Wat is finaliteit in blockchain, en waarom doet dat ertoe?

De finaliteit van blockchain begrijpen

Finaliteit in blockchain verwijst naar de onveranderlijke bevestiging van een transactie of een blok transacties.

In conventionele financiële systemen kan een transactie, zodra deze is bevestigd, niet meer ongedaan worden gemaakt. Op dezelfde manier zorgt het bereiken van finaliteit op een blockchain-netwerk ervoor dat een transactie permanent is en niet kan worden gewijzigd nadat deze aan de blockchain is toegevoegd. Om de blockchain veilig en authentiek te laten zijn, is dit concept cruciaal.

Finaliteit wordt bereikt door het gebruik van consensus door het blockchain-netwerk. Verschillende blockchain-netwerken maken gebruik van verschillende consensusalgoritmen, elk met een unieke methode om transacties te valideren en de finaliteit te garanderen, zoals proof-of-work (PoW), proof-of-stake (PoS) of praktische Byzantijnse fouttolerantie.

Soorten finaliteit in blockchain

Finaliteit in blockchain kan probabilistisch, economisch, onmiddellijk, onvoorwaardelijk zijn of gerelateerd zijn aan de gehele staat van de blockchain.

Op de blockchain zijn er verschillende soorten finaliteit, die elk een duidelijke mate van zekerheid en onomkeerbaarheid beschrijven met betrekking tot transacties en blokken. De belangrijkste finaliteitstypen op blockchain zijn als volgt:

Probabilistische finaliteit

Finaliteit is probabilistisch in de meeste blockchain-systemen, vooral die systemen die PoW-consensus gebruiken, zoals Bitcoin. De kans dat een transactie wordt teruggedraaid neemt exponentieel af wanneer blokken bovenop een bevestigde transactie worden geplaatst nadat deze in een blok is opgenomen.

Economische finaliteit

Het economische finaliteitsconcept wordt vaak geassocieerd met PoS-systemen. Een transactie wordt in termen van economische finaliteit als definitief beschouwd als het financieel niet levensvatbaar zou zijn om hierop terug te komen. In PoS zijn validators of knooppunten vereist om een ​​inzet als onderpand te verstrekken, een specifieke hoeveelheid cryptocurrency. Als ze neptransacties goedkeuren, lopen ze het risico hun inzet te verliezen, waardoor het economisch irrationeel wordt om kwaadwillig te handelen.

Onmiddellijke finaliteit

Het Ripple-netwerk biedt vrijwel onmiddellijke finaliteit en zorgt ervoor dat zodra een transactie in het grootboek is vastgelegd, deze onmiddellijk wordt bevestigd en onomkeerbaar is. Transacties worden gevalideerd door 150 validators. Deze validators kunnen mogelijk een plek verdienen in de Unique Node List van Ripple, die uit 35 validators bestaat.

Onvoorwaardelijke finaliteit

Wanneer een transactie wordt bevestigd, wordt deze geacht volledig en onvoorwaardelijk definitief te zijn. In geen geval kan de transactie ongedaan worden gemaakt. Het kan moeilijk zijn om onvoorwaardelijke finaliteit te bereiken en vraagt ​​vaak om een ​​sterke mate van centralisatie of een unieke consensusmethode.

Finaliteit van de staat

In sommige blockchain-systemen verwijst finaliteit naar de volledige staat van de blockchain, niet alleen naar transacties. Een statustransitie (een verandering in de staat van de blockchain, zoals een transactie of de uitvoering van een slim contract) kan niet meer worden gewijzigd of ongedaan worden gemaakt als deze eenmaal is voltooid. Voor toepassingen zoals slimme contracten, waarbij de nauwkeurigheid van de gehele applicatiestatus van cruciaal belang is, is het bereiken van staatsfinaliteit essentieel.

Waarom finaliteit belangrijk is in blockchain

Finaliteit in blockchain biedt de noodzakelijke zekerheid van de geldigheid en duurzaamheid van transacties, waardoor het een fundamenteel concept wordt voor de betrouwbaarheid en functionaliteit van de technologie.

Finaliteit biedt een hoog niveau van veiligheid en vertrouwen in het systeem, wat ervoor zorgt dat een eenmaal bevestigde transactie niet meer kan worden gewijzigd of ongedaan gemaakt. Door te verifiëren dat de transactie legitiem is en op de blockchain is geregistreerd, voorkomt finaliteit het probleem van dubbele uitgaven, waarbij hetzelfde digitale activum meer dan één keer kan worden gebruikt. 

Er kunnen zich bijvoorbeeld dubbele uitgaven voordoen als iemand één Bitcoin (BTC) heeft en deze in twee afzonderlijke transacties naar twee verschillende ontvangers probeert te verzenden. Door de finaliteit te garanderen, voorkomt blockchain-technologie dat dit gebeurt. Zodra een transactie is bevestigd en op de blockchain is vastgelegd, wordt het digitale activum als uitgegeven beschouwd en kan het niet meer voor verdere transacties worden gebruikt.

Finaliteit is cruciaal in de context van slimme contracten. De details van de overeenkomst tussen de koper en de verkoper zijn rechtstreeks ingebed in slimme contracten, die zelfuitvoerende code zijn. Finaliteit garandeert dat de uitkomsten van deze contracten deterministisch en onveranderlijk zijn.

Bovendien is het definitief hoe gedecentraliseerde applicaties (DApps) ervoor zorgen dat hun activiteiten veilig en betrouwbaar zijn. Finaliteit zorgt ervoor dat beslissingen en transacties binnen deze applicaties onveranderlijk en onomkeerbaar zijn. Bovendien ontwikkelt de blockchain vertrouwen onder de gebruikers en leden van het netwerk door transacties definitief te maken. Het vertrouwen van gebruikers in het systeem wordt vergroot doordat ze weten dat transacties onomkeerbaar zijn.

Uitdagingen voor het bereiken van finaliteit in blockchain

Kwesties zoals forking, netwerklatentie, kwetsbaarheden in slimme contracten en 51%-aanvallen voorkomen dat blockchain-transacties definitief worden.

Wanneer de blockchain zich in verschillende paden splitst, vindt forking plaats, waardoor verschillende versies van de transactiegeschiedenis ontstaan. De consensusmethode wordt door deze divergentie op de proef gesteld, wat het lastig maakt om vast te stellen welke versie de legitieme is en de finaliteit vertraagt.

Hard forks kunnen bijvoorbeeld het gevolg zijn van meningsverschillen tussen de gemeenschap of ontwikkelaars over protocolupdates. Totdat de kwestie is opgelost, kunnen verschillende facties PoW-blockchains blijven ondersteunen, wat resulteert in een gebrek aan finaliteit.

Netwerklatentie, of de vertraging in de datacommunicatie tussen knooppunten, maakt de zaken nog ingewikkelder. Trage netwerkverbindingen kunnen fouten in de transactievolgorde en validatie veroorzaken door de verspreiding van transactie-informatie over het blockchain-netwerk te vertragen.

Bovendien kan de kwetsbaarheid van een slim contract resulteren in onverwacht gedrag, waardoor slechte actoren hiervan kunnen profiteren en transacties ongedaan kunnen maken. Op dezelfde manier kan een entiteit die meer dan 50% van de mining-kracht van het netwerk in een PoW-blockchain heeft, in staat zijn om de geschiedenis van de blockchain te veranderen en transacties terug te draaien. Dit ondermijnt de finaliteit en veiligheid.

Als gevolg van deze zorgen komt de integriteit van de blockchain in gevaar, wat de implementatie van sterke consensusalgoritmen en effectieve netwerkprotocollen door ontwikkelaars noodzakelijk maakt om forking- en latentieproblemen te verminderen en de tijdige en veilige finaliteit van transacties te garanderen.

Technieken en consensusalgoritmen om de finaliteit te vergroten

Langere bevestigingsperioden, meerdere validaties en geavanceerde beveiligingsalgoritmen, zoals Algorand's Pure PoS, gedelegeerde PoS (DPoS) en HoneyBadgerBFT, kunnen de finaliteit van blockchain helpen verbeteren.

Eén benadering omvat langere bevestigingstijden, waardoor een groter aantal validaties mogelijk is voordat een transactie als definitief wordt beschouwd. De kans dat de geldigheid van een transactie wordt bevestigd en onomkeerbaar wordt, wordt aanzienlijk vergroot door de tijd die nodig is om consensus te bereiken te verlengen.

Bovendien biedt het gebruik van de techniek van meerdere bevestigingen, waarbij transacties door veel knooppunten of validators worden gecontroleerd, een extra beveiligingslaag, waardoor een bredere consensus wordt gegarandeerd en de kans op fouten of kwaadwillige aanvallen wordt verkleind.

Bovendien hebben innovatieve consensusalgoritmen zoals Algorand's Pure PoS, DPoS en HoneyBadgerBFT de industrie getransformeerd. Algorand gebruikt een PoS-methode in combinatie met een Byzantijns overeenkomstprotocol om een ​​snelle en onomkeerbare finaliteit van transacties te garanderen. 

Door een op reputatie gebaseerd systeem te implementeren waarbij een kleine groep vertrouwde afgevaardigden transacties valideert, verhoogt DPoS de effectiviteit en finaliteit van het netwerk. Op dezelfde manier verbetert het HoneyBadgerBFT-algoritme de finaliteit en veiligheid, zelfs in de aanwezigheid van kwaadaardige knooppunten of netwerkvertragingen, door asynchrone Byzantijnse consensus te bereiken.

Toekomstige trends en ontwikkelingen in het bereiken van een snellere en betrouwbaardere finaliteit

In wezen is een multidisciplinaire strategie die diverse consensustechnieken, geavanceerde encryptie en verbeterde interoperabiliteit omvat noodzakelijk om in de toekomst een snellere en betrouwbaardere finaliteit te bereiken.

De blootstelling aan hybride consensusmodellen is zo'n trend. Deze hybride consensusalgoritmen streven ernaar de schaalbaarheid en prestaties te vergroten en tegelijkertijd een sterke beveiliging te behouden door de voordelen van verschillende consensusalgoritmen te combineren. Projecten hebben geëxperimenteerd met het integreren van PoS-methoden, omdat deze aanzienlijk minder energie verbruiken dan PoW-technieken en de bevestigingstijden versnellen.

Bovendien is er een groeiende belangstelling voor geavanceerde cryptografische methoden zoals zero-knowledge (ZK) proofs en innovatieve technologieën, zoals sharding. Zero-knowledge proofs verbeteren de efficiëntie en privacy doordat partijen transacties kunnen valideren zonder privé-informatie vrij te geven. Sharding, een methode om de blockchain in kleinere, beter beheersbare delen te verdelen, vermindert de rekenlast op knooppunten en versnelt de verwerking van transacties.

De ontwikkeling van quantum computing kan bestaande encryptietechnieken overbodig maken, waardoor de creatie van quantum-resistente algoritmen noodzakelijk wordt. Om de veiligheid en finaliteit van transacties te behouden in het licht van kwantumbedreigingen, onderzoeken blockchain-netwerken actief kwantumbestendige cryptografische oplossingen.

Een ander aandachtsgebied is hoe verschillende blockchains met elkaar omgaan. Door het gebruik van protocollen als Polkadot en Cosmos kunnen transacties tussen netwerken snel en naadloos worden voltooid. Deze interoperabiliteit verbetert de algehele effectiviteit van blockchain-systemen, wat resulteert in een snellere en betrouwbaardere finaliteit.