Vad är finalitet i blockchain, och varför spelar det någon roll?

Förstå finaliteten i blockchain

Finalitet i blockchain hänvisar till den oföränderliga bekräftelsen av en transaktion eller ett block av transaktioner.

I konventionella finansiella system, när en transaktion väl har bekräftats, kan den inte ångras. På samma sätt säkerställer att uppnå finalitet på ett blockchain-nätverk att en transaktion är permanent och inte kan ändras efter att den har lagts till i blockchain. För att blockkedjan ska vara säker och autentisk är detta koncept avgörande.

Finalitet uppnås genom blockchain-nätverkets användning av konsensus. Olika blockchain-nätverk använder olika konsensusalgoritmer, var och en med en unik metod för att validera transaktioner och säkerställa finalitet, såsom proof-of-work (PoW), proof-of-stake (PoS) eller praktisk bysantinsk feltolerans.

Typer av finalitet i blockchain

Finaliteten i blockkedjan kan vara sannolik, ekonomisk, omedelbar, ovillkorlig eller relaterad till hela blockkedjans tillstånd.

På blockkedjan finns det olika typer av finalitet, som var och en beskriver en distinkt grad av säkerhet och irreversibilitet med avseende på transaktioner och block. De viktigaste finalitetstyperna på blockchain är följande:

Probabilistisk slutgiltighet

Finaliteten är sannolik i de flesta blockkedjesystem, särskilt de som använder PoW-konsensus, som Bitcoin. Sannolikheten för att vända en transaktion minskar exponentiellt när block läggs ovanpå en bekräftad transaktion efter att den har inkluderats i ett block.

Ekonomisk slutgiltighet

Begreppet ekonomisk finalitet förknippas ofta med PoS-system. En transaktion anses vara slutgiltig i termer av ekonomisk slutgiltighet om det skulle vara ekonomiskt olämpligt att gå tillbaka på den. I PoS krävs validatorer eller noder för att tillhandahålla en insats som säkerhet, en specifik mängd kryptovaluta. Om de godkänner falska transaktioner riskerar de att förlora sin andel, vilket gör det ekonomiskt irrationellt att agera illvilligt.

Omedelbar finalitet

Ripple-nätverket erbjuder nästan omedelbar slutgiltighet, vilket säkerställer att när en transaktion väl har registrerats i huvudboken, är den omedelbart bekräftad och oåterkallelig. Transaktioner valideras av 150 validatorer. Dessa validerare kan potentiellt tjäna en plats i Ripples unika nodlista, som består av 35 validerare.

Ovillkorlig finalitet

När en transaktion bekräftas anses den vara helt och villkorslöst slutgiltig. Under inga omständigheter kan transaktionen ångras. Det kan vara svårt att uppnå ovillkorlig slutgiltighet och kräver ofta en stark grad av centralisering eller en unik konsensusmetod.

Statens slutgiltighet

I vissa blockkedjesystem hänvisar finalitet till blockkedjans fullständiga tillstånd, inte bara transaktioner. En tillståndsövergång (en förändring i blockkedjans tillstånd, såsom en transaktion eller utförande av ett smart kontrakt) kan inte ändras eller vändas när den väl har avslutats. För applikationer som smarta kontrakt, där noggrannheten i hela applikationstillståndet är avgörande, är det viktigt att uppnå slutgiltighet.

Varför finalitet är viktigt i blockchain

Finalitet i blockchain ger den nödvändiga försäkran om transaktionens giltighet och beständighet, vilket gör det till ett grundläggande koncept för teknikens tillförlitlighet och funktionalitet.

Finality ger en hög nivå av säkerhet och förtroende för systemet, vilket säkerställer att när en transaktion väl har bekräftats kan den inte ändras eller vändas. Genom att verifiera att transaktionen är legitim och inloggad på blockkedjan, förhindrar finalitet problemet med dubbla utgifter, vilket är där samma digitala tillgång kan användas mer än en gång. 

Dubbla utgifter kan till exempel inträffa om någon hade en Bitcoin (BTC) och försökte överföra den i två separata transaktioner till två olika mottagare. Genom att garantera finalitet förhindrar blockchain-tekniken att detta händer. När en transaktion har bekräftats och registrerats i blockkedjan anses den digitala tillgången vara förbrukad och kan inte användas i några ytterligare transaktioner.

Finalitet är avgörande i samband med smarta kontrakt. Detaljerna i avtalet mellan köparen och säljaren är direkt inbäddade i smarta kontrakt, som är självutförande kod. Finality garanterar att dessa kontrakts utfall är deterministiska och oföränderliga.

Dessutom är finaliteten hur decentraliserade applikationer (DApps) ser till att deras aktiviteter är säkra och pålitliga. Finality säkerställer att beslut och transaktioner som görs inom dessa applikationer är oföränderliga och oåterkalleliga. Dessutom utvecklar blockkedjan förtroende bland nätverkets användare och medlemmar genom att göra transaktioner slutgiltiga. Användarnas förtroende för systemet ökar genom att veta att transaktioner är oåterkalleliga.

Utmaningar för att uppnå finalitet i blockchain

Frågor som forking, nätverkslatens, smarta kontraktssårbarheter och 51 % attacker förhindrar blockchain-transaktioner från att uppnå slutgiltighet.

När blockkedjan delas upp i flera vägar sker forling, vilket ger olika versioner av transaktionshistoriken. Konsensusmetoden sätts på prov av denna divergens, vilket gör det svårt att fastställa vilken version som är den legitima och fördröjer slutgiltigheten.

Till exempel kan hårda gafflar vara resultatet av oenighet mellan communityn eller utvecklare om protokolluppdateringar. Tills frågan är löst kan olika fraktioner fortsätta att stödja PoW-blockkedjor, vilket resulterar i bristande slutgiltighet.

Nätverkslatens, eller förseningen i datakommunikation mellan noder, komplicerar saken ytterligare. Långsamma nätverksanslutningar kan orsaka fel i transaktionsordning och validering genom att fördröja spridningen av transaktionsinformation över blockkedjenätverket.

Dessutom kan ett smart kontrakts sårbarhet resultera i oväntat beteende, vilket gör att dåliga aktörer kan dra nytta av det och vända transaktioner. På liknande sätt kan en enhet som har mer än 50 % av nätverkets gruvkraft i en PoW-blockkedja kunna ändra historiken för blockkedjan och vända transaktioner. Detta undergräver slutgiltighet och säkerhet.

På grund av dessa farhågor äventyras blockkedjans integritet, vilket kräver implementering av starka konsensusalgoritmer och effektiva nätverksprotokoll av utvecklare för att minska forking- och latensproblem och garantera snabba och säkra slutgiltiga transaktioner.

Tekniker och konsensusalgoritmer för att förbättra finaliteten

Längre bekräftelseperioder, flera valideringar och banbrytande säkerhetsalgoritmer, såsom Algorands Pure PoS, delegerad PoS (DPoS) och HoneyBadgerBFT, kan hjälpa till att förbättra blockkedjans slutgiltighet.

Ett tillvägagångssätt innebär längre bekräftelsetider, vilket möjliggör ett större antal valideringar innan en transaktion anses vara slutgiltig. Sannolikheten för att en transaktions giltighet bekräftas och blir irreversibel ökar avsevärt genom att förlänga tiden det tar att nå konsensus.

Dessutom, genom att använda tekniken för flera bekräftelser, där transaktioner kontrolleras av många noder eller validatorer, erbjuder det ett extra lager av säkerhet, vilket säkerställer en bredare konsensus och minskar risken för misstag eller skadliga attacker.

Dessutom har innovativa konsensusalgoritmer som Algorands Pure PoS, DPoS och HoneyBadgerBFT förändrat branschen. Algorand använder en PoS-metod tillsammans med ett bysantinskt avtalsprotokoll för att säkerställa snabb och oåterkallelig slutgiltighet för transaktioner. 

Genom att implementera ett ryktebaserat system där en liten grupp betrodda delegater validerar transaktioner, ökar DPoS nätverkets effektivitet och slutgiltighet. På liknande sätt förbättrar HoneyBadgerBFT-algoritmen finalitet och säkerhet även i närvaro av illvilliga noder eller nätverksfördröjningar genom att uppnå asynkron bysantinsk konsensus.

Framtida trender och utvecklingar för att uppnå snabbare och mer tillförlitlig slutgiltighet

I grund och botten är en multidisciplinär strategi som innehåller olika konsensustekniker, banbrytande kryptering och förbättrad interoperabilitet nödvändig för att uppnå snabbare och mer tillförlitlig slutgiltighet i framtiden.

Exponeringen av hybridkonsensusmodeller är en sådan trend. Dessa hybridkonsensusalgoritmer strävar efter att öka skalbarhet och prestanda samtidigt som de behåller stark säkerhet genom att kombinera fördelarna med olika konsensusalgoritmer. Projekt har experimenterat med att införliva PoS-metoder eftersom de förbrukar betydligt mindre energi än PoW-tekniker och påskyndar bekräftelsetiderna.

Dessutom finns det ett växande intresse för avancerade kryptografiska metoder som ZK-bevis (zero-knowledge) och innovativa teknologier, såsom skärning. Noll-kunskapsbevis förbättrar effektiviteten och integriteten genom att göra det möjligt för parterna att validera transaktioner utan att avslöja privat information. Sharding, en metod för att dela upp blockkedjan i mindre, mer hanterbara delar, minskar beräkningsbördan på noder och påskyndar behandlingen av transaktioner.

Utvecklingen av kvantberäkning kan göra befintliga krypteringstekniker föråldrade, vilket gör det nödvändigt att skapa kvantresistenta algoritmer. För att upprätthålla säkerheten och slutgiltigheten av transaktioner inför kvanthot, undersöker blockchain-nätverk aktivt kvantresistenta kryptografiska lösningar.

Ett annat fokusområde är hur olika blockkedjor interagerar med varandra. Genom att använda protokoll som Polkadot och Cosmos kan transaktioner mellan nätverk slutföras snabbt och sömlöst. Denna interoperabilitet förbättrar blockkedjesystemens övergripande effektivitet, vilket resulterar i snabbare och mer pålitlig slutgiltighet.