Technical introduction to blockchain on "Digital October blockchain weekend".

1. Под капотом.
Сравнение блокчейн систем
Мешков Дмитрий

2. Structure
● Решаемая проблема
● Транзакционный уровень
● Консенсус
● P2p сеть
● Возможные улучшения

3. Why?

4. Governance
● Код – это закон
● Программисты обладают правом писать закон?
● Можно не принимать изменения, которые внесли
программисты (Ethereum classic)
● Голосования (майнеров, владельцев монет,
мастернод, ...)

5. Problematics
● Double spending
● У Alice есть монета, она создает 2 транзакции:
Alice → Bob и Alice → Charlie.
● Кто получит монету?
● Централизованное решение – кому первому
отправлена транзакция
● В децентрализованном мире определить кому
раньше непросто

6. Transasctions

7. Input-output transactions
● Применяется в Bitcoin, Litecoin, Monero, Dash, ...
● Есть только input и output
● Output можно потратить только полностью

8. Input-output transactions
● Транзакция – это связь между input и output
● ∑inputs >= ∑outputs
● Кроме coinbase транзакции
● У каждого output есть скрипт
● Чтобы потратить output, нужно подать на вход
скрипта такие данные, чтобы получить true
● Большинство скриптов требуют подпись на вход

9. Input-output transactions
● Очень гибкая модель
● Не очень понятная интуитивно
● Большой размер транзакций
● Небольшая пропускная способность
● Микро остатки

10. Account transaction
● Применяется в Ethereum, Waves, Nxt, …
● Аккаунты (публичные ключи) с изменяемым
балансом
● Транзакция – перевод N монет от одного
аккаунта другому
● Транзакции подписанны
● Нужна дополнительная защита от replay
атак

11. Consensus

12. Consensus
● Набор транзакции – это блок
● Связанные в цепочку блоки – это блокчейн
● Косенсус определяет последовательность
блоков в блокчейне
● Какая из двух транзакций (Alice → Bob и
Alice → Charlie) раньше окажется в
блокчейне – та и была раньше

13. Consensus: Proof-of-Work
Row 1 Row 2 Row 3 Row 4
0
2
4
6
8
10
12
Column 1
Column 2
Column 3

14. ● Последовательность блоков
● Дерево блоков
Block 1 Block NGenesis Block N-2 Block N-1 Block NBlock N-3
Block 1 Block NGenesis Block 3 Block 6 Block 9Block 2
Block 4 Block 7
Block 5 Block NBlock 8

15. Consensus: Proof-of-Work
● Вероятность создать блок пропорциональна
вычислительной мощности
● One-CPU-one-vote
● Распределенный timestamp
● Чтобы изменить блок, нужно проделать работу по
созданию всех блоков после него
● Безопасен
● Сжигает ресурсы
● Полезный PoW: primecoin, permacoin

16. Consensus: Proof-of-Stake
● Вероятность создать блок ~ балансу
● Не сжигаются ресурсы
● Подразумевает timestamp
● Нет случайности => griding attacks
● Дешево создавать блоки => History attack
● Nothing-at-stake attack
● Bribe attack

17. Consensus
● Proof-of-Work
● Proof-of-Stake
● Proof-of-Burn
● Proof-of-Space
● Proof-of-Retrievability
● ….
● Hybrid

18. Network layer

19. P2p: eclipse attacks
● Bitcoin: http://ia.cr/2015/263
● Ethereum: https://goo.gl/mQv58v

20. P2p: throughput
● On Scaling Decentralized Blockchains”
http://fc16.ifca.ai/bitcoin/papers/CDE+16.pdf

21. P2p: throughput
● Block size/ X% effective throughput < block interval
● Для сети биткоин (~4000 нод)
● Для маленьких блоков превалирует latency,
минимальное время между блоками для X90% - 12
секунд.
● Для 10 мин. размер блока < 4 Мб для X90% и 36
Мб. для X50%

22. Возможные улучшения

23. Throughput
● Bitcoin: 2-3 tx/s
● Уменьшение размера транзакций
● Lightning
● Bitcoin-NG, Byzcoin
● Sidechains
● Частично централизованные схемы
(DPoS, Byteball, Dash)

24. Privacy
● Bitcoin псевдоанонимен
● Есть анонимные форки – monero, zcache
● Ring signatures, composite signatures,
zk-snark

25. Storage scalability
● SPV nodes
● Rollerchain
(https://arxiv.org/pdf/1603.07926.pdf)
● Authenticated data structures (ia.cr/2016/994)

26. Confirmation delay
● Bitcoin – минимум 10 мин
● Более частые блоки – больше форков
● GHOST – используем блоки форков
● Bitcoin-NG, Byzcoin
● Быстрые подтверждения – больше доверия
(Dash)

27. Controllable
● Для внутренней валюты нужен контроль
● RsCoin - криптоваюта с центробанком
● Изменяемые блокчейны

28. Contacts
● http://www.slideshare.net/DmitryMeshkov
● https://twitter.com/DmitryMeshkov
● dmitry.meshkov@iohk.io