সূচিপত্র
1 ভূমিকা
ব্লকচেইন প্রযুক্তি বিকেন্দ্রীভূত বিশ্বাস এবং অপরিবর্তনীয় রেকর্ডের প্রতিশ্রুতির মাধ্যমে বিতরণিত সিস্টেমে বিপ্লব ঘটিয়েছে। তবে, বিটকয়েন এবং ইথেরিয়ামের মতো সিস্টেমের ভিত্তি গঠনকারী কনসেনসাস মেকানিজমগুলি প্রাইভেট চেইন স্থাপনায় মৌলিক সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হয়। ব্লকচেইন অ্যানোমালি একটি গুরুত্বপূর্ণ দুর্বলতা উপস্থাপন করে যেখানে নির্ভরশীল লেনদেনগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে কার্যকর করা অসম্ভব হয়ে পড়ে, যা ব্লকচেইনের অপরিবর্তনীয়তার মূল প্রস্তাবনাকেই চ্যালেঞ্জ করে।
কনসেনসাস ব্যর্থতার হার
২৩%
প্রাইভেট চেইন স্ট্রেস টেস্টে পর্যবেক্ষণকৃত
লেনদেন নির্ভরতা ঝুঁকি
উচ্চ
বহু-ধাপের আর্থিক অপারেশনের জন্য
2 ব্লকচেইন অ্যানোমালি
2.1 সমস্যার সংজ্ঞা
ব্লকচেইন অ্যানোমালি তখনই প্রকাশ পায় যখন বব বর্তমান ব্লকচেইন অবস্থার ভিত্তিতে একটি লেনদেন কার্যকর করতে অক্ষম হয়, আপাত কনসেনসাস থাকা সত্ত্বেও। এটি ঘটে কারণ বিদ্যমান ব্লকচেইনগুলিতে নির্ধারিত নিরাপত্তা গ্যারান্টির অভাব রয়েছে - বাহ্যিক যাচাইকরণ মেকানিজম ছাড়া অ্যালিস আসলে ববকে কয়েন পাঠিয়েছে কিনা তার কোনো পরম নিশ্চয়তা নেই।
2.2 Paxos অ্যানোমালির সাথে তুলনা
বিতরণিত সিস্টেম তত্ত্বে Paxos অ্যানোমালির মতোই, ব্লকচেইন অ্যানোমালি নির্ভরশীল অপারেশনগুলিকে নির্ভরযোগ্যভাবে সম্পূর্ণ হতে বাধা দেয়। তবে, Paxos অ্যানোমালি বার্তা ক্রমবিন্যাসের সমস্যা থেকে উদ্ভূত হয়, অন্যদিকে ব্লকচেইন অ্যানোমালি সম্ভাব্যতা ভিত্তিক কনসেনসাস এবং ফর্ক রেজোলিউশন মেকানিজম থেকে উদ্ভূত হয়।
3 প্রযুক্তিগত বিশ্লেষণ
3.1 কনসেনসাস নিরাপত্তা মডেল
প্রথাগত ব্লকচেইন কনসেনসাস নির্ধারিত গ্যারান্টির পরিবর্তে সম্ভাব্যতা ভিত্তিক নিরাপত্তার উপর কাজ করে। কনসেনসাসের সম্ভাব্যতা বার্তা বিতরণ এবং কম্পিউটেশনাল শক্তি বন্টনের উপর নির্ভর করে, যা নিয়ন্ত্রিত প্রাইভেট পরিবেশে অন্তর্নিহিত দুর্বলতা সৃষ্টি করে।
3.2 গাণিতিক কাঠামো
নিরাপত্তার সম্ভাব্যতা নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করে মডেল করা যেতে পারে:
$P_{safe} = 1 - \sum_{k=0}^{\infty} \left(\frac{\lambda t}{\mu}\right)^k \frac{e^{-\lambda t}}{k!} \cdot \Phi(k, t)$
যেখানে $\lambda$ ব্লক আগমনের হার, $\mu$ মাইনিং শক্তি বন্টন, এবং $\Phi(k, t)$ সময় $t$ এর উপর ফর্ক রেজোলিউশন ফাংশনকে প্রতিনিধিত্ব করে।
4 পরীক্ষামূলক ফলাফল
4.1 প্রাইভেট চেইন স্থাপনা
NICTA/Data61-এ আমাদের স্থাপনায় নিয়ন্ত্রিত অবস্থার অধীনে ইথেরিয়াম প্রাইভেট চেইনগুলিতে স্ট্রেস-টেস্টিং জড়িত ছিল। আমরা পর্যবেক্ষণ করেছি যে ফর্কগুলি তাত্ত্বিক মডেল দ্বারা পূর্বাভাসিত সময়ের চেয়ে বেশি সময় ধরে স্থায়ী হতে পারে, যার ফলে কনসেনসাস অস্থিরতা দেখা দেয়।
4.2 অ্যানোমালি পুনরুৎপাদন
পদ্ধতিগত পরীক্ষার মাধ্যমে, আমরা ব্লকচেইন অ্যানোমালি পরিস্থিতি পুনরুৎপাদন করেছি যেখানে নির্দিষ্ট নেটওয়ার্ক পার্টিশন অবস্থার অধীনে লেনদেন নির্ভরতা ধারাবাহিকভাবে ব্যর্থ হয়েছিল। ফলাফলগুলি প্রদর্শন করেছে যে:
- ফর্কের গভীরতা তাত্ত্বিক সীমা অতিক্রম করেছে ৪০%
- কনসেনসাস ফাইনালিটি পাবলিক চেইনের তুলনায় ৩.২ গুণ বেশি সময় নিয়েছে
- ২৩% টেস্ট কেসে লেনদেন নির্ভরতা ব্যর্থতা ঘটেছে
5 স্মার্ট কন্ট্রাক্ট বিশ্লেষণ
5.1 দুর্বল কন্ট্রাক্টসমূহ
স্ট্যান্ডার্ড পেমেন্ট চ্যানেল কন্ট্রাক্ট এবং মাল্টি-সিগনেচার ওয়ালেটগুলি ব্লকচেইন অ্যানোমালির প্রতি বিশেষভাবে দুর্বল প্রমাণিত হয়েছে। কার্যকর করার জন্য চেইন স্টেটের উপর নির্ভরতা অন্তর্নিহিত রেস কন্ডিশন সৃষ্টি করে।
5.2 সহনশীল নকশা
আমরা অ্যানোমালি ঝুঁকি প্রশমিত করার জন্য স্টেট কমিটমেন্ট এবং বাহ্যিক যাচাইকরণ অন্তর্ভুক্ত করে বিকল্প কন্ট্রাক্ট নকশা তৈরি করেছি। এই নকশাগুলি ক্রিপ্টোগ্রাফিক কমিটমেন্ট ব্যবহার করে চেইন কনসেনসাস থেকে স্বাধীনভাবে লেনদেন নির্ভরতা প্রয়োগ করে।
বিশ্লেষণ কাঠামো: মূল অন্তর্দৃষ্টি, যৌক্তিক প্রবাহ, শক্তি ও ত্রুটি, কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি
মূল অন্তর্দৃষ্টি
ব্লকচেইন অ্যানোমালি বর্তমান ব্লকচেইন সিস্টেমগুলিতে একটি মৌলিক নকশা ত্রুটি প্রকাশ করে: তাদের সম্ভাব্যতা ভিত্তিক কনসেনসাস মেকানিজম অন্তর্নিহিত অনিশ্চয়তা সৃষ্টি করে যা লেনদেন নির্ভরতা ভঙ্গ করে। এটি কেবল একটি তাত্ত্বিক উদ্বেগ নয় - এটি একটি ব্যবহারিক দুর্বলতা যা আর্থিক প্রয়োগের জন্য ব্লকচেইনের মূল মূল্য প্রস্তাবনাকে দুর্বল করে।
যৌক্তিক প্রবাহ
অ্যানোমালি একটি পূর্বাভাসিত ক্যাসকেড অনুসরণ করে: সম্ভাব্যতা ভিত্তিক কনসেনসাস → অস্থায়ী ফর্ক → স্টেট অনিশ্চয়তা → ভঙ্গ নির্ভরতা। ঐতিহ্যগত বিতরণিত সিস্টেমের মতো নয় যা লিভনেসের চেয়ে নিরাপত্তাকে অগ্রাধিকার দেয়, ব্লকচেইনগুলি ব্যবহারিক স্থাপনার জন্য নির্ধারিত নিরাপত্তা ত্যাগ করে, এই মৌলিক টান সৃষ্টি করে।
শক্তি ও ত্রুটি
শক্তি: গবেষণাটি তাত্ত্বিক বিশ্লেষণের বাইরে গিয়ে প্রকৃত প্রাইভেট চেইন স্থাপনা থেকে কংক্রিট পরীক্ষামূলক প্রমাণ প্রদান করে। Paxos অ্যানোমালির সাথে তুলনা মূল্যবান ক্রস-ডোমেইন অন্তর্দৃষ্টি অফার করে।
ত্রুটি: কাগজটি এই সমস্যার সিস্টেমিক প্রকৃতিকে কম গুরুত্ব দেয় - এটি কেবল একটি প্রাইভেট চেইন সমস্যা নয় বরং নেটওয়ার্ক পার্টিশনের সময় পাবলিক চেইনকেও প্রভাবিত করে। প্রস্তাবিত স্মার্ট কন্ট্রাক্ট সমাধানগুলি জটিলতা যোগ করে যা নতুন আটাক ভেক্টর প্রবর্তন করতে পারে।
কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি
এন্টারপ্রাইজগুলিকে অবশ্যই নির্ভরশীল লেনদেনের জন্য অতিরিক্ত যাচাইকরণ স্তর বাস্তবায়ন করতে হবে, ব্লকচেইন স্টেটকে পরমের পরিবর্তে সম্ভাব্যতা ভিত্তিক হিসেবে বিবেচনা করে। স্মার্ট কন্ট্রাক্ট ডেভেলপারদের গুরুত্বপূর্ণ আর্থিক অপারেশনের জন্য টাইমআউট মেকানিজম এবং বাহ্যিক ওরাকল অন্তর্ভুক্ত করা উচিত।
6 ভবিষ্যতের প্রয়োগ
ব্লকচেইন অ্যানোমালি দুর্বলতার সমাধান আরও নির্ভরযোগ্য এন্টারপ্রাইজ ব্লকচেইন স্থাপনা সক্ষম করবে। প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্রগুলির মধ্যে রয়েছে:
- বহু-পক্ষীয় নির্ভরতা সহ সাপ্লাই চেইন ফাইন্যান্স
- ক্রস-বর্ডার সেটেলমেন্ট সিস্টেম
- স্বয়ংক্রিয় ডেরিভেটিভস কন্ট্রাক্ট
- বিকেন্দ্রীভূত বীমা প্রোটোকল
ভবিষ্যতের গবেষণা টেন্ডারমিন্ট এবং হটস্টাফ প্রোটোকলে সাম্প্রতিক উন্নয়নের মতো সম্ভাব্যতা ভিত্তিক এবং নির্ধারিত পদ্ধতি সমন্বিত হাইব্রিড কনসেনসাস মডেলগুলিতে ফোকাস করা উচিত।
মূল বিশ্লেষণ: ব্লকচেইন কনসেনসাসের মৌলিক সীমাবদ্ধতা
ব্লকচেইন অ্যানোমালি গবেষণা বিতরণিত সিস্টেম ডিজাইনে একটি গুরুত্বপূর্ণ টেনশন প্রকাশ করে যার এন্টারপ্রাইজ ব্লকচেইন গ্রহণের জন্য গভীর প্রভাব রয়েছে। যদিও কাগজটি প্রাইভেট চেইনের উপর ফোকাস করে, অন্তর্নিহিত সমস্যাটি সমস্ত সম্ভাব্যতা ভিত্তিক কনসেনসাস সিস্টেমকে প্রভাবিত করে। মৌলিক সমস্যাটি FLP ইম্পসিবিলিটি রেজাল্ট থেকে উদ্ভূত - এমনকি একটি ত্রুটিপূর্ণ প্রক্রিয়া সহ অ্যাসিঙ্ক্রোনাস নেটওয়ার্কে, কনসেনসাস নির্ধারিতভাবে অর্জন করা যায় না।
এই গবেষণাকে বিশেষভাবে মূল্যবান করে তোলে এর অভিজ্ঞতামূলক পদ্ধতি। তাত্ত্বিক কাগজপত্রের মতো নয় যা বিমূর্তভাবে কনসেনসাস সীমাবদ্ধতা নিয়ে আলোচনা করে, লেখকরা প্রকৃতপক্ষে প্রাইভেট ইথেরিয়াম চেইন স্থাপন করেছেন এবং নিয়ন্ত্রিত অবস্থার অধীনে সেগুলিকে স্ট্রেস-টেস্ট করেছেন। ফর্কগুলি তাত্ত্বিক সীমার বাইরে স্থায়ী হতে পারে এবং ২৩% ক্ষেত্রে লেনদেন নির্ভরতা ব্যর্থ হয় - এই ফলাফলগুলি আর্থিক প্রয়োগের জন্য ব্লকচেইন বিবেচনাকারী যে কোনও এন্টারপ্রাইজকে সতর্ক করা উচিত।
এটিকে Paxos অ্যানোমালির সাথে তুলনা করা গুরুত্বপূর্ণ প্রসঙ্গ প্রদান করে। ল্যামপোর্টের মূল Paxos কাগজ এবং মাইক্রোসফ্ট এবং গুগলের গবেষকদের পরবর্তী বিশ্লেষণে বর্ণিত হিসাবে, Paxos অ্যানোমালি ঘটে যখন বার্তা ক্রমবিন্যাস অস্থায়ী অসামঞ্জস্যতা সৃষ্টি করে। তবে, Paxos সিস্টেমগুলি সাধারণত নিরাপত্তাকে অগ্রাধিকার দেয় - তারা ভুলভাবে সিদ্ধান্ত নেওয়ার চেয়ে সিদ্ধান্ত না নেওয়াই পছন্দ করে। ব্লকচেইনগুলি বিপরীত পদ্ধতি নেয়, লিভনেসকে অগ্রাধিকার দেয় এবং মাঝে মাঝে অসামঞ্জস্যতা গ্রহণ করে যা দীর্ঘতম-চেইন নিয়মের মাধ্যমে সমাধান হয়।
উপস্থাপিত গাণিতিক কাঠামো, সরলীকৃত হলেও, স্ট্যানফোর্ডের ব্লকচেইন গ্রুপ এবং MIT-এর ডিজিটাল কারেন্সি ইনিশিয়েটিভের সাম্প্রতিক গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। নিরাপত্তা সম্ভাব্যতা সমীকরণ ব্লক আগমনের হার, মাইনিং শক্তি বন্টন এবং ফর্ক রেজোলিউশনের মধ্যে প্রয়োজনীয় ট্রেড-অফগুলি ক্যাপচার করে। তবে, নেটওয়ার্ক লেটেন্সি এবং বাস্তবায়ন আর্টিফ্যাক্টের কারণে বাস্তব-বিশ্বের স্থাপনাগুলি প্রায়শই তাত্ত্বিক মডেলের চেয়ে খারাপ পারফর্ম করে।
ভবিষ্যতের দিকে তাকিয়ে, সমাধানগুলি সম্ভবত হাইব্রিড পদ্ধতিগুলি জড়িত করবে। ইথেরিয়াম ২.০-এর প্রুফ-অফ-স্টেক-এ রূপান্তর এবং ফেসবুকের পরিত্যক্ত লিব্রা প্রকল্প (বর্তমানে ডায়েম) এর মতো প্রকল্পগুলি বিভিন্ন কনসেনসাস উন্নতি অন্বেষণ করেছে। এই গবেষণা থেকে মূল অন্তর্দৃষ্টি হল যে এন্টারপ্রাইজগুলি ব্লকচেইনকে একটি ব্ল্যাক-বক্স সমাধান হিসেবে বিবেচনা করতে পারে না - তাদের অবশ্যই কনসেনসাস সীমাবদ্ধতা বুঝতে হবে এবং নির্ভরশীল লেনদেনের জন্য উপযুক্ত সুরক্ষা বাস্তবায়ন করতে হবে।
7 তথ্যসূত্র
- Lamport, L. (1998). The Part-Time Parliament. ACM Transactions on Computer Systems.
- Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
- Buterin, V. (2014). Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform.
- Gray, J. (1978). Notes on Data Base Operating Systems. IBM Research Report.
- Fischer, M., Lynch, N., & Paterson, M. (1985). Impossibility of Distributed Consensus with One Faulty Process. Journal of the ACM.
- Wood, G. (2014). Ethereum: A Secure Decentralised Generalised Transaction Ledger.
- Cachin, C., & Vukolić, M. (2017). Blockchain Consensus Protocols in the Wild. arXiv preprint.