Stellar Consensus Protocol ของ Pi Network คืออะไร?

เครือข่าย Pi's โปรโตคอลดาวฤกษ์ เป็นหัวข้อที่สื่อสิ่งพิมพ์หลายแห่งเคยกล่าวถึงในอดีต อย่างไรก็ตาม ยังมีคนจำนวนมากที่เข้าใจความหมายที่แท้จริงของมันอยู่หรือไม่ โดยที่ผู้บุกเบิกหลายคนมองว่ามันเป็นกลไกฉันทามติของบล็อกเชนในโปรโตคอล? คำตอบสั้นๆ ก็คือ Pi Network ไม่ได้ใช้ระบบฉันทามติแบบใหม่ของตัวเอง 

บล็อกเชนของระบบนี้ใช้เวอร์ชันที่ปรับปรุงแล้วของ Stellar Consensus Protocol (SCP) ซึ่งอิงตามแบบจำลองที่กำหนดไว้อย่างเป็นทางการที่เรียกว่า ข้อตกลงสหพันธรัฐไบเซนไทน์ (FBA)คำตอบที่ยาวกว่าและสำคัญกว่านั้นอยู่ที่ว่า SCP ทำงานอย่างไร เหตุใดจึงแตกต่างจาก proof-of-work และ proof-of-stake และ Pi Network ปรับเปลี่ยนอย่างไรเพื่อรองรับเครือข่ายที่เน้นอุปกรณ์พกพาและขับเคลื่อนด้วยตัวตน

บทความนี้อธิบายเทคโนโลยีตั้งแต่หลักการพื้นฐาน โดยเน้นที่วิธีการบรรลุฉันทามติ สิ่งที่ SCP ให้การรับประกัน และจุดที่การใช้งานของ Pi Network แตกต่างจากการออกแบบดั้งเดิมของ Stellar เช่นเคย เป้าหมายคือการชี้แจงกลไก ไม่ใช่การส่งเสริมผลลัพธ์หรือคาดเดาถึงความสำคัญของมัน Pi Blockchain ในปี 2026 และเกิน

รากฐานของโปรโตคอลฉันทามติดวงดาวและข้อตกลงไบแซนไทน์แบบสหพันธ์

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว กลไกฉันทามติของ Pi Network นั้นใช้ SCP ของบล็อกเชน Stellar ซึ่งเปิดตัวในปี 2015 โดย SCP ได้รับการออกแบบโดยนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เดวิด มาซิแยร์ และนำไปใช้บน เป็นตัวเอก SCP ใช้เครือข่ายที่อาศัยข้อตกลงระหว่างโหนดต่างๆ ซึ่งระบุอย่างชัดเจนว่าใครบ้างที่พวกเขาไว้วางใจ แทนที่จะพึ่งพาการขุดหรือผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

หัวใจสำคัญของ SCP คือ FBA ระบบการทนต่อความผิดพลาดแบบไบแซนไทน์แบบดั้งเดิม เช่น PBFT สมมติว่ามีรายชื่อผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่ตายตัว ซึ่งสมมติฐานนี้จำกัดความเปิดกว้างและทำให้การมีส่วนร่วมทั่วโลกเป็นไปได้ยาก FBA ขจัดข้อกำหนดเรื่องสมาชิกที่ตายตัวออกไป แต่ละโหนดจะเลือกกลุ่มโหนดของตนเองอย่างอิสระ ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยของโหนดอื่นๆ ที่โหนดนั้นพิจารณาว่าเพียงพอที่จะบรรลุข้อตกลง กลุ่มโหนดคือเซตของโหนดที่สมาชิกทุกตัวมีกลุ่มโหนดอย่างน้อยหนึ่งกลุ่มที่อยู่ในเซตนั้นทั้งหมด 

ฉันทามติเกิดขึ้นเมื่อส่วนต่างๆ เหล่านั้นทับซ้อนกันมากพอที่จะก่อให้เกิดกลุ่มเสียงข้างมาก ความปลอดภัยขึ้นอยู่กับการทับซ้อนกันของกลุ่มเสียงข้างมาก ซึ่งหมายความว่ากลุ่มเสียงข้างมากสองกลุ่มใดๆ ก็ตามจะต้องมีโหนดที่ซื่อสัตย์อย่างน้อยหนึ่งโหนดร่วมกัน ความมีชีวิตชีวาขึ้นอยู่กับความสามารถของเครือข่ายในการสร้างกลุ่มเสียงข้างมากได้แม้ว่าบางโหนดจะล้มเหลวก็ตาม

โมเดลนี้เปิดโอกาสให้มีการมีส่วนร่วมอย่างเปิดกว้าง ในขณะเดียวกันก็ยอมรับความผิดพลาดแบบไบแซนไทน์ได้ ในทางปฏิบัติ SCP สามารถจัดการกับพฤติกรรมที่ผิดพลาดใดๆ ก็ได้ ตราบใดที่การตัดกันของควอรัมยังคงอยู่หลังจากที่โหนดที่ผิดพลาดถูกลบออกไปแล้ว

หลักการพื้นฐานของ FBA และ SCP

ข้อตกลงไบแซนไทน์แบบสหพันธ์ (Federated Byzantine Agreement) เป็นการขยายแนวคิดการทนต่อความผิดพลาดแบบไบแซนไทน์แบบดั้งเดิม โดยไม่ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับชุดผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่ตายตัว แต่ละโหนดจะกำหนดความน่าเชื่อถือในระดับท้องถิ่น แทนที่จะสืบทอดมาจากกฎสากล

อย่างแรกคือ การแบ่งควอรัมโหนดแต่ละโหนดจะตัดสินใจเองว่าจะพึ่งพาโหนดใดบ้าง ส่วนต่างๆ เหล่านี้ไม่ได้กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเครือข่าย แต่สะท้อนถึงความไว้วางใจทางสังคม องค์กร หรือการดำเนินงาน

ค้นพบโครงการอันน่าตื่นเต้น...

โครงการอันน่าสัญญา...

(โฆษณา)

บทความต่อ...

ที่สองคือ จุดตัดขององค์ประชุมเพื่อให้โปรโตคอลมีความปลอดภัย กลุ่มเสียงข้างมากทั้งหมดที่สามารถก่อตัวขึ้นได้จะต้องมาบรรจบกัน แม้หลังจากลบโหนดที่ผิดพลาดออกไปแล้วก็ตาม หากการบรรจบกันล้มเหลว เครือข่ายอาจเสี่ยงต่อการตัดสินใจที่ขัดแย้งกัน

ที่สามคือ แนวคิดเกี่ยวกับโหนดที่สมบูรณ์และโหนดที่ปนเปื้อนโหนดที่ยังคงสภาพสมบูรณ์ คือโหนดที่ยังคงทำงานได้อย่างถูกต้องหลังจากที่โหนดที่ชำรุดถูกกำจัดออกไปแล้ว ส่วนโหนดที่เสียหายนั้น ในทางเทคนิคแล้วยังคงทำงานได้ดี แต่ต้องพึ่งพาโหนดที่ชำรุดเพื่อดำเนินการต่อ จึงทำให้ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป

ประการที่สี่คือ ชุดแบบใช้แล้วทิ้งแบบจำลองอย่างเป็นทางการของ SCP กำหนดชุดของโหนดที่สามารถลบออกได้โดยยังคงรักษาการตัดกันของควอรัมและความพร้อมใช้งานไว้ ซึ่งช่วยให้โปรโตคอลสามารถวิเคราะห์ความทนทานต่อความล้มเหลวได้อย่างแม่นยำโดยไม่ต้องมีเกณฑ์ตัวเลขที่ตายตัว

คุณสมบัติเหล่านี้รวมกันทำให้ SCP มีสิ่งที่ผู้พัฒนาเรียกว่าความปลอดภัยสูงสุด การทำงานร่วมกันจะเกิดขึ้นได้เสมอเมื่อเป็นไปได้ในทางทฤษฎีภายใต้สภาวะเครือข่ายแบบอะซิงโครนัส

SCP บรรลุฉันทามติได้อย่างไร

SCP บรรลุข้อตกลงในสองขั้นตอนที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละช่อง โดยที่ช่องแต่ละช่องแทนบล็อกหรือชุดธุรกรรม

ในขั้นตอนการเสนอชื่อ จะเลือกค่าที่เหมาะสม โดยโหนดต่างๆ จะเสนอชื่อชุดธุรกรรมโดยใช้การลงคะแนนแบบรวมศูนย์ เพื่อหลีกเลี่ยงความวุ่นวาย การเสนอชื่อจะได้รับการจัดลำดับความสำคัญโดยใช้ฟังก์ชันแฮชเข้ารหัสลับ เมื่อเวลาผ่านไป โหนดที่ยังคงสภาพสมบูรณ์จะค่อยๆ บรรจบกันที่ค่ารวมเดียวกัน ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นการรวมกันของธุรกรรมที่ถูกต้อง

เมื่อการเสนอชื่อบรรลุผลแล้ว โปรโตคอลจะเข้าสู่ขั้นตอนการลงคะแนนเสียง ในขั้นตอนนี้ โหนดต่างๆ จะลงคะแนนเสียงในบัตรลงคะแนนที่กำหนดไว้เป็นตัวนับและค่า ตัวนับจะเพิ่มขึ้นหากการดำเนินการหยุดชะงัก โหนดต่างๆ จะดำเนินการตามขั้นตอนการเตรียมการ การยืนยัน และการส่งออกค่า ค่าจะถูกส่งออกเมื่อองค์ประชุมยืนยันแล้ว ทำให้การตัดสินใจนั้นถือเป็นที่สิ้นสุด

ข้อความทั้งหมดได้รับการลงนามด้วยกุญแจเข้ารหัสลับ ฟังก์ชันแฮชถูกใช้ทั้งเพื่อจัดลำดับความสำคัญและเพื่อรวมค่าต่างๆ กลไกเหล่านี้ช่วยป้องกันการปลอมแปลงและการโจมตีแบบเล่นซ้ำ

ในเครือข่ายการผลิต SCP โดยทั่วไปจะถึงสถานะสุดท้ายภายใน 3 ถึง 5 วินาที ไม่มีช่วงเวลาการชำระเงินตามหลักความน่าจะเป็นเหมือนใน Proof-of-Work เมื่อค่าถูกส่งออกไปภายนอกแล้ว จะไม่สามารถย้อนกลับได้โดยไม่ละเมิดเงื่อนไข Quorum Intersection

การเปรียบเทียบกับกลไกฉันทามติอื่นๆ

SCP มีความแตกต่างพื้นฐานจาก Proof of Work และ Proof of Stake

หลักฐานของการทำงาน อาศัยพลังการคำนวณและสมมติว่าพลังการแฮชส่วนใหญ่เป็นไปอย่างซื่อสัตย์ ความสมบูรณ์ของผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับความน่าจะเป็น และมีการใช้พลังงานสูง

หลักฐานของสัดส่วนการถือหุ้น ขึ้นอยู่กับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ข้อตกลงขึ้นอยู่กับสมมติฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมที่มีเหตุผลและการกระจายทุน

ในทางตรงกันข้าม SCP อาศัยความสัมพันธ์ด้านความไว้วางใจที่ชัดเจน ไม่สิ้นเปลืองพลังงาน และไม่วัดอิทธิพลด้วยขนาดของส่วนแบ่ง การทนต่อความผิดพลาดจะถูกกำหนดโดยโครงสร้างของกลุ่มเสียงข้างมาก แทนที่จะเป็นการเป็นเจ้าของโทเค็น ทำให้ SCP เหมาะสำหรับเครือข่ายที่ให้ความสำคัญกับความหน่วงต่ำและความแน่นอนในการตัดสินใจ

Pi Network ปรับใช้ SCP อย่างไร

Pi Network ไม่ได้คิดค้นโปรโตคอลฉันทามติใหม่ แต่ปรับใช้ SCP เพื่อรองรับผู้ใช้รายบุคคลจำนวนมาก แทนที่จะเป็นกลุ่มผู้ตรวจสอบความถูกต้องระดับสถาบันขนาดเล็ก โครงการนี้สร้างขึ้นบนโค้ดโอเพนซอร์สของ Stellar ในขณะเดียวกันก็ปรับเปลี่ยนวิธีการสร้างความไว้วางใจและการให้รางวัลแก่การมีส่วนร่วม

การปรับเปลี่ยนที่เห็นได้ชัดที่สุดคือการใช้ "วงกลมความปลอดภัย" ผู้ใช้ควรเพิ่มรายชื่อผู้ติดต่อที่น่าเชื่อถือสามถึงห้าราย วงกลมเหล่านี้จะรวมกันเป็นกราฟความน่าเชื่อถือระดับโลก โหนดต่างๆ จะใช้กราฟนี้เพื่อกำหนดการกำหนดค่าส่วนแบ่งโควรัมของตน

จุดประสงค์คือการสร้างความไว้วางใจบนพื้นฐานของความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์ที่แท้จริง มากกว่าสถาบัน การตรวจสอบตัวตนผ่านกระบวนการรู้จักลูกค้า (Know Your Customer) ช่วยลดการโจมตีแบบซิบิล (Sybil Attack) ในแบบจำลองนี้ ความไว้วางใจเกิดขึ้นจากบุคคลที่ได้รับการยืนยันตัวตนแล้วผ่านทางความสัมพันธ์ทางสังคม

เครือข่าย Pi ยังกำหนดบทบาทของผู้เข้าร่วมหลายบทบาทด้วย ผู้บุกเบิกคือผู้ใช้แอปเป็นประจำที่เช็คอินทุกวัน ผู้สนับสนุนจะเสริมสร้างกราฟความน่าเชื่อถือโดยการเพิ่มรายชื่อผู้ติดต่อ ทูตจะสรรหาผู้ใช้ใหม่ โหนดจะรันซอฟต์แวร์ SCP บนเดสก์ท็อปหรือแล็ปท็อปและมีส่วนร่วมโดยตรงในกระบวนการฉันทามติ บางโหนดทำงานด้วยพอร์ตเปิดและมีความพร้อมใช้งานสูงขึ้น ซึ่งเพิ่มอิทธิพลในการสร้างองค์ประชุม

การขุดใน Pi Network ไม่ใช่การขุดในแบบ Proof-of-Work แต่เป็นกระบวนการแจกจ่ายตามกำหนดเวลาที่ประสานงานโดย SCP โดยรางวัลจะถูกจัดสรรตามบทบาท กิจกรรม เวลาทำงาน และความน่าเชื่อถือที่ได้รับ ไม่มีกลุ่มการขุดและไม่มีการคำนวณแบบแข่งขันกัน

การประมวลผลธุรกรรมและประสิทธิภาพ

การทำธุรกรรมในเครือข่าย Pi จะดำเนินการผ่านแอปพลิเคชันบนมือถือและส่งต่อไปยังโหนดต่างๆ โหนดจะตรวจสอบลายเซ็นและประวัติการทำธุรกรรมก่อนที่จะรวมธุรกรรมเหล่านั้นไว้ในชุดการเสนอชื่อ

ข้อความฉันทามติมีน้ำหนักเบาและแลกเปลี่ยนกันผ่านเครือข่ายมาตรฐาน บล็อกจะถูกสร้างขึ้นประมาณทุกๆ ห้าวินาที เป้าหมายของเครือข่ายในระยะแรกมีตั้งแต่หลายร้อยถึงหลายพันธุรกรรมต่อวินาที ขึ้นอยู่กับการมีส่วนร่วมของโหนดและค่าใช้จ่ายในการส่งข้อความ

ค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมทำหน้าที่เป็นกลไกในการจัดลำดับความสำคัญมากกว่าเป็นแหล่งรายได้ ประสิทธิภาพของโปรโตคอลมาจากการที่ไม่มีการขุดเหรียญและการใช้ขนาดข้อความที่เล็กสำหรับการลงคะแนนแบบรวมศูนย์

ทรัพย์สินและหลักประกันด้านความปลอดภัย

จากมุมมองทางเทคนิค Pi Network สืบทอดการรับประกันความปลอดภัยหลักของ SCP ซึ่งรวมถึงความแน่นอนของผลลัพธ์ ความต้านทานต่อข้อผิดพลาดแบบไบแซนไทน์ภายใต้การตัดกันของโควรัม และความสมบูรณ์ของการเข้ารหัสของข้อความ

ชั้นทางสังคมที่เพิ่มเข้ามานั้นนำมาซึ่งข้อแลกเปลี่ยนใหม่ๆ วงจรความปลอดภัยและกระบวนการ KYC สามารถลดจำนวนบัญชีปลอมได้ แต่ก็สร้างความพึ่งพาต่อระบบการตรวจสอบและโครงสร้างของกราฟความไว้วางใจด้วย หากความไว้วางใจกระจุกตัวมากเกินไป หรือหากผู้ใช้จำนวนมากพึ่งพาโหนดเพียงไม่กี่โหนด การตัดกันของเสียงข้างมากอาจอ่อนแอลงได้

SCP เองไม่จำเป็นต้องอาศัยความไว้วางใจในระดับสากลหรือสม่ำเสมอ ความปลอดภัยของมันขึ้นอยู่กับการเลือกการกำหนดค่าที่ดำเนินการโดยผู้ดำเนินการโหนด ซึ่งทำให้เครือข่ายมีหน้าที่ในการส่งเสริมให้มีส่วนต่างๆ ที่หลากหลายและเชื่อมต่อกันอย่างดี

ข้อจำกัดและข้อวิจารณ์

ข้อวิจารณ์หลายประการเกี่ยวกับการนำกลไกฉันทามติไปใช้ของ Pi Network มุ่งเน้นไปที่เรื่องการกระจายอำนาจและขนาดของระบบ

ในระยะเริ่มต้น โหนดหลักจำนวนจำกัดมีบทบาทสำคัญในการรักษาสมดุลของจำนวนสมาชิกทั้งหมด ทำให้เกิดความรู้สึกว่ามีการควบคุมจากส่วนกลาง แม้ว่าโปรโตคอลพื้นฐานจะสนับสนุนการกระจายอำนาจก็ตาม

ความสามารถในการขยายขนาดเป็นอีกประเด็นที่น่ากังวล เมื่อจำนวนโหนดเพิ่มขึ้น ความซับซ้อนของข้อความก็จะเพิ่มขึ้น SCP ได้รับการพิสูจน์แล้วในการใช้งานจริงบน Stellar แต่การที่ Pi Network เน้นโหนดที่ดำเนินการแยกกัน ทำให้เกิดความผันแปรในเวลาการทำงานและคุณภาพการเชื่อมต่อ

สรุป

การที่ Pi Network ใช้ Stellar Consensus Protocol (SCP) แสดงให้เห็นถึงความพยายามที่จะนำแบบจำลองฉันทามติที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีมาประยุกต์ใช้กับสภาพแวดล้อมที่เน้นตลาดมวลชนและอุปกรณ์พกพา SCP ให้ความรวดเร็วในการยืนยันผลลัพธ์ การใช้พลังงานต่ำ และการรับประกันความปลอดภัยอย่างเป็นทางการผ่านข้อตกลงไบแซนไทน์แบบสหพันธ์ (Federated Byzantine Agreement) Pi Network ขยายกรอบการทำงานนี้โดยการฝังความไว้วางใจทางสังคมและการตรวจสอบตัวตนเข้าไปในการสร้างองค์ประชุมและการแจกจ่ายรางวัล

ผลลัพธ์ที่ได้คือระบบที่ให้ความสำคัญกับการเข้าถึงและการมีส่วนร่วมของมนุษย์ ในขณะเดียวกันก็อาศัยงานวิจัยที่ได้รับการยอมรับแล้ว จุดแข็งและจุดอ่อนของระบบนี้ไม่ได้อยู่ที่การเข้ารหัสที่ยังไม่ได้รับการทดสอบ แต่มาจากตัวเลือกในการกำหนดค่า แรงจูงใจของเครือข่าย และการกำกับดูแล การทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประเมิน Pi Network บนพื้นฐานทางเทคนิคมากกว่าการคาดเดาหรือเรื่องราวทางการตลาด

แหล่งที่มา:

• เอกสารไวท์เปเปอร์ PI 2021: การเปิดใช้งานการขุดบนโทรศัพท์มือถือ
• โปรโตคอลฉันทามติดวงดาวรูปแบบสหพันธ์สำหรับการสร้างฉันทามติในระดับอินเทอร์เน็ต
• เว็บไซต์ Stellarกลไกการพิสูจน์ข้อตกลงของ SCP
• จิตที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ข้อตกลงไบแซนไทน์แบบสหพันธ์คืออะไร