p Os pesquisadores do MIT desenvolveram uma nova criptomoeda que reduz drasticamente os dados de que os usuários precisam para ingressar na rede e verificar as transações - em até 99% em comparação com as criptomoedas populares de hoje. Isso significa uma rede muito mais escalonável. p Criptomoedas, como o popular Bitcoin, são redes construídas no blockchain, um livro-razão financeiro formatado em uma sequência de blocos individuais, cada um contendo dados de transação. Essas redes são descentralizadas, o que significa que não há bancos ou organizações para gerenciar fundos e saldos, assim, os usuários unem forças para armazenar e verificar as transações.

p Mas a descentralização leva a um problema de escalabilidade. Para se juntar a uma criptomoeda, os novos usuários devem baixar e armazenar todos os dados de transações de centenas de milhares de blocos individuais. Eles também devem armazenar esses dados para usar o serviço e ajudar a verificar as transações. Isso torna o processo lento ou computacionalmente impraticável para alguns.

p Em um artigo apresentado no Simpósio de Segurança de Sistemas Distribuídos e Redes no próximo mês, os pesquisadores do MIT apresentam o Vault, uma criptomoeda que permite aos usuários ingressar na rede baixando apenas uma fração dos dados totais da transação. Ele também incorpora técnicas que excluem contas vazias que ocupam espaço, e permite verificações usando apenas os dados de transações mais recentes que são divididos e compartilhados pela rede, minimizando os requisitos de processamento e armazenamento de dados de um usuário individual.

p Em experimentos, O Vault reduziu a largura de banda para ingressar em sua rede em 99 por cento em comparação com Bitcoin e 90 por cento em comparação com Ethereum, que é considerada uma das criptomoedas mais eficientes da atualidade. Mais importante, O Vault ainda garante que todos os nós validem todas as transações, fornecendo segurança rígida igual a suas contrapartes existentes.

p "Atualmente, existem muitas criptomoedas, mas estão encontrando gargalos relacionados à adesão ao sistema como um novo usuário e ao armazenamento. O objetivo geral aqui é permitir que as criptomoedas tenham uma boa escalabilidade para mais e mais usuários, "diz o co-autor Derek Leung, Pós-graduando no Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial (CSAIL).

p Junto com Leung no papel estão os pesquisadores do CSAIL Yossi Gilad e Nickolai Zeldovich, que também é professor do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação (EECS); e o ex-aluno Adam Suhl '18.

p Salto sobre blocos

p Cada bloco em uma rede de criptomoeda contém um carimbo de data / hora, sua localização no blockchain, e uma sequência de números e letras de comprimento fixo, chamado de "hash, "é basicamente a identificação do bloco. Cada novo bloco contém o hash do bloco anterior no blockchain. Os blocos no Vault também contêm até 10, 000 transações - ou 10 megabytes de dados - que devem ser verificadas pelos usuários. A estrutura do blockchain e, em particular, a cadeia de hashes, garante que um adversário não consiga hackear os bloqueios sem ser detectado.

p Novos usuários ingressam em redes de criptomoedas, ou "bootstrap, "baixando todos os dados de transações anteriores para garantir que eles estejam seguros e atualizados. Para ingressar no Bitcoin no ano passado, por exemplo, um usuário baixaria 500, 000 blocos totalizando cerca de 150 gigabytes. Os usuários também devem armazenar todos os saldos das contas para ajudar a verificar novos usuários e garantir que eles tenham fundos suficientes para concluir as transações. Os requisitos de armazenamento estão se tornando substanciais, à medida que o Bitcoin se expande para além de 22 milhões de contas.

p Os pesquisadores construíram seu sistema em cima de uma nova rede de criptomoedas chamada Algorand - inventada por Silvio Micali, o professor de engenharia da Ford no MIT - isso é seguro, descentralizado, e mais escalável do que outras criptomoedas.

p Com criptomoedas tradicionais, os usuários competem para resolver equações que validam blocos, com o primeiro a resolver as equações recebendo fundos. Conforme a rede cresce, isso diminui o tempo de processamento da transação. Algorand usa um conceito de "prova de aposta" para verificar os blocos com mais eficiência e permitir a entrada de novos usuários. Para cada bloco, um "comitê" de verificação representativo é selecionado. Usuários com mais dinheiro - ou participação - na rede têm maior probabilidade de serem selecionados. Para entrar na rede, os usuários verificam cada certificado, nem todas as transações.

p Mas cada bloco contém algumas informações importantes para validar o certificado imediatamente antes dele, o que significa que os novos usuários devem começar com o primeiro bloco da cadeia, junto com seu certificado, e validar sequencialmente cada um em ordem, o que pode ser demorado. Para acelerar as coisas, os pesquisadores fornecem a cada novo certificado de verificação de informações com base em um bloco de algumas centenas ou 1, 000 quarteirões atrás dele - chamados de "migalhas de pão". Quando um novo usuário entra, eles combinam a migalha de pão de um bloco inicial com a migalha de pão 1, 000 quarteirões à frente. Esse breadcrumb pode ser combinado com outro breadcrumb 1, 000 quarteirões à frente, e assim por diante.

p "O título do artigo é um trocadilho, "Leung diz." Um cofre é um lugar onde você pode armazenar dinheiro, mas o blockchain também permite que você 'salte' sobre os blocos ao ingressar em uma rede. Quando estou inicializando, Eu só preciso de um bloqueio de caminho no passado para verificar um bloqueio de caminho no futuro. Posso pular todos os blocos intermediários, o que nos economiza muita largura de banda. "

p Divida e descarte

p Para reduzir os requisitos de armazenamento de dados, os pesquisadores projetaram o Vault com um novo esquema de "fragmentação". A técnica divide os dados da transação em porções menores - ou fragmentos - que são compartilhados pela rede, portanto, os usuários individuais só precisam processar pequenas quantidades de dados para verificar as transações.

p Para implementar o compartilhamento de maneira segura, O Vault usa uma estrutura de dados bem conhecida chamada árvore Merkle binária. Em árvores binárias, um único nó superior se ramifica em dois nós "filhos", e cada um desses dois nós se divide em dois nós filhos, e assim por diante.

p Em árvores Merkle, o nó superior contém um único hash, chamado de hash de raiz. Mas a árvore é construída de baixo, acima. A árvore combina cada par de hashes filhos na parte inferior para formar seu hash pai. Ele repete esse processo até a árvore, atribuindo um nó pai de cada par de nós filhos, até que ele combine tudo no hash raiz. Em criptomoedas, o nó superior contém um hash de um único bloco. Cada nó inferior contém um hash que significa as informações de saldo sobre uma conta envolvida em uma transação no bloco. O hash de equilíbrio e o hash de bloco estão vinculados.

p Para verificar qualquer transação, a rede combina os dois nós filhos para obter o hash do nó pai. Ele repete esse processo trabalhando na árvore. Se o hash combinado final corresponder ao hash raiz do bloco, a transação pode ser verificada. Mas com as criptomoedas tradicionais, os usuários devem armazenar toda a estrutura da árvore.

p Com o Vault, os pesquisadores dividem a árvore Merkle em fragmentos separados atribuídos a grupos separados de usuários. Cada conta de usuário apenas armazena os saldos das contas em seu fragmento atribuído, bem como hashes de raiz. O truque é fazer com que todos os usuários armazenem uma camada de nós que atravessa toda a árvore Merkle. Quando um usuário precisa verificar uma transação de fora de seu fragmento, eles traçam um caminho para essa camada comum. A partir dessa camada comum, eles podem determinar o saldo da conta fora de seu fragmento, e continue a validação normalmente.

p "Cada fragmento da rede é responsável por armazenar uma fatia menor de uma estrutura de big data, mas esta pequena fatia permite que os usuários verifiquem as transações de todas as outras partes da rede, "Leung diz. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.