://cdn.hackernoon.com/hn-images/1*qYKsqQ6aV-DgFD0REfcnig.png or https://ethereum.org/static/6f7d50fd4fab9f8abb94b5e610ade7e4/bf8c1/ethereum-blocks.png --- add that this is simplified |
||||
|
|
||||
Η λειτουργία των κόμβων (ενν. full) είναι η επικύρωση των συναλλαγών που επιθυμούν να πραγματοποιήσουν οι χρήστες. Για την επικύρωση, ανταγωνίζονται ο ένας τον άλλον για το ποιος θα λύσει πρώτος ένα σύνθετο αλγοριθμικό πρόβλημα που συσχετίζεται με το εκάστοτε block. Το κίνητρο για τη δαπάνη της επεξεργαστικής ισχύος που απαιτείται για αυτό είναι η ανταμοιβή του κόμβου που θα καταλήξει πρώτος στη λύση του προβλήματος με ένα ποσό από tokens. Ανάλογα με τον αλγόριθμο που έχει προσυμφωνηθεί να χρησιμοποιείται στο εκάστοτε blockchain (Proof of Work, Proof of Stake κτλ.), οι κόμβοι του χαρακτηρίζονται ως miners/stakers/κ.ά. . |
Ως προς την κυριότητα επί αυτού, το blockchain συνήθως* δεν ελέγχεται από κάποια κεντρική οντότητα, αλλά διατηρείται από ένα δημόσιο P2P δίκτυο. Οι κόμβοι (nodes) του δικτύου συμμορφώνονται συλλογικά με ένα πρωτόκολλο συναίνεσης (consensus) για την επικοινωνία και την επικύρωση νέων μπλοκ. Για παράδειγμα, στο Bitcoin, το consensus επιτυγχάνεται μέσω ενός Proof of Work (PoW) αλγορίθμου, όπου οι κόμβοι (miners) ανταγωνίζονται ο ένας τον άλλον για το ποιος θα λύσει πρώτος ένα σύνθετο αλγοριθμικό πρόβλημα που συσχετίζεται με το εκάστοτε block. Αυτός που θα τα καταφέρει επιβραβεύεται για την επεξεργαστική ισχύ που δαπάνησε με ένα ποσό από bitcoin. Εκείνα είναι εν μέρει νέα νομίσματα που κόβονται ή "εξορύσσονται" εκείνη τη στιγμή (όπως ορίζεται από το πρωτόκολλο), αλλά και όσα τέλη (fees) κατέβαλαν οι κόμβοι για να πραγματοποιήσουν τις συναλλαγές του μπλοκ. Αξίζει να σημειωθεί πως δεν είναι αναγκαίο να διαθέτει κανείς ολόκληρο το blockchain (το οποίο είναι ογκώδες) - δηλαδή έναν πλήρη κόμβο - για να επικοινωνήσει με το δίκτυο, αλλά αρκεί ένας light node που απλά αναμεταδίδει την συναλλαγή που επιθυμεί να πραγματοποιήσει ο χρήστης. |
||||
|
|
||||
Έτσι, με το που προκύψει λύση, δημιουργείται ένα νέο block στο οποίο καταγράφονται -μεταξύ άλλων- οι συναλλαγές που πραγματοποιούν οι χρήστες, μια παραπομπή στο προηγούμενο block και η λύση του αλγορίθμου. O κόμβος που επέλυσε πρώτος το πρόβλημα επιβραβεύεται με ένα ποσό νομισμάτων, που απαρτίζεται τόσο από μια προσυμφωνηθείσα ποσότητα νομισμάτων που δημιορυργείται σε κάθε block, όσο και με τα τέλη συναλλαγής (transaction fees) που κατέβαλαν στο δίκτυο οι χρήστες που πραγματοποίησαν τις συναλλαγές. |
Η διευθυνσιοδότηση σε ένα blockchain επιτυγχάνεται αξιοποιώντας την κρυπτογραφία δημόσιου κλειδιού. Το πρωτόκολλο του εκάστοτε blockchain ορίζει έναν αλγόριθμο για την παραγωγή ζευγών κλειδιών (π.χ. ECDSA στο Bitcoin). Το δημόσιο από αυτά ορίζει τη διεύθυνση, ενώ το ιδιωτικό παραμένει μυστικό, υπό την κατοχή του χρήστη. Με αυτό τον τρόπο προκύπτει ένα πρακτικά ανεξάντλητο πλήθος πιθανών έγκυρων δημόσιων διευθύνσεων (π.χ. $2^{160}$ για το Bitcoin), στις οποίες οι χρήστες μπορούν να στέλνουν και να λαμβάνουν ποσά του εκάστοτε κρυπτονομίσματος. Για την αποστολή ενός ποσού, δηλώνουν το fee που επιθυμούν να καταβάλουν και υπογράφουν την επιθυμητή συναλλαγή με το ιδιωτικό τους κλειδί. Η συναλλαγή αναμεταδίδεται στο δίκτυο και παραμένει στο transaction pool μέχρις ότου να γίνει αποδεκτή και να συμπεριληφθεί στο επόμενο block. |
||||
|
|
||||
% TODO: insert diagram |
*Υπάρχουν και κάποιες υλοποιήσεις ιδιωτικών blockchain που, όμως, δε θα μας απασχολήσουν. |
||||
|
|
||||
Η διευθυνσιοδότηση σε ένα blockchain επιτυγχάνεται αξιοποιώντας το PGP. Δηλαδή αποστολείς και παραλήπτες είναι πάντα κάτοχοι των ιδιωτικών κλειδιών κάποιων δημοσίων διευθύνσεων. Ο οποιοσδήποτε μπορεί να παράγει ανά πάσα στιγμή στον υπολογιστή του ένα valid PGP ζεύγος και να λαμβάνει tokens στην παραχθείσα δημόσια διεύθυνση (το πλήθος των έγκυρων δημοσίων διευθύνσεων είναι πρακτικά ανεξάντλητο π.χ. $2^{160}$ για το Bitcoin). |
Από τεχνική σκοπιά, το blockchain μπορεί να θεωρηθεί ως μία μηχανή καταστάσεων βασισμένη σε συναλλαγές (transaction-based state machine). Δηλαδή, ξεκινάει από μία αρχική κατάσταση (genesis state), η οποία τροποποιείται σταδιακά με κάθε block, και περιλαμβάνει ανά πάσα στιγμή τις διευθύνσεις με τα ποσά των νομισμάτων που τις αντιστοιχούν. |
||||
|
|
||||
|
%TODO: add image like ethereum-evm-illustrated page 9 or https://ethereum.org/static/0aeff9bcdfb1f5fd002610b4a5cff197/460fa/ethereum-state-transition.png |
||||
@ -0,0 +1,21 @@ |
|||||
|
\section{Ethereum} |
||||
|
|
||||
|
Το Ethereum είναι ένα δημόσιο blockchain ανοιχτού κώδικα με εγγενές κρυπτονόμισμα το Ether (ETH). Παρέχει μία προγραμματιστική πλατφόρμα με ενσωματωμένη μία Turing-complete γλώσσα προγραμματισμού, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία αποκεντρωμένων εφαρμογών (Decentralized Applications ή DApps) μέσω της χρήσης "έξυπνων συμβολαίων" (smart contracts). |
||||
|
|
||||
|
%TODO: add [https://ethereum.org/en/whitepaper/] |
||||
|
%TODO: add Ethereum logo image |
||||
|
|
||||
|
Με απλά λόγια, τα smart contracts αποτελούν αυτόνομα κομμάτια κώδικα τα οποία είναι αποθηκευμένα στο blockchain και ενεργοποιούνται μέσω συναλλαγών. Μπορούν να διαβάζουν και να γράφουν δεδομένα επί του blockchain, κληρονομώντας ιδιότητες όπως τη διαφάνεια (transparency), την εγκυρότητα (validability) και την αμεταβλητότητα (immutability). |
||||
|
|
||||
|
Ένα παράδειγμα της καθημερινότητας που μπορεί να παρομοιασθεί λειτουργικά με smart contract είναι ο αυτόματος πωλητής %TODO: add [https://publications.hse.ru/mirror/pubs/share/folder/8uijw5g6qm/direct/199179205.pdf] |
||||
|
. Ένας αυτόματος πωλητής ορίζεται ως ένα αυτόνομο μηχάνημα που διανέμει αγαθά ή παρέχει υπηρεσίες όταν εισάγονται σε αυτόν κέρματα ή κάποια ηλεκτρονική πληρωμή. Οι αυτόματοι πωλητές είναι προγραμματισμένοι να εκτελούν συγκεκριμένους κανόνες που θα μπορούσαν να οριστούν σε ένα συμβόλαιο. |
||||
|
|
||||
|
Με όμοιο τρόπο σε ένα smart contract μπορούν να κωδικοποιηθούν αυθαίρετες συναρτήσεις μετάβασης, επιτρέποντας τη δημιουργία ποικίλων αποκεντρωμένων εφαρμογών. Οι εφαρμογές αυτές μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: |
||||
|
\begin{itemize} |
||||
|
\item Οικονομικές εφαρμογές, οι οποίες παρέχοντας στους χρήστες ισχυρότερους τρόπους διαχείρισης και σύναψης συμβάσεων χρησιμοποιώντας τα χρήματά τους. Αυτό περιλαμβάνει υπο-νομίσματα, χρηματοοικονομικά παράγωγα, συμβάσεις αντιστάθμισης κινδύνου, πορτοφόλια αποταμίευσης, διαθήκες, και, τελικά, ακόμη και ορισμένες κατηγορίες συμβάσεων εργασίας πλήρους κλίμακας. |
||||
|
|
||||
|
\item Ημι-οικονομικές εφαρμογές, όπου εμπλέκονται χρήματα, αλλά η λειτουργία τους εμπεριέχει παράλληλα και μία αξιοσημείωτη μη νομισματική πλευρά. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι οι αυτόματες πληρωμές για λύσεις σε υπολογιστικά προβλήματα (βλ. Gitcoin). |
||||
|
|
||||
|
\item Μη οικονομικές εφαρμογές, όπως η αποκεντρωμένη αποθήκευση δεδομένων, συστήματα ταυτότητας (identity) και φήμης (reputation), διαδικτυακές ψηφοφορίες και αποκεντρωμένη διακυβέρνηση. Οι τελευταίες εισάγουν και την έννοια των Αποκεντρωμένων Αυτόνομων Οργανώσεων (Decentralized Autonomous Organizations ή DAOs), οντοτήτων που ενεργούν αυτόνομα, χωρίς την ανάγκη διαμεσολάβησης κάποιας συγκεντρωτικής (centralized) αρχής. |
||||
|
\end{itemize} |
||||
|
%TODO: add [https://ethereum.org/en/whitepaper/] |
||||
@ -1,7 +0,0 @@ |
|||||
\section{Έξυπνα συμβόλαια} |
|
||||
|
|
||||
Smart Contracts |
|
||||
- τι είναι; |
|
||||
- γιατί τα χρειαζόμαστε; ποιο πρόβλημα λύνουν; |
|
||||
- αναφορά στα έξοδα |
|
||||
- πόσα, ποια blockchains υλοποιούν smart contracts; |
|
||||
@ -1,8 +0,0 @@ |
|||||
\section{Αποκεντρωτική αποθήκευση δεδομένων (βάση δεδομένων)} |
|
||||
|
|
||||
Distributed databases |
|
||||
- τι είναι; |
|
||||
- ποιες είναι οι διαφορές από το blockchain; |
|
||||
- γιατί τις χρειαζόμαστε; ποιο πρόβλημα λύνουν; |
|
||||
- πόσες, ποιες υπάρχουν; παραδείγματα/διαφορές |
|
||||
- τεχνική ανάλυση (προτερήματα, drawbacks) |
|
||||
@ -0,0 +1,18 @@ |
|||||
|
\section{IPFS} |
||||
|
|
||||
|
Το IPFS (InterPlanetary File System) είναι \textit{ένα P2P πρωτόκολλο υπερμέσων, σχεδιασμένο για να διατηρήσει και να αυξήσει τη γνώση της ανθρωπότητας κάνοντας το διαδίκτυο αναβαθμίσιμο, ανθεκτικό και πιο ανοιχτό}. %TODO: add [https://ipfs.io/] |
||||
|
Πρακτικά πρόκειται για ένα κατανεμημένο σύστημα για αποθήκευση και πρόσβαση σε αρχεία, ιστότοπους, εφαρμογές και δεδομένα. Το περιεχόμενο είναι προσβάσιμο μέσω ενός δικτύου ομότιμων κόμβων που βρίσκονται οπουδήποτε στον κόσμο, οι οποίοι ενδέχεται να μεταφέρουν πληροφορία, να την αποθηκεύσουν ή και τα δύο. %TODO: add [https://docs.ipfs.io/] |
||||
|
%TODO: add IPFS logo image |
||||
|
|
||||
|
Ο τρόπος λειτουργίας του IPFS βασίζεται στα εξής: |
||||
|
|
||||
|
\begin{itemize} |
||||
|
\item \textbf{Μοναδική ταυτοποίηση μέσω διευθυνσιοδότησης περιεχομένου (content addressing)}. Το περιεχόμενο δεν προσδιορίζεται από την τοποθεσία του (π.χ. https://...), αλλά από το τι περιλαμβάνει. Κάθε κομμάτι περιεχομένου έχει ένα μοναδικό αναγνωριστικό περιεχομένου (Content ID ή CID), το οποίο είναι το hash του. |
||||
|
\item \textbf{Σύνδεση περιεχομένου μέσω κατευθυνόμενων άκυκλων γράφων (Directed Acyclic Graphs ή DAGs)}. Το IPFS αξιοποιεί DAGs (και συγκεκριμένα Merkle DAGs), μίας δομής δεδομένων της οποίας κάθε κόμβος έχει ως μοναδικό αναγνωριστικό το hash του περιεχομένου του (το CID). |
||||
|
%TODO: add https://proto.school/tutorial-assets/T0008L04-complete-dag.svg |
||||
|
\item \textbf{Ανακάλυψη περιεχομένου μέσω κατανεμημένων πινάκων κατακερματισμού (Distributed hash tables ή DHTs)}. Ο DHT είναι ένα κατανεμημένο σύστημα για την αντιστοίχιση κλειδιών σε τιμές. Στο IPFS αποτελεί το θεμελιώδες συστατικό του συστήματος δρομολόγησης περιεχομένου και λειτουργεί ως διασταύρωση μεταξύ καταλόγου και συστήματος πλοήγησης. Πρακτικά πρόκειται για ένα πίνακα που αποθηκεύει ποιος έχει ποια δεδομένα και, μέσω του οποίου, ο χρήστης βρίσκει τον peer που έχει αποθηκευμένο το επιθυμητό περιεχόμενο. |
||||
|
\end{itemize} |
||||
|
|
||||
|
Ο αποκεντρωτικός χαρακτήρας του IPFS δίνει τη δυνατότητα να παρέχεται το περιεχόμενο από πολλούς κόμβους, οι οποίοι βρίσκονται σε διαφορετικές τοποθεσίες και δεν υπάγονται σε κάποια συγκεκριμένη κεντρική αρχή. Με αυτόν τον τρόπο, τα δεδομένα είναι πιο ανθεκτικά τόσο από άποψη διαθεσιμότητας (αν ένας κόμβος αποσυνδεθεί, θα υπάρχει κάποιος άλλος), όσο και από άποψη αντοχής στη λογοκρισία. Μπορεί, επίσης, να ανακτώνται γρηγορότερα, εφόσον τα διαθέτουν κάποιοι κοντινοί peers, πράγμα ιδιαίτερα πολύτιμο εάν για κοινότητες που είναι καλά δικτυωμένες τοπικά αλλά δεν έχουν καλή σύνδεση με το ευρύτερο διαδίκτυο. |
||||
|
|
||||
|
%TODO: add stuff about lack of fees, pinning etc |
||||
@ -1 +0,0 @@ |
|||||
\section{Αποκετροποιημένες εφαρμογές} |
|
||||
@ -0,0 +1,39 @@ |
|||||
|
\section{OrbitDB} |
||||
|
|
||||
|
Η OrbitDB είναι μία P2P βάση δεδομένων. Χρησιμοποιεί το IPFS για την αποθήκευση των δεδομένων και το IPFS Pubsub για τον αυτόματο συγχρονισμό των βάσεων δεδομένων μεταξύ των peers. Είναι μία τελικά συνεπής (eventually consistent) και χρησιμοποιεί CRDTs (Conflict-Free Replicated Data Types) για συγχωνεύσεις βάσεων δεδομένων χωρίς συγκρούσεις, πράγμα που την καθιστά εξαιρετική επιλογή για DApps και offline-first web applications. %TODO add [https://orbitdb.org] and logo |
||||
|
|
||||
|
\underline{\textbf{Stores}}\\ |
||||
|
Η OrbitDB παρέχει διάφορους τύπους βάσεων (stores) για διαφορετικά μοντέλα δεδομένων και περιπτώσεις χρήσης: |
||||
|
|
||||
|
\begin{itemize} |
||||
|
\item log: ένα αμετάβλητο (μόνο για προσάρτηση) ημερολόγιο με ανιχνεύσιμο ιστορικό. |
||||
|
\item feed: ένα μεταβλητό αρχείο καταγραφής με ανιχνεύσιμο ιστορικό, του οποίου οι καταχωρήσεις μπορούν να προστεθούν και να αφαιρεθούν. |
||||
|
\item keyvalue: μία βάση δεδομένων κλειδιών-τιμών. |
||||
|
\item docs: μία βάση δεδομένων εγγράφων στην οποία μπορούν να αρχειοθετηθούν έγγραφα JSON με ένα καθορισμένο κλειδί. |
||||
|
\item counter: μία βάση δεδομένων για καταμέτρηση συμβάντων. |
||||
|
\end{itemize} |
||||
|
|
||||
|
Όλα τα stores υλοποιούνται πάνω στο \texttt{ipfs-log}, μία αμετάβλητη, operation-based CRDT για κατανεμημένα συστήματα, ενώ υπάρχει και η δυνατότητα δημιουργίας προσαρμοσμένων stores ανάλογα με την περίπτωση. |
||||
|
|
||||
|
\underline{\textbf{Address}}\\ |
||||
|
Κάθε βάση δεδομένων λαμβάνει κατά τη δημιουργία της μία διεύθυνση της μορφής: \texttt{/orbitdb/CID/DATABASE\_NAME}, όπου CID είναι το IPFS multihash του μανιφέστου της, ενώ το DATABASE\_NAME είναι το όνομα της βάσης %TODO add [https://github.com/orbitdb/orbit-db/blob/main/GUIDE.md] |
||||
|
. Το μανιφέστο είναι ένα IPFS object που περιέχει πληροφορίες της βάσης όπως το όνομα, τον τύπο και έναν δείκτη στον ελεγκτή πρόσβασης (access controller). |
||||
|
|
||||
|
\underline{\textbf{Identity}}\\ |
||||
|
Κάθε φορά που προστίθεται μία εγγραφή στη βάση υπογράφεται από τον δημιουργό της, ο οποίος προσδιορίζεται από μία ταυτότητα (identity). Το Identity object, πέρα από τον προεπιλεγμένο τρόπο λειτουργίας, μπορεί να προσαρμοστεί έτσι ώστε να συνδέεται με κάποιο εξωτερικό αναγνωριστικό. %TODO add [https://github.com/orbitdb/orbit-db-identity-provider] |
||||
|
Η μορφή του έχει ως εξής: |
||||
|
|
||||
|
\begin{lstlisting}[breaklines=true] |
||||
|
{ |
||||
|
_id: <the ID of the external identity>, |
||||
|
_publicKey: <signing key used to sign OrbitDB entries (auto-generated by OrbitDB)>, |
||||
|
signatures: { |
||||
|
id: <signature of _id signed using _publicKey>, //Allows the owner of _id to prove they own the private key associated with _publicKey |
||||
|
publicKey: <signature of signatures.id + _publicKey using _id> //This links the two ids |
||||
|
}, |
||||
|
type: 'orbitdb' |
||||
|
} |
||||
|
\end{lstlisting} |
||||
|
|
||||
|
\underline{\textbf{Access Control}}\\ |
||||
|
Κατά τη δημιουργία μίας βάσης μπορούν να οριστούν όσοι θα έχουν δικαίωμα να γράψουν σε αυτήν μέσω ενός ελεγκτή πρόσβασης (access controller). Ο ελεγκτής θα περιλαμβάνει τα public keys τους, τα οποία μπορούν να ανακτηθούν από το identity του καθενός. Από προεπιλογή και αν δεν ορίζεται διαφορετικά, δίνεται πρόσβαση εγγραφής μόνο στον δημιουργό της βάσης. |
||||
Binary file not shown.
Loading…
Reference in new issue