SNARKChain: Proof-of-Useful-Work Blockchain Consensus with General-Purpose SNARK Marketplace
यह शोध पत्र SNARKChain को प्रस्तुत करता है, जो एक नवीन 'प्रूफ-ऑफ-यूज़फुल-वर्क' सर्वसम्मति प्रोटोकॉल (consensus protocol) है, जो माइनिंग प्रक्रिया में सीधे क्लाइंट-आउटसोर्स किए गए SNARK प्रूफ जनरेशन को एकीकृत करके ब्लॉकचेन को सुरक्षित करता है, जिससे ऊर्जा की बर्बादी समाप्त होती है और सर्वसम्मति स्तर (consensus layer) पर SNARK प्रूफ के लिए पहला विकेंद्रीकृत बाज़ार स्थापित होता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
ब्लॉकचेन की दुनिया की कल्पना एक विशाल, वैश्विक डिजिटल लेजर (बहीखाता) के रूप में करें जिसे हर कोई भरोसेमंद मानता है, लेकिन कोई एक व्यक्ति इसे नियंत्रित नहीं करता। इस लेजर को बुरे लोगों से सुरक्षित रखने के लिए, अधिकांश ब्लॉकचेन प्रूफ ऑफ वर्क (PoW) नामक एक प्रणाली का उपयोग करते हैं। इसे एक बहुत बड़े, हाई-टेक खोज अभियान (scavenger hunt) की तरह समझें जहाँ कंप्यूटर अविश्वसनीय रूप से कठिन गणितीय पहेलियों को हल करने के लिए दौड़ लगाते हैं। जो सबसे पहले इसे हल कर लेता है, उसे लेजर में अगला पेज लिखने का मौका मिलता है और उसे एक इनाम मिलता है।
समस्या क्या है? ये पहेलियाँ ऐसी हैं जैसे आग जलाए रखने के लिए किसी पुस्तकालय को जला देना। ये बहुत अधिक बिजली का उपयोग करती हैं लेकिन ब्लॉकचेन के बाहर कुछ भी उपयोगी नहीं बनातीं। कुछ रिपोर्टों का सुझाव है कि केवल एक प्रसिद्ध ब्लॉकचेन (बिटकॉइन) अकेले उतना कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित कर सकता है जितना कि पूरे ग्रीस देश के एक वर्ष के उत्सर्जन के बराबर है!
यहाँ आता है SNARKChain, जो ब्रनो यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम का एक नया विचार। उन्होंने पूछा: क्या होगा यदि वे "बेकार" पहेलियाँ जिन्हें हम ब्लॉकचेन को सुरक्षित रखने के लिए हल करते हैं, वास्तव में वास्तविक दुनिया के लिए कुछ उपयोगी कर सकें?
बड़ा विचार: उन पहेलियों को हल करना जो मायने रखती हैं
शोधकर्ता प्रूफ ऑफ यूज़फुल वर्क (PoUW) नामक एक प्रणाली का प्रस्ताव करते हैं। रैंडम गणितीय समस्याओं पर ऊर्जा जलाने के बजाय, माइनर्स (miners) ऐसी पसीजी हल करेंगे जो zk-SNARKs उत्पन्न करती हैं।
zk-SNARKs को समझने के लिए, एक जादूगर की कल्पना करें जो यह साबित कर सकता है कि उसे एक गुप्त पासवर्ड पता है, बिना उस पासवर्ड को ज़ोर से बोले। ये डिजिटल दुनिया में गोपनीयता और सुरक्षा के लिए शक्तिशाली उपकरण हैं, लेकिन इन्हें बनाना अविश्वसनीय रूप से भारी काम है। इनके लिए विशाल कंप्यूटरों और बहुत अधिक समय की आवश्यकता होती है, जिससे आम लोगों के लिए इन्हें स्वयं उत्पन्न करना बहुत महंगा हो जाता है।
SNARKChain ब्लॉकचेन को एक विकेंद्रीकृत बाजार (decentralized marketplace) में बदल देता है। यहाँ जादू कैसे होता है:
- क्लाइंट्स (वे लोग जिन्हें इन जादुई प्रमाणों की आवश्यकता है) ब्लॉकचेन पर एक अनुरोध पोस्ट करते हैं।
- माइनर्स (नेटवर्क को सुरक्षित रखने वाले कंप्यूटर) इन अनुरोधों को चुनते हैं।
- ब्लॉकचेन को सुरक्षित करने के काम के दौरान, वे इन उपयोगी प्रमाणों को एक "बायप्रोडक्ट" (सह-उत्पाद) के रूप में उत्पन्न करते हैं।
- यदि एक माइनर पहेली को सही ढंग से हल करता है, तो उसे चेन में एक नया ब्लॉक जोड़ने और इनाम पाने का मौका मिलता है।
लेखकों के अनुसार, यह पहली बार है जब ऐसा बाजार सीधे एक ब्लॉकचेन के मुख्य सुरक्षा स्तर (core security layer) में बनाया गया है।
पेचीदा हिस्सा: इसे निष्पक्ष रखना
शोधकर्ता जानते थे कि केवल एक पहेली को दूसरी से बदलना ही काफी नहीं था। उन्हें यह सुनिश्चित करना था कि सिस्टम ब्लॉकचेन के सुनहरे नियमों को न तोड़े। उन्हें कुछ विशिष्ट समस्याओं को हल करना था:
1. "चोरी किए गए कार्य" की समस्या (The "Stolen Work" Problem)
पुराने दिनों में, यदि किसी माइनर ने एक पहेली हल की लेकिन ब्लॉक जोड़ने की दौड़ नहीं जीती, तो उसका काम बेकार चला जाता था। SNARKChain में, यदि एक माइनर एक प्रमाण (proof) बनाता है लेकिन ब्लॉक प्रकाशित करने के लॉटरी में हार जाता है, तो वह प्रमाण किसी और के लिए बेकार है क्योंकि वह एक विशिष्ट, अद्वितीय "इंटीग्रिटी पैरामीटर" (वर्तमान ब्लॉक का एक डिजिटल फिंगरप्रिंट) से जुड़ा हुआ है। यह बुरे तत्वों को किसी और की कड़ी मेहनत को चुराने और उसका उपयोग करने से रोकता है।
2. "अमीर और अमीर होते हैं" की समस्या (The "Rich Get Richer" Problem)
यदि सिस्टम केवल सबसे तेज़ कंप्यूटर को पुरस्कृत करता, तो केवल सबसे बड़े, सबसे महंगे माइनिंग फार्म ही कभी जीत पाते। शोधकर्ताओं ने इसे ठीक करने के लिए एक लॉटरी सिस्टम डिज़ाइन किया।
- कल्पना करें कि एक माइनर एक प्रमाण उत्पन्न करता है। केवल यह जाँचने के बजाय कि क्या यह "पर्याप्त रूप से अच्छा" है, सिस्टम एक डिजिटल पासा फेंकता है।
- प्रमाण जितना बड़ा और जटिल होगा, लॉटरी जीतने की संभावना उतनी ही अधिक होगी।
- इसका मतलब है कि एक छोटा माइनर जिसके पास कमजोर कंप्यूटर है, उसके पास भी जीतने का एक निष्पक्ष मौका है, बशर्ते वे काम करते रहें। लेखकों ने इस परीक्षण के लिए सिमुलेशन (कंप्यूटर मॉडल) चलाए, और परिणामों ने सुझाव दिया कि पुरस्कार वास्तव में प्रत्येक माइनर द्वारा किए गए कार्य के आधार पर निष्पक्ष रूप से वितरित किए जाते हैं।
3. "ट्रैफिक जाम" की समस्या (The "Traffic Jam" Problem)
क्या होगा यदि हर कोई एक ही समय में एक ही अनुरोध को हल करने की कोशिश करता है? शोधकर्ताओं ने एक "बकेटिंग" (bucketing) प्रणाली का प्रस्ताव दिया। इसे कई अलग-अलग मेल स्लॉट्स वाले पोस्ट ऑफिस की तरह समझें। सभी को एक ही स्लॉट के लिए लड़ने देने के बजाय, अनुरोधों को एक कोड के आधार पर विभिन्न बकेटों (buckets) में वर्गीकृत किया जाता है। माइनर्स एक बकेट चुनते हैं और केवल उसके अंदर के अनुरोधों पर काम करते हैं। यह माइनर्स को एक-दूसरे के काम में बाधा डालने और ऊर्जा बर्बाद करने से रोकता है। उनके सिमुलेशन ने दिखाया कि अधिक बकेटों का उपयोग करने से बेकार काम में काफी कमी आती है।
पेपर क्या कहता है (और क्या नहीं कहता)
लेखक अपने दावों के प्रति बहुत सावधान हैं। उन्होंने सुझाव दिया है कि उनका सिस्टम काम करता है और उन्होंने सिमुलेशन के माध्यम से अपने सुरक्षा गुणों का प्रदर्शन किया है। उन्होंने यह दावा नहीं किया है कि उन्होंने पूरी तरह से चलता हुआ, लाइव ब्लॉकचेन बनाया है जिसे वर्षों तक वास्तविक दुनिया में परीक्षण किया गया हो।
उन्होंने स्पष्ट रूप से कुछ विचारों को खारिज भी किया है जो शायद सहज लग सकते हैं लेकिन काम नहीं करते:
- उन्होंने "एमोर्टाइजेशन" (amortization) के विचार को खारिज कर दिया: आप कई प्रमाणों को आसान बनाने के लिए उन्हें एक साथ बैच नहीं कर सकते। सिस्टम को इस तरह डिज़ाइन किया गया है कि प्रत्येक एकल प्रमाण को शुरुआत से कंप्यूट किया जाना चाहिए, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि कोई भी कम काम करके धोखाधड़ी न कर सके।
- उन्होंने "प्री-कंप्यूटिंग" (pre-computing) को खारिज कर दिया: एक माइनर आज के लिए एक पहेली को गुप्त रूप से हल नहीं कर सकता जो अगले सप्ताह मौजूद होने वाले ब्लॉक के लिए हो। पहेली हर सेकंड ब्लॉक की वर्तमान स्थिति के आधार पर बदल जाती है, इसलिए आपको इसे अभी हल करना होगा।
निष्कर्ष
शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रणाली डिज़ाइन की है जहाँ ब्लॉकचेन को सुरक्षित करने के लिए खर्च की गई ऊर्जा बर्बाद नहीं होती है। इसके बजाय, उस ऊर्जा का उपयोग मूल्यवान क्रिप्टोग्राफिक प्रमाण बनाने के लिए किया जाता है जो इंटरनेट के अन्य हिस्सों को निजी और सुरक्षित रखने में मदद करते हैं।
हालाँकि उन्होंने सिमुलेशन के माध्यम से दिखाया है कि गणित सही है और सिस्टम निष्पक्ष है, वे स्वीकार करते हैं कि वास्तविक दुनिया में तैनाती एक भविष्य का कदम है। उन्होंने एक ऐसे ब्लॉकचेन का ब्लूप्रिंट तैयार किया है जो केवल ऊर्जा नहीं जलाता, बल्कि वास्तव में कुछ उपयोगी करता है, अतीत के "बेकार काम" को भविष्य के "उपयोगी काम" में बदल देता है।
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