Компоненти на докторантурата: Блокчейн технология

Тази статия беше публикувана за първи път в блога на д-р Крейг Райт и ние публикувахме отново с разрешението на автора.

S1 – Оперативни определения

Когато изучавате скалируемостта в блокчейн, от съществено значение е да установите ясни оперативни дефиниции, за да осигурите последователно и точно измерване на съответните фактори. И все пак Walch (2017) твърди, че предизвикателствата, причинени от течния и оспорван език около блокчейн технологията, могат да доведат до проблеми. По-конкретно, твърди се, че терминологията, използвана в блокчейн екосистемата, често е неточна, припокриваща се и непоследователна. Освен това различни термини се използват взаимозаменяемо, което допринася за объркването.

Това проучване ще твърди, че тази езикова бариера затруднява регулаторите да разберат и оценят точно технологията, което потенциално води до погрешни решения и непоследователно регулиране в различните юрисдикции. Освен това разработчиците и други хора в индустрията на блокчейн непрекъснато участват в дейности, които надценяват ползите, като същевременно подценяват риска. Както Walch (2020) подчертава в по-късен документ, неясният речник около блокчейн технологията може да улесни привържениците на технологията да преувеличават нейните възможности и ползи, като същевременно омаловажават потенциалните рискове и недостатъци. Тази ситуация се усложнява от интердисциплинарния характер на блокчейн технологията, което може да накара регулаторите да се колебаят да оспорят твърденията на индустрията поради липсата на опит.

Подвеждащи термини, като „пълен възел“, могат да допринесат за недоразумения и погрешни схващания относно функционирането и възможностите на възлите в блокчейн мрежа. Поради това ще бъде от съществено значение да се дефинират тези термини и определения в документа. За разбирането на тези термини е необходимо да се представят някои оперативни дефиниции, които да се вземат предвид:

Пропускателна способност на транзакция: Това се отнася до броя транзакции, които блокчейн мрежата обработва в рамките на даден период от време. От съществено значение е да се определи конкретната единица време (напр. транзакции в секунда, транзакции в минута), за да се измери точно скалируемостта на мрежата.
Време за потвърждение: Представлява времето, необходимо на транзакцията да бъде потвърдена и добавена към блокчейна. Това определение трябва да включва дали се отнася до времето, необходимо за включването на транзакция в блок, или времето за добавяне на определен брой блокове върху блока, съдържащ транзакцията.
Размер на блока: Определя максимално допустимия размер на блок в блокчейна. Това може да се измери в байтове или други подходящи единици. Размерът на блока играе решаваща роля при определяне на мащабируемостта на мрежата, тъй като влияе върху броя транзакции, които могат да бъдат включени във всеки блок.
Латентност на мрежата: Това се отнася до забавянето във времето при разпространението на информация в блокчейн мрежата. Мрежовото забавяне може да повлияе на цялостната производителност и скалируемост на мрежата; следователно трябва да се определя и измерва последователно.
Брой възли: Представлява общия брой активни възли, участващи в блокчейн мрежата. Броят на възлите може значително да повлияе на скалируемостта на мрежата и определянето на точните критерии за определяне на активните възли е от съществено значение.
Механизъм за консенсус: Отнася се до специфичния алгоритъм или протокол, използван от блокчейн мрежата за постигане на консенсус между възлите. Консенсусният механизъм може да повлияе на скалируемостта и неговата оперативна дефиниция трябва да включва подробности за конкретния използван алгоритъм и всички свързани параметри.
Изчислителна мощност: Дефинира възможностите за обработка на отделните възли в блокчейн мрежата. Изчислителната мощност може да повлияе на скоростта, с която транзакциите се валидират и добавят към блокчейна. Следователно оперативната дефиниция трябва да включва конкретната метрика, използвана за измерване на изчислителната мощност, като скорост на хеширане или скорост на обработка.
Показател за мащабируемост: Това обхваща специфичния показател или критерии, използвани за оценка на мащабируемостта на блокчейн мрежата. Това може да бъде пропускателна способност на транзакция, време за потвърждение или друг измерим фактор, определящ способността на мрежата да се справи с увеличен обем на транзакция.

възли

В компютърните науки възелът е фундаментална концепция в различни структури от данни и мрежови системи (Trifa & Khemakhem, 2014). Конкретната дефиниция на възел може да варира в зависимост от контекста, но като цяло възелът се отнася до отделен елемент или обект в рамките на по-голяма структура или мрежа. Съществуват значителни припокривания между определението на термин като възел, както се използва в разширен език, и конкретно поле като блокчейн. Ето няколко стандартни дефиниции на възли в различни области на компютърните науки:

Структури на данни: В структури на данни като свързани списъци, дървета или графики възелът представлява отделен елемент или единица от данни в структурата. Всеки възел обикновено съдържа полезен товар със стойност или данни и една или повече препратки или указатели към други възли в структурата. Възлите са свързани помежду си, за да образуват основната структура, което позволява ефективно съхранение и манипулиране на данни.
Мрежи: В мрежите възел се отнася до всяко устройство или обект, който може да изпраща, получава или препраща данни през мрежа. Това може да включва компютри, сървъри, рутери, комутатори или всяко друго мрежово устройство. Всеки възел в мрежа има уникален адрес или идентификатор и играе роля в предаването и маршрутизирането на пакети данни в мрежата.
Теория на графите: В теорията на графите възелът (наричан още връх) представлява отделен обект или обект в рамките на графика. Графът се състои от набор от възли и ръбове, които свързват двойки възли. Възлите могат да представляват различни обекти, като хора, градове или уеб страници, докато ръбовете обозначават взаимоотношения или връзки между възлите.
Разпределени системи: В разпределените системи възел се отнася до изчислително устройство или сървър, който участва в разпределена мрежа или система. Всеки възел обикновено има свои възможности за обработка, съхранение и комуникационни възможности. Възлите си сътрудничат и комуникират помежду си, за да изпълняват задачи, да споделят данни и да предоставят услуги по децентрализиран начин.

Важно е да се отбележи, че точното определение и характеристики на възел могат да варират в зависимост от конкретното приложение или система, които се обсъждат. Независимо от това, концепцията за възел служи като основен градивен елемент в компютърните науки, позволявайки представяне на данни, организация и манипулиране и улеснявайки комуникацията и координацията в мрежите и разпределените системи.

Раздел 5 от бялата книга за биткойн, озаглавен „Мрежа“, дава информация за оперативните дефиниции на възли в мрежата на биткойн. Ето основните описания, които трябва да имате предвид, когато изучавате възли в блокчейн мрежа, по-специално позовавайки се на концепциите, описани в бялата книга за биткойн (Райт, 2008):

Архивни възли: Архивните възли са компютри или устройства, които поддържат пълно копие на цялата блокова верига. Тези възли не валидират и не проверяват транзакции и блокове. Въпреки че те са погрешно наричани „Пълен възел“, единствената дейност, в която участват, е съхраняването и разпространението на ограничено подмножество от историята на транзакциите. В биткойн мрежата архивните възли се насърчават като поддържащи целостта на блокчейна и участващи в консенсусния механизъм. Въпреки това, единствените възли, които валидират и проверяват транзакциите, са тези, дефинирани в раздел 5 от Бялата книга, наричани още възли за копаене.
Възли за копаене: Възлите за копаене са единствената система, която може правилно да се нарече пълен възел, тъй като участват в процеса на копаене, където се състезават за решаване на интензивни изчислителни пъзели за добавяне на нови блокове към блокчейна. Възлите за копаене валидират транзакции и създават нови блокове, съдържащи валидирани транзакции. Те допринасят с изчислителна мощност на мрежата и са отговорни за осигуряването и разширяването на блокчейна.
Олекотени (SPV) възли: Опростените възли за проверка на плащането (SPV), известни също като олекотени възли, не съхраняват цялата блокова верига, а разчитат на пълни възли за проверка на транзакция. Тези възли поддържат ограничен набор от данни, като обикновено съхраняват само заглавките на блоковете и използват доказателства на Merkle, за да проверят включването на транзакции в конкретни блокове. SPV възлите предоставят по-лека опция за потребители, които не изискват цялата история на транзакциите.
Мрежова свързаност: Това оперативно определение се отнася до способността на възел да се свързва и комуникира с други възли в мрежата. Възлите трябва да установяват и поддържат мрежови връзки за обмен на информация, разпространяване на транзакции и блокове и участие в процеса на консенсус. Мрежовата свързаност може да се измери чрез броя на връзките, които даден възел има, или качеството на неговите връзки.
Участие в консенсус: Това определение обхваща активното участие на възли в консенсусния механизъм на блокчейн мрежата. В биткойн мрежата възлите участват в процеса на консенсус, като следват алгоритъма за доказателство за работа, като допринасят с изчислителна мощност за копаене на нови блокове и валидират транзакции. Нивото на участие може да бъде оценено въз основа на изчислителните ресурси, предназначени за копаене, или честотата на валидиране и разпространение на транзакции.
Разнообразие на възли: Отнася се до разнообразието от типове възли и тяхното разпределение в мрежата. Тази оперативна дефиниция отчита наличието на пълни възли, възли за копаене, SPV възли и други специализирани възли. Разнообразието от възли може да повлияе на децентрализацията и устойчивостта на мрежата, тъй като различните типове възли допринасят за уникални функционалности и помагат за поддържането на разпределена екосистема.

Като вземат предвид тези оперативни дефиниции на възли, изследователите могат точно да опишат и анализират характеристиките, ролите и взаимодействията на възлите в рамките на блокчейн мрежа, особено по отношение на концепциите, изложени в бялата книга за биткойн. В допълнение, тези дефиниции помагат да се разбере архитектурата на възела, динамиката на мрежата и цялостното функциониране на блокчейн системата.

Децентрализация

Baran (1964) обсъжда концепцията за разпределени комуникационни мрежи. В тази работа авторът полага основите на идеята за децентрализирани мрежи, като предлага разпределена мрежова архитектура, която може да издържи на смущения и повреди. Баран представя концепцията за мрежа, състояща се от възли, свързани в мрежеста структура. Тази разпределена или децентрализирана мрежова архитектура има за цел да осигури стабилна и устойчива комуникация, като позволява съобщенията да бъдат маршрутизирани през множество пътища, вместо да се разчита на централен орган или единична точка на повреда.

Като начин за дефиниране на децентрализацията, концепцията, представена за първи път от Baran (1964), установява принципите на децентрализирана мрежа, като се застъпва за излишък, толерантност към грешки и липса на централен контролен възел. Тази работа значително повлия на развитието на децентрализирани системи и формира основата за по-нататъшни изследвания и напредък в областта. Въпреки това, с широко разпространените алтернативни употреби на термина „децентрализация“ (Walch, 2017) и произтичащите от това различни тълкувания, които след това зависят от контекста и специфичните приложения в компютърните науки, става необходимо да се дефинира точно този термин при анализа на блокчейн технологията.

Следователно, докато документът на Баран (1964) е основополагащ в областта на разпределените мрежи, цялостната дефиниция на децентрализацията изисква изследване на по-широк набор от литература и изследвания, когато това се прилага към биткойн. Чрез установяване на ясни оперативни обяснения за тези фактори, изследователите могат да осигурят последователност и сравнимост в своето изследване на скалируемостта в блокчейн мрежа. В допълнение, тези определения ще помогнат при проектирането на експерименти, събирането на данни и точното анализиране на резултатите.

S1 – Допускания, ограничения и разграничения

В този раздел обсъждаме предположенията и ограниченията, свързани с широкомащабния докторски проект, насочен към измерване на централността, взаимосвързаността, свързаността и устойчивостта на биткойн мрежата. Като признаваме тези фактори, ние гарантираме прозрачност и осигуряваме цялостно разбиране на обхвата и потенциалното въздействие на резултатите от изследването.

Предположения

Стабилност на биткойн протокола:

Предполагаме, че основният биткойн протокол и мрежовата архитектура остават относително стабилни през периода на изследване. Въпреки това, всякакви значителни промени или актуализации на протокола могат да повлияят на структурата и показателите на мрежата, като потенциално повлияят на валидността на констатациите.

Предполага се, че има достатъчно данни и информация за биткойн мрежата за анализ. Проектът разчита на достъпни източници на данни, които предоставят подходящи мрежови данни, информация за възли и подробности за свързаността. Наличието и качеството на такива данни обаче може да варира, което потенциално да повлияе на точността и надеждността на изследването.

Точно представяне на топологията на мрежата:

Предполагаме, че избраните методи и инструменти за измерване на централността, взаимосвързаността, свързаността и устойчивостта на мрежата могат точно да представят нейната топология. Анализът приема, че събраните данни ефективно улавят структурата и връзките на мрежата.

Валидност на показателите и методологиите:

Проектът предполага, че избраните показатели и методологии за измерване на централността, взаимосвързаността, свързаността и устойчивостта са подходящи и валидни за оценка на биткойн мрежата. Освен това избраните показатели трябва да са в съответствие с установените теоретични рамки и да демонстрират съответствие с целите на изследването.

Ограничения

Наличност и пълнота на данните:

Едно ограничение е потенциалното ограничение на наличността на данни. Изчерпателните данни в реално време в биткойн мрежата може да не са лесно достъпни. Изследователите може да трябва да разчитат на публично достъпни източници на данни, които може да не обхващат цялата мрежа или да предоставят актуална информация. Това ограничение може да повлияе на изчерпателността и точността на анализа.

Точност на данните и пристрастност на извадката:

Точността и пълнотата на получените данни от различни източници може да варира. Неточните или непълните данни могат да доведат до пристрастност и да повлияят на надеждността на резултатите от изследването. Освен това, изборът на възли за анализ може да въведе отклонение при вземане на проби, потенциално ограничавайки възможността за обобщаване на резултатите за цялата биткойн мрежа.

Не всички мрежови възли може да са видими или известни на изследователите. Например, някои възли могат да изберат да работят частно или да останат скрити, което оказва влияние върху точността на измерванията и анализа. В допълнение, липсата на пълна видимост може да ограничи способността на изследователя да улови характеристиките на цялата мрежа.

Биткойн мрежата е динамична, с възли, които се присъединяват или напускат мрежата, и мрежовите връзки се променят с времето. Изследването заснема конкретна моментна снимка на мрежата и констатациите може да не представят напълно поведението на мрежата за продължителен период от време. Дългосрочната динамика на мрежата може да изисква допълнително проучване за цялостно разбиране.

Изследването може да не взема под внимание или да отчита външни фактори, влияещи върху централността, взаимосвързаността, свързаността и устойчивостта на мрежата. Например регулаторни промени, технологичен напредък или мрежови атаки могат да повлияят на поведението и показателите на мрежата. Тези външни влияния са извън обхвата на настоящото изследване.

Наличието на финансови ресурси може да повлияе на обхвата и мащаба на изследването. Обратно, ограниченията във финансирането биха могли потенциално да ограничат дълбочината и обхвата на анализа на данните, което може да повлияе на обхвата на заключенията, направени от резултатите от изследването.

Ограничения

Съсредоточете се върху биткойн мрежата:

Изследването се фокусира върху биткойн мрежата и нейното централно място, взаимосвързаност, свързаност и устойчивост. Други блокчейн мрежи или криптовалути са извън обхвата на това проучване. Следователно констатациите може да не се прилагат директно към други мрежи или екосистеми.

Проучването е ограничено до определен период от време и анализът улавя състоянието на биткойн мрежата в рамките на този период от време. Следователно динамиката, показателите и характеристиките на мрежата могат да се развиват с течение на времето и резултатите от изследването може да не отразяват бъдещо или историческо поведение на мрежата.

Изследването се фокусира основно върху анализа на биткойн мрежата на протоколния слой. Въпреки че приложният слой на мрежата и свързаните услуги и приложения могат да повлияят на поведението на мрежата, те не са изрично разгледани в това проучване.

Изследването възприема специфични методологии и аналитични техники за измерване на централното място, взаимосвързаността, свързаността и устойчивостта на биткойн мрежата. Алтернативните подходи или методи могат да дадат различни резултати, но те не са изследвани в обхвата на това проучване.

Изследването ограничава разглеждането на външни фактори, влияещи върху характеристиките на биткойн мрежата. Икономическите условия, законовите и регулаторните промени или социалните нагласи към криптовалутите не са пряко засегнати. Тези фактори биха могли потенциално да повлияят на поведението и показателите на мрежата, но са извън обхвата на това проучване.

Докато изследването има за цел да даде представа за характеристиките на биткойн мрежата, констатациите може да не са универсално приложими за всички възли или участници в мрежата. В допълнение, вариациите в конфигурациите на възлите, географското разпределение и оперативните стратегии могат да повлияят на възможността за обобщаване на резултатите от изследването за цялата мрежа.

Ограничен обхват на устойчивост:

Изследването на устойчивостта на мрежата е ограничено до конкретни показатели и индикатори, свързани със способността на мрежата да издържа на прекъсвания или атаки. В резултат на това изследването не оценява изчерпателно всички потенциални заплахи или уязвимости, пред които може да се изправи биткойн мрежата.

Заключение

Очертаните по-горе граници изясняват специфичните граници и обхвата на докторския изследователски проект. Освен това, разпознаването на тези граници позволява по-фокусирано изследване и тълкуване на констатациите в рамките на дефинираните параметри. В изследователски сценарий, при който изследователят се оказва и създателят на оригиналната биткойн система, от съществено значение е да се признае потенциалът за пристрастия поради личните възгледи на изследователя и участието му в развитието на системата.

Интимните познания и гледна точка на изследователя като създател могат да повлияят на тълкуванията и заключенията относно централното място, взаимосвързаността и устойчивостта на биткойн мрежата. Справянето с това пристрастие открито и прозрачно е от решаващо значение, за да се гарантира, че изследването поддържа обективност и строгост. Чрез разкриване на ролята и потенциалните пристрастия, изследователят позволява на читателите и рецензентите да оценят критично резултатите от изследването в контекста на гледната точка на техния създател. Тази прозрачност позволява по-нюансирано разбиране на изследването и насърчава независима проверка и валидиране на резултатите от други изследователи в областта.

Като признаваме предположенията и ограниченията на докторантския проект, ние гарантираме прозрачност и насърчаваме цялостно разбиране на обхвата и потенциалното въздействие на изследването. В допълнение, тези съображения осигуряват основа за тълкуване и контекстуализиране на констатациите и насочване на бъдещи изследвания в тази област.

S1 – Изявление за преход

Това проучване е разработено, за да изследва критично централността на биткойн мрежата, взаимовръзката между мрежовите възли, свързаността и устойчивостта, използвайки количествени и проверими данни, които могат да бъдат независимо рецензирани и валидирани, в съответствие с принципите на научния метод. От съществено значение е да се признае, че биткойн мрежата, тъй като е публична мрежа, може да въведе пристрастия при определянето на конкретни резултати, като поверителност, анонимност и контрастиращите цели на проследимост и непроследимост в рамките на криптовалутния пейзаж. Тези определения често са обект на философски дискусии и различни гледни точки.

Освен това, това проучване признава необходимостта от справяне с предизвикателствата на мащабируемостта в контекста на биткойн като система за парични плащания. Тъй като мрежата се разраства и приемането се увеличава, става изключително важно да се оцени способността на мрежата да обработва по-големи обеми транзакции, като същевременно поддържа основните си принципи на децентрализация, сигурност и ефективност. Чрез анализиране на количествени данни и използване на установени научни методологии, това изследване има за цел да допринесе за разбирането на проблемите с мащабирането в биткойн мрежата и техните последици за нейната дългосрочна жизнеспособност като надеждна платежна система.

S2 – Популация и вземане на проби

Когато се анализира мащабирането и разпределението на възлите на приложение, базирано на блокчейн, включената популация се отнася до цялата мрежа от възли, участващи в мрежата на блокчейн. В блокчейн възлите са отделни компютри или устройства, които поддържат копие на разпределената книга и участват в консенсусния механизъм за валидиране и проверка на транзакции.

Популацията в този контекст включва всички възли в блокчейн мрежата, независимо от тяхното географско местоположение, размер или изчислителна мощност. Всеки възел допринася за цялостната сигурност и децентрализация на мрежата, като поддържа копие на блокчейна и участва в процеса на валидиране. Вземането на проби, от друга страна, включва избиране на подгрупа от възли от популацията за анализ. Извадката има за цел да получи представа за характеристиките, производителността или поведението на цялата мрежа чрез изучаване на представителна подгрупа (Campbell et al., 2020).

Когато анализирате мащабирането в приложение, базирано на блокчейн, вземането на проби може да бъде полезно при изучаване на производителността на мрежата при различни натоварвания на транзакции. Чрез избиране на подмножество от възли и наблюдение на поведението им по време на периоди на висок обем на транзакции, изследователите или разработчиците могат да направят извод за мащабируемостта на цялата мрежа. Този подход позволява по-ефективен анализ, тъй като може да бъде скъпо от изчислителна гледна точка да се анализира цялата популация от възли.

По подобен начин, когато се изследва разпределението на възлите, вземането на проби може да помогне да се разбере географското разпределение, изчислителните възможности или моделите на свързване на възлите в мрежата. Изследователите могат да екстраполират информация за по-широката популация, като изберат извадка от възли и анализират техните атрибути. Важно е да се отбележи, че методологията за вземане на проби трябва да бъде внимателно проектирана, за да се гарантира, че извадката е представителна и избягва пристрастия. Фактори като тип възел (напр. „пълни възли“, възли за копаене), географско местоположение, мрежова свързаност и изчислителна мощност трябва да се вземат предвид при избора на извадката.

В обобщение, популацията, участваща в вземането на проби от приложение, базирано на блокчейн, когато се анализира мащабирането и разпределението на възлите, се отнася до цялата мрежа от възли, участващи в мрежата на блокчейн. Извадката позволява по-ефективен анализ чрез избиране на подмножество от възли, за да получите представа за характеристиките, производителността и поведението на цялата мрежа.

Препратки

Баран, П. (1964). Относно разпределените комуникационни мрежи. Транзакции на IEEE относно комуникациите, 12(1), 1–9. https://doi.org/10.1109/TCOM.1964.1088883

Кембъл, С., Грийнууд, М., Приор, С., Шиърър, Т., Уокем, К., Йънг, С., Байуотърс, Д., & Уокър, К. (2020). Целенасочено вземане на проби: сложно или просто? Примери за изследователски казуси. Journal of Research in Nursing, 25(8), 652–661. https://doi.org/10.1177/1744987120927206

Trifa, Z., & Khemakhem, M. (2014). Възлите на Sybil като стратегия за смекчаване срещу атаката на Sybil. Процедури по компютърни науки, 32, 1135–1140. https://doi.org/10.1016/j.procs.2014.05.544

Walch, A. (2017). Коварният речник на blockchain: още едно предизвикателство за регулаторите. 9.

Walch, A. (2020). Деконструиране на „децентрализацията“: изследване на основната претенция на крипто системите. в Документи.ssrn.com. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3326244

Райт, CS (2008). Биткойн: Peer-to-peer система за електронни пари. SSRN електронен вестник. https://doi.org/10.2139/ssrn.3440802

Гледайте: Blockchain носи социално въздействие на Филипините

Нов в блокчейн? Разгледайте секцията Blockchain за начинаещи на CoinGeek, най-доброто ръководство за ресурси, за да научите повече за blockchain технологията.

Източник: https://coingeek.com/doctoral-study-components-blockchain-technology/