Den här artikeln publicerades först på Dr. Craig Wrights blogg, och vi publicerade om med tillstånd från författaren.
S1 – Operationella definitioner
När man studerar skalbarhet i en blockkedja är det viktigt att fastställa tydliga operationella definitioner för att säkerställa konsekvent och exakt mätning av relevanta faktorer. Ändå hävdar Walch (2017) att de utmaningar som orsakas av det flytande och omtvistade språket kring blockkedjeteknologi kan leda till problem. Mer specifikt hävdas det att terminologin som används i blockchain-ekosystemet ofta är oprecis, överlappande och inkonsekvent. Dessutom används olika termer omväxlande, vilket ökar förvirringen.
Denna studie kommer att hävda att denna språkbarriär gör det svårt för tillsynsmyndigheter att korrekt förstå och bedöma tekniken, vilket kan leda till felaktiga beslut och inkonsekventa regleringar över jurisdiktioner. Dessutom engagerar utvecklare och andra personer inom blockchain-industrin ständigt aktiviteter som överskattar fördelarna samtidigt som risken underskattas. Som Walch (2020) framhåller i en senare artikel, kan den oklara vokabulären kring blockkedjeteknik göra det lättare för förespråkare av tekniken att överdriva dess möjligheter och fördelar samtidigt som potentiella risker och nackdelar förringas. Denna situation förvärras av blockkedjeteknikens tvärvetenskapliga karaktär, vilket kan göra tillsynsmyndigheter tveksamma till att utmana industrins anspråk på grund av deras brist på expertis.
Vilseledande termer, som "full nod", kan bidra till missförstånd och missuppfattningar om funktion och kapacitet hos noder inom ett blockkedjenätverk. Som sådan kommer det att vara viktigt att definiera dessa termer och definitioner i tidningen. För att förstå dessa termer är det därför nödvändigt att presentera några operativa definitioner att beakta:
- Transaktionsgenomströmning: Detta hänvisar till antalet transaktioner som blockchain-nätverket bearbetar inom en given tidsram. Det är viktigt att definiera den specifika tidsenheten (t.ex. transaktioner per sekund, transaktioner per minut) för att mäta nätverkets skalbarhet korrekt.
- Bekräftelsetid: Det representerar den tid det tar för en transaktion att bekräftas och läggas till blockkedjan. Denna definition bör inkludera om den hänvisar till den tid det tar för en transaktion att inkluderas i ett block eller tiden för ett visst antal block att läggas ovanpå blocket som innehåller transaktionen.
- Blockstorlek: Den definierar den maximala tillåtna storleken på ett block i blockkedjan. Detta kan mätas i termer av byte eller andra relevanta enheter. Blockstorleken spelar en avgörande roll för att bestämma skalbarheten av nätverket eftersom det påverkar antalet transaktioner som kan inkluderas i varje block.
- Nätverkslatens: Detta hänvisar till den tidsfördröjning som upplevs vid spridning av information över blockkedjenätverket. Nätverkslatens kan påverka nätverkets övergripande prestanda och skalbarhet; därför bör den definieras och mätas konsekvent.
- Antal noder: Det representerar det totala antalet aktiva noder som deltar i blockchain-nätverket. Antalet noder kan avsevärt påverka nätverkets skalbarhet, och det är viktigt att definiera de exakta kriterierna för att bestämma aktiva noder.
- Konsensusmekanism: Det hänvisar till den specifika algoritmen eller protokollet som används av blockchain-nätverket för att uppnå konsensus mellan noder. Konsensusmekanismen kan påverka skalbarheten, och dess operativa definition bör inkludera detaljer om den specifika algoritm som används och eventuella associerade parametrar.
- Beräkningskraft: Den definierar bearbetningsförmågan för enskilda noder i blockkedjenätverket. Beräkningskraft kan påverka hastigheten med vilken transaktioner valideras och läggs till blockkedjan. Därför bör den operativa definitionen inkludera det specifika mått som används för att mäta beräkningskraft, såsom hashhastighet eller bearbetningshastighet.
- Skalbarhetsmått: Detta omfattar det specifika mått eller kriterier som används för att utvärdera skalbarheten hos blockkedjenätverket. Det kan vara transaktionsgenomströmning, bekräftelsetid eller någon annan mätbar faktor som avgör nätverkets förmåga att hantera ökad transaktionsvolym.
Nodes
Inom datavetenskap är en nod ett grundläggande begrepp i olika datastrukturer och nätverkssystem (Trifa & Khemakhem, 2014). Den specifika definitionen av en nod kan variera beroende på sammanhanget, men i allmänhet hänvisar en nod till ett enskilt element eller objekt inom en större struktur eller nätverk. Det finns betydande överlappningar mellan definitionen av en term som en nod som den används i ett utökat språkbruk och ett visst område som blockchain. Här är några standarddefinitioner av noder i olika datavetenskapsdomäner:
- Datastrukturer: I datastrukturer som länkade listor, träd eller grafer representerar en nod ett individuellt element eller dataenhet i strukturen. Varje nod innehåller vanligtvis ett värde eller datanyttolast och en eller flera referenser eller pekare till andra noder i strukturen. Noder är sammankopplade för att bilda den underliggande strukturen, vilket möjliggör effektiv datalagring och manipulation.
- Nätverk: I nätverk hänvisar en nod till alla enheter eller enheter som kan skicka, ta emot eller vidarebefordra data över ett nätverk. Detta kan inkludera datorer, servrar, routrar, switchar eller andra nätverksaktiverade enheter. Varje nod i ett nätverk har en unik adress eller identifierare och spelar en roll i överföringen och dirigeringen av datapaket inom nätverket.
- Grafteori: I grafteori representerar en nod (även kallad vertex) ett diskret objekt eller entitet i en graf. En graf består av en uppsättning noder och kanter som förbinder par av noder. Noder kan representera olika enheter, såsom individer, städer eller webbsidor, medan kanter anger relationer eller kopplingar mellan noderna.
- Distribuerade system: I distribuerade system hänvisar en nod till en datorenhet eller server som deltar i ett distribuerat nätverk eller system. Varje nod har vanligtvis sina bearbetningsmöjligheter, lagringsmöjligheter och kommunikationsmöjligheter. Noder samarbetar och kommunicerar med varandra för att utföra uppgifter, dela data och tillhandahålla tjänster på ett decentraliserat sätt.
Det är viktigt att notera att den exakta definitionen och egenskaperna för en nod kan variera beroende på den specifika applikationen eller systemet som diskuteras. Icke desto mindre fungerar konceptet med en nod som en grundläggande byggsten inom datavetenskap, vilket möjliggör datarepresentation, organisation och manipulation och underlättar kommunikation och koordinering inom nätverk och distribuerade system.
Avsnitt 5 i Bitcoin whitepaper med titeln "Network" ger insikter i de operativa definitionerna av noder i Bitcoin-nätverket. Här är de kritiska beskrivningarna att överväga när du studerar noder i ett blockchain-nätverk, särskilt med hänvisning till begreppen som beskrivs i Bitcoin Whitepaper (Wright, 2008):
- Arkivnoder: Arkivnoder är datorer eller enheter som upprätthåller en komplett kopia av hela blockkedjan. Dessa noder validerar och verifierar inte transaktioner och block. Även om dessa felaktigt har hänvisats till som en "full nod", är den enda aktiviteten som dessa ägnar sig åt att lagra och sprida en begränsad delmängd av transaktionshistoriken. I Bitcoin-nätverket främjas arkivnoder som upprätthåller blockkedjans integritet och deltar i konsensusmekanismen. De enda noderna som validerar och verifierar transaktioner är dock de som definieras i avsnitt 5 i vitboken, även kallade gruvnoder.
- Gruvnoder: Gruvnoder är det enda systemet som korrekt kan kallas en full nod eftersom dessa deltar i gruvprocessen, där de tävlar om att lösa beräkningsintensiva pussel för att lägga till nya block till blockkedjan. Gruvnoder validerar transaktioner och skapar nya block som innehåller validerade transaktioner. De bidrar med beräkningskraft till nätverket och ansvarar för att säkra och utöka blockkedjan.
- Lättviktsnoder (SPV): Noder för förenklad betalningsverifiering (SPV), även kända som lätta noder, lagrar inte hela blockkedjan utan förlitar sig på fullständiga noder för transaktionsverifiering. Dessa noder upprätthåller en begränsad uppsättning data, som vanligtvis endast lagrar blockhuvuden, och använder Merkle-bevis för att verifiera inkluderingen av transaktioner inom specifika block. SPV-noder ger ett lättare alternativ för användare som inte behöver hela transaktionshistoriken.
- Nätverksanslutning: Denna funktionsdefinition hänvisar till en nods förmåga att ansluta och kommunicera med andra noder i nätverket. Noder måste upprätta och underhålla nätverksanslutningar för att utbyta information, sprida transaktioner och block, och delta i konsensusprocessen. Nätverksanslutning kan mätas genom antalet länkar en nod har eller kvaliteten på dess anslutningar.
- Konsensusdeltagande: Denna definition omfattar det aktiva engagemanget av noder i konsensusmekanismen för blockkedjenätverket. I Bitcoin-nätverket deltar noder i konsensusprocessen genom att följa algoritmen för proof-of-work, bidra med beräkningskraft för att bryta nya block och validera transaktioner. Graden av deltagande kan bedömas baserat på de beräkningsresurser som är avsedda för gruvdrift eller frekvensen av validering och spridning av transaktioner.
- Noddiversitet: Det hänvisar till mångfalden av nodtyper och deras fördelning inom nätverket. Denna operationella definition tar hänsyn till närvaron av fullständiga noder, gruvnoder, SPV-noder och andra specialiserade noder. Noddiversitet kan påverka nätverkets decentralisering och motståndskraft, eftersom olika typer av noder bidrar med unika funktioner och hjälper till att upprätthålla ett distribuerat ekosystem.
Genom att överväga dessa operativa definitioner av noder kan forskare noggrant beskriva och analysera egenskaperna, rollerna och interaktionerna för noder inom ett blockkedjenätverk, särskilt när det gäller begreppen som beskrivs i Bitcoin Whitepaper. Dessutom hjälper dessa definitioner till att förstå nodarkitekturen, nätverksdynamiken och den övergripande funktionen hos blockchain-systemet.
Decentralisering
Baran (1964) diskuterar begreppet distribuerade kommunikationsnät. I detta arbete lägger författaren grunden för idén om decentraliserade nätverk genom att föreslå en distribuerad nätverksarkitektur som tål störningar och fel. Baran presenterar konceptet med ett nätverk som består av noder sammankopplade i en nätliknande struktur. Denna distribuerade eller decentraliserade nätverksarkitektur syftar till att tillhandahålla robust och motståndskraftig kommunikation genom att tillåta att meddelanden dirigeras genom flera vägar istället för att förlita sig på en central myndighet eller en enda felpunkt.
Som ett sätt att definiera decentralisering, etablerar konceptet som först presenterades av Baran (1964) principerna för ett decentraliserat nätverk genom att förespråka redundans, feltolerans och frånvaron av en central kontrollnod. Detta arbete har väsentligt påverkat utvecklingen av decentraliserade system och utgör grunden för vidare forskning och framsteg inom området. Men med den utbredda alternativa användningen av termen "decentralisering" (Walch, 2017) och de resulterande olika tolkningarna, som sedan beror på sammanhanget och specifika tillämpningar inom datavetenskap, blir det nödvändigt att exakt definiera denna term i analys av blockkedjeteknologi.
Därför, medan Barans (1964) artikel är grundläggande inom området distribuerade nätverk, kräver en omfattande definition av decentralisering att man undersöker ett bredare utbud av litteratur och forskning när detta tillämpas på Bitcoin. Genom att etablera tydliga operativa förklaringar till dessa faktorer kan forskare säkerställa konsekvens och jämförbarhet i sin studie av skalbarhet i ett blockkedjenätverk. Dessutom kommer dessa definitioner att hjälpa till att utforma experiment, samla in data och analysera resultat korrekt.
S1 – Antaganden, begränsningar och avgränsningar
I det här avsnittet diskuterar vi antaganden och begränsningar förknippade med det storskaliga doktorandprojektet som syftar till att mäta centraliteten, sammankopplingen, anslutningen och motståndskraften hos Bitcoin-nätverket. Genom att erkänna dessa faktorer säkerställer vi transparens och ger en heltäckande förståelse av forskningsresultatens omfattning och potentiella inverkan.
antaganden
- Stabilitet för Bitcoin-protokollet:
Vi antar att det underliggande Bitcoin-protokollet och nätverksarkitekturen förblir relativt stabila under forskningsperioden. Alla betydande ändringar eller uppdateringar av protokollet kan dock påverka nätverkets struktur och mätvärden, vilket potentiellt kan påverka resultatens giltighet.
Det antas att tillräcklig data och information om Bitcoin-nätverket finns tillgänglig för analys. Projektet bygger på tillgängliga datakällor som tillhandahåller relevant nätverksdata, nodinformation och anslutningsdetaljer. Tillgängligheten och kvaliteten på sådana data kan dock variera, vilket kan påverka forskningens noggrannhet och tillförlitlighet.
- Exakt representation av nätverkstopologi:
Vi antar att de valda metoderna och verktygen för att mäta nätverkets centralitet, sammankoppling, uppkoppling och motståndskraft korrekt kan representera dess topologi. Analysen tar att den insamlade datan effektivt fångar nätverkets struktur och kopplingar.
- Validiteten av mätvärden och metoder:
Projektet förutsätter att de valda mätvärdena och metoderna för att mäta centralitet, sammankoppling, anslutning och motståndskraft är lämpliga och giltiga för att utvärdera Bitcoin-nätverket. Vidare bör de valda måtten överensstämma med etablerade teoretiska ramar och visa relevans för forskningsmålen.
Begränsningar
- Datatillgänglighet och fullständighet:
En begränsning är den potentiella begränsningen av datatillgänglighet. Omfattande och realtidsdata på Bitcoin-nätverket kanske inte är lättillgänglig. Forskare kan behöva förlita sig på allmänt tillgängliga datakällor, som kanske inte fångar hela nätverket eller tillhandahåller uppdaterad information. Denna begränsning kan påverka analysens heltäckande och noggrannhet.
- Datanoggrannhet och samplingsbias:
Noggrannheten och fullständigheten hos de erhållna uppgifterna från olika källor kan variera. Felaktiga eller ofullständiga data kan skapa fördomar och påverka forskningsresultatens tillförlitlighet. Dessutom kan valet av noder för analys introducera provtagningsbias, vilket potentiellt begränsar generaliserbarheten av resultaten till hela Bitcoin-nätverket.
Alla nätverksnoder kanske inte är synliga eller kända för forskarna. Till exempel kan vissa noder välja att arbeta privat eller förbli dolda, vilket påverkar noggrannheten i mätningar och analyser. Dessutom skulle bristen på fullständig synlighet kunna begränsa forskarens förmåga att fånga hela nätverkets egenskaper.
Bitcoin-nätverket är dynamiskt, med noder som går med i eller lämnar nätverket och nätverksanslutningar förändras över tiden. Forskningen fångar en specifik ögonblicksbild av nätverket, och resultaten kanske inte helt representerar nätverkets beteende under en längre period. Långsiktig nätverksdynamik kan kräva ytterligare undersökning för en övergripande förståelse.
Forskningen får inte ta hänsyn till eller ta hänsyn till externa faktorer som påverkar nätverkets centralitet, sammankoppling, uppkoppling och motståndskraft. Till exempel kan regulatoriska förändringar, tekniska framsteg eller nätverksattacker påverka nätverkets beteende och mätvärden. Dessa yttre påverkan ligger utanför den aktuella forskningens ram.
Tillgången till finansieringsresurser kan påverka forskningens omfattning och omfattning. Omvänt kan begränsningar i finansieringen potentiellt begränsa djupet och bredden av dataanalysen, vilket kan påverka omfattningen av de slutsatser som dras från forskningsresultaten.
Avgränsningar
- Fokus på Bitcoin Network:
Forskningen fokuserar på Bitcoin-nätverket och dess centralitet, sammankoppling, anslutning och motståndskraft. Andra blockkedjenätverk eller kryptovalutor ligger utanför ramen för denna studie. Därför kanske resultaten inte direkt gäller andra nätverk eller ekosystem.
Studien är begränsad till en specifik tidsperiod, och analysen fångar tillståndet för Bitcoin-nätverket inom den tidsramen. Därför kan nätverksdynamik, mått och egenskaper utvecklas över tiden, och forskningsresultaten kanske inte speglar framtida eller historiskt nätverksbeteende.
Forskningen fokuserar främst på att analysera Bitcoin-nätverket vid protokolllagret. Även om nätverkets applikationslager och tillhörande tjänster och applikationer kan påverka nätverkets beteende, undersöks de inte explicit i denna studie.
Forskningen antar specifika metoder och analytiska tekniker för att mäta centraliteten, sammankopplingen, anslutningen och motståndskraften hos Bitcoin-nätverket. Alternativa tillvägagångssätt eller metoder kan ge olika resultat, men de utforskas inte inom ramen för denna studie.
Forskningen avgränsar att undersöka externa faktorer som påverkar Bitcoin-nätverkets egenskaper. Ekonomiska förhållanden, juridiska och regulatoriska förändringar eller sociala attityder till kryptovalutor behandlas inte direkt. Dessa faktorer kan potentiellt påverka nätverkets beteende och mätvärden men ligger utanför denna studies omfattning.
Medan forskningen syftar till att ge insikter i Bitcoin-nätverkets egenskaper, kanske resultaten inte är universellt tillämpliga på alla noder eller deltagare inom nätverket. Dessutom kan variationer i nodkonfigurationer, geografisk distribution och operativa strategier påverka generaliserbarheten av forskningsresultaten till hela nätverket.
- Begränsad omfattning av motståndskraft:
Undersökningen av nätverkets motståndskraft är begränsad till specifika mätvärden och indikatorer relaterade till nätverkets förmåga att motstå störningar eller attacker. Som ett resultat av detta gör forskningen inte en heltäckande bedömning av alla potentiella hot eller sårbarheter som Bitcoin-nätverket kan möta.
Slutsats
De ovan skisserade avgränsningarna klargör doktorandforskningsprojektets specifika gränser och omfattning. Att erkänna dessa avgränsningar möjliggör dessutom en mer fokuserad undersökning och tolkning av fynden inom de definierade parametrarna. I ett forskningsscenario där forskaren också råkar vara skaparen av det ursprungliga Bitcoin-systemet, är det väsentligt att erkänna potentialen för partiskhet på grund av forskarens personliga åsikter och engagemang i systemets utveckling.
Forskarens intima kunskap och perspektiv som skapare kan påverka tolkningarna och slutsatserna om Bitcoin-nätverkets centralitet, sammankoppling och motståndskraft. Att ta itu med denna partiskhet öppet och transparent är avgörande för att säkerställa att forskningen bibehåller objektivitet och rigor. Genom att avslöja rollen och potentiella fördomar tillåter forskaren läsare och recensenter att kritiskt utvärdera forskningsresultaten inom ramen för deras skapares perspektiv. Denna transparens möjliggör en mer nyanserad förståelse av forskningen och uppmuntrar oberoende verifiering och validering av resultaten av andra forskare inom området.
Genom att erkänna doktorandprojektets antaganden och begränsningar säkerställer vi transparens och främjar en övergripande förståelse för forskningens omfattning och potentiella inverkan. Dessutom ger dessa överväganden en grund för att tolka och kontextualisera resultaten och vägleda framtida undersökningar på området.
S1 – Övergångsförklaring
Denna studie har utvecklats för att kritiskt undersöka Bitcoin-nätverkets centralitet, sammankopplingen mellan nätverksnoder, anslutning och motståndskraft med hjälp av kvantitativa och verifierbara data som kan oberoende granskas och valideras, i linje med principerna för den vetenskapliga metoden. Det är viktigt att erkänna att Bitcoin-nätverket är ett offentligt nätverk, kan introducera fördomar i att definiera specifika resultat, såsom integritet, anonymitet och de kontrasterande målen för spårbarhet och ospårbarhet inom kryptovalutalandskapet. Dessa definitioner är ofta föremål för filosofiska diskussioner och varierande perspektiv.
Dessutom inser denna studie behovet av att ta itu med skalbarhetsutmaningar i sammanhanget av Bitcoin som ett monetärt betalningssystem. När nätverket växer och användningen ökar, blir det avgörande att bedöma nätverkets förmåga att hantera större transaktionsvolymer samtidigt som dess kärnprinciper om decentralisering, säkerhet och effektivitet bibehålls. Genom att analysera kvantitativa data och använda etablerade vetenskapliga metoder, syftar denna forskning till att bidra till att förstå skalningsproblem inom Bitcoin-nätverket och deras konsekvenser för dess långsiktiga livskraft som ett tillförlitligt betalningssystem.
S2 – Population och urval
När man analyserar skalningen och nodfördelningen av en blockkedjebaserad applikation avser den inblandade populationen hela nätverket av noder som deltar i blockkedjenätverket. I en blockchain är noder individuella datorer eller enheter som upprätthåller en kopia av den distribuerade huvudboken och deltar i konsensusmekanismen för att validera och verifiera transaktioner.
Populationen i detta sammanhang inkluderar alla noder inom blockchain-nätverket, oavsett deras geografiska läge, storlek eller beräkningskraft. Varje nod bidrar till den övergripande säkerheten och decentraliseringen av nätverket genom att behålla en kopia av blockkedjan och delta i valideringsprocessen. Sampling, å andra sidan, innebär att välja en undergrupp av noder från populationen för analys. Sampling syftar till att få insikter om egenskaper, prestanda eller beteende hos det övergripande nätverket genom att studera en representativ delmängd (Campbell et al., 2020).
När man analyserar skalning i en blockchain-baserad applikation kan sampling vara till hjälp för att studera nätverkets prestanda under olika transaktionsbelastningar. Genom att välja en delmängd av noder och observera deras beteende under perioder med hög transaktionsvolym kan forskare eller utvecklare sluta sig till skalbarheten för hela nätverket. Detta tillvägagångssätt möjliggör mer effektiv analys eftersom det kan vara beräkningsmässigt dyrt att analysera hela populationen av noder.
På samma sätt, när man undersöker nodfördelning, kan sampling hjälpa till att förstå den geografiska fördelningen, beräkningskapaciteten eller anslutningsmönstren för noderna i nätverket. Forskare kan extrapolera information om den bredare populationen genom att välja ett urval av noder och analysera deras attribut. Det är viktigt att notera att provtagningsmetoden bör utformas noggrant för att säkerställa att provet är representativt och undviker partiskhet. Faktorer som nodtyp (t.ex. "fulla noder", gruvnoder), geografisk plats, nätverksanslutning och beräkningskraft bör beaktas när provet väljs.
Sammanfattningsvis hänvisar befolkningen som är involverad i sampling av en blockkedjebaserad applikation vid analys av skalning och nodfördelning till hela nätverket av noder som deltar i blockkedjenätverket. Sampling möjliggör effektivare analys genom att välja en undergrupp av noder för att få insikter om egenskaper, prestanda och beteende hos det övergripande nätverket.
Referensprojekt
Baran, P. (1964). På distribuerade kommunikationsnätverk. IEEE-transaktioner på kommunikation, 12(1), 1–9. https://doi.org/10.1109/TCOM.1964.1088883
Campbell, S., Greenwood, M., Prior, S., Shearer, T., Walkem, K., Young, S., Bywaters, D., & Walker, K. (2020). Målinriktat urval: Komplext eller enkelt? Exempel på forskningsfall. Journal of Research in Nursing, 25(8), 652–661. https://doi.org/10.1177/1744987120927206
Trifa, Z., & Khemakhem, M. (2014). Sybil Nodes som en begränsningsstrategi mot Sybil-attack. Datavetenskapliga förfaranden, 32, 1135-1140. https://doi.org/10.1016/j.procs.2014.05.544
Walch, A. (2017). blockchains förrädiska ordförråd: en till utmaning för regulatorer. 9.
Walch, A. (2020). Dekonstruktion av "decentralisering": Utforska kärnanspråket för kryptosystem. I Papers.ssrn.com. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3326244
Wright, CS (2008). Bitcoin: Ett peer-to-peer elektroniskt kontantsystem. SSRN elektronisk tidskrift. https://doi.org/10.2139/ssrn.3440802
Titta på: Blockchain ger social påverkan till Filippinerna
Ny på blockchain? Kolla in CoinGeeks Blockchain for Beginners-sektionen, den ultimata resursguiden för att lära dig mer om blockchain-teknik.
Källa: https://coingeek.com/doctoral-study-components-blockchain-technology/