Opas: mikä on Hedera Hashgraph?

Hashgraph-nimellä tunnettu teknologia on noussut yhä enemmän otsikoihin vuoden 2018 aikana. Hedera Hashgraph lupaa uskomatonta skaalautuvuutta verrattuna markkinoilla oleviin järjestelmiin. Mikä on Hashgraph, ja miksi kyseessä on niin mullistava keksintö? Bitcoinkeskus kertoo seuraavassa yksityiskohtaisesti, mistä on oikein kyse.

Hedera Hashgraph on julkinen ekosysteemi

Asetetaan Hedera Hashgraph ensin oikeaan paikkaan kryptovaluuttojen maailmassa. Lisäksi on syytä tarkentaa, mitä sanat Hedera ja Hashgraph oikein tarkoittavat.

Hashgraph on nimi patentoidulle teknologialle, jonka toiminta esitellään tässä artikkelissa. Sen historiaan pureudutaan tarkemmin seuraavassa kappaleessa, mutta kyse on varsin uudesta keksinnöstä pohjautuen aBFT eli asynchronous Byzantine fault tolerant -konsensusalgoritmiin.

Hedera on puolestaan yhdysvaltalainen fintech-yhtiö, joka rakentaa Hashgraph-teknologiaan pohjautuvaa platformia. Hedera Hashgraph -nimellä viitataan siis Hedera-yhtiön kehittämään ekosystemiin. Kyseessä on käytännössä kilpailija ohjelmointialustoille kuten Ethereum, NEO sekä EOS. Hedera Hashgraph tukee mm. solidity-skriptikielellä kirjoitettuja älysopimuksia Ethereumin tavoin.

The Hedera hashgraph platform provides a new form of distributed consensus; a way for people who don’t know or trust each other to securely collaborate and transact online without the need for a trusted intermediary. The platform is lightning fast, secure, and fair, and, unlike some blockchain-based platforms, doesn’t require compute-heavy proof-of-work. Hedera enables and empowers developers to build an entirely new class of distributed applications never before possible. (Hedera.com)

Hedera Hashgraph on järjestänyt ICO:n elokuussa 2018, jossa se keräsi 100 miljoonan dollarin rahoituksen. Koska kyseessä on amerikkalainen yhtiö, ICO oli suunnattu SEC:n pykälien mukaan vain akkreditoiduille sijoittajille Yhdysvalloissa.

Hedera Hashgraph sisältää kilpailevien järjestelmien tavoin natiivivaluutan, jota käytetään transaktiomaksuihin sekä staking-operaatioihin markkinoilla olevien Proof-of-Stake -järjestelmien tavoin. Tämä token tunnetaan lyhenteellä HBAR. Sitä ei ole mahdollista ostaa tällä hetkellä mistään.

ICO:hon osallistuneilla henkilöillä on hallussaan SAFT (Simple Agreemenet for Future Tokens) -tokeneita. Ne konvertoidaan HBAR-tokeneiksi, kun Hedera Hashgraphin MainNetista tulee kaikille avoin ekosysteemi. Tällä hetkellä MainNet on käynnistetty, mutta se on puolisen vuotta testikäytössä.

Käydään seuraavaksi läpi Hashgraph-teknologian historiaa sekä sen erityispiirteitä. Mistä kaikki kohu on oikein peräisin?

Hashgraphin kehittäjä on Leemon Baird

Hashgraph-teknologian kehittäjä on amerikkalainen Leemon Baird. Hänen visionsa on digitaalinen maailma, joka mullistaa käsityksemme internetistä, verkoista tai tietokoneista. Baird haluaa luoda virtuaaliympäristön, joka on luotettava, reilu, salamannopea ja yhdistyy saumattomasti eri palveluihin ja ekosysteemeihin. Kaiken lisäksi se on avoin kaikille.

You’re going to have shared worlds that are interlocking with each other. That will allow shared trust even across these things. This is the vision for what we want the internet to be. It will change the way we even look at what cyberspace is, what the internet is

Twenty years from now, when the children who are born then are growing up, they’re not even going to think about websites and emails as a separate thing. (Leemon Baird)

Yllä oleva lainaus on Bairdin visio 2010-luvun alkupuolelta. Hän ratkoi tämän jälkeen matemaattisia ongelmia vuosien ajan ilman tulosta. Bairdin visio törmäsi samoihin ongelmiin, joita monet muutkin matemaatikot ovat pohtineet. Tällainen maailma vaatisi niin paljon transaktioita, ettei sen toteuttaminen vaaditulla suorituskyvyllä olisi teknisesti mahdollista.

Lopulta Baird löysi ratkaisun, joka mahdollistaa informaation nopean jakamisen ilman valtavaa kuormaa transaktioista. Vuosien pohdinnan jälkeen Baird julkaisi white paperin toukokuussa 2016 otsikolla: The Swirlds Hashgraph consensus algorithm: fair, fast, Byzantine fault tolerance.

Hashgraph-teknologia on siis vuosien mittaisen työn tulos, vaikka white paper on varsin nuori kryptomaailman vanhimpiin kilpailijoihin verrattuna.  Jos haluat saada hyvän läpileikkauksen edellä kuvatusta historiasta, katso tämä Mike Maloneyn sekä Leemon Bairdin haastattelu:

Leemon Bairdin luoma Hashgraph eroaa blockchain-kilpailijoistaan siten, että kyseessä on patentilla suojattu teknologia. White paperin otsikossa mainittu sanahirviö Swirlds on Bairdin luoma fintech-yhtiö, joka omistaa Hashgraphin patentin. Tämä fakta on kryptomaailmassa suurimman kritiikin kohteena.

Tässä kohtaa on syytä tuoda esiin myös pari muuta aiheeseen liittyvää faktaa. Lähes kaikkien kryptovaluuttaprojektin kehitystyö (Bitcoinia lukuun ottamatta) on myös käytännössä yhden keskitetyn teknologiayhtiön vastuulla. Jokaisella projektilla on myös selkeä keulahahmo, johon kyseinen protokolla henkilöityy.

Ero Hashgraphiin tulee siinä, että kuka tahansa voi ladata Bitcoin-ohjelmiston itselleen ja forkata siitä oman versionsa täysin vapaaksi. Tämä pätee myös muihin kryptovaluuttoihin, sillä kyse on open source -teknologiasta. Hashgraphin kohdalla tämä ei ole mahdollista. Kehittäjän on käytettävä lisensoitua ohjelmistoa juuri Swirlds-yhtiön haluamassa muodossa. Koodi on ns. read-only, eli sitä on mahdollista tutkia, mutta ei muuttaa.

Tämän artikkelin aiheena oleva Hedera Hashgraph on siis kyseistä teknologiaa hyödyntävä julkinen platform. Maailmassa on myös muita Hashgraph-ekosysteemejä, sillä teknologiaa on myyty aiemmin enterprise-tason ratkaisuna, jossa verkko ei ole julkinen.

Käydään seuraavaksi läpi Hashgraph-teknologiaa pinnan alta.

Hashgraph ja aBFT

Hashgraphin teknologiaa kuvataan usein sanoilla asynchronous Byzantine fault tolerance – lyhennettynä aBFT. Termi Byzantine Fault Tolerance (BFT) kuvaa yleisellä tasolla järjestelmän kykyä saavuttaa konsensus tilanteessa, jossa osa verkon toimijoista on tavalla tai toisella vihamielisiä.

BFT viittaa jo satoja vuosia vanhaa ongelmaan, jonka Mike Maloney selittää aloittelijoille ymmärrettävässä muodossa alla olevassa videossa (pitäisi alkaa kohdasta 04:00).

Kuten Mike Maloney kertoo, kyseessä on probleema konsensuksen saavuttamisesta. Leslie Lamport, Robert Shostak ja Marshall Pease kuvailivat tämän vuonna 1982 ilmestyneessä julkaisussa The Byzantine Generals Problem, josta nimi on peräisin.

Perusidea on tämä: ajattele 500 vuoden takaista tilannetta, jossa useiden eri kenraalien johtamat sotajoukot ympäröivät kaupunkia. Hyökkäys onnistuu vain siinä tapauksessa, että kaikki päättävät hyökätä yhtä aikaa. Jos osa kenraaleista osoittautuu pettureiksi tai hyökkää väärään aikaan, lopputuloksena hyökkääjät tuhoutuvat.

Kenraalit lähettävät toisilleen viestejä siitä, milloin hyökkäys pitäisi aloittaa, ja haluavatko he ylipäätään hyökätä vai ei. Miten tilanteessa voidaan saavuttaa varmuudella konsensus, jos osa kenraaleista on pettureita ja lähettää väärää informaatiota? Miten kenraali voi olla varma, että hänen saamansa viesti on ylipäätään toiselta kenraalilta?

Ongelmaa kuvattiin mm. näin marraskuussa 2008, kun keskusteltiin uudesta ja oudosta teknologiasta nimeltään Bitcoin.

It is not sufficient that everyone knows X. We also need everyone to know that everyone knows X, and that everyone knows that everyone knows that everyone knows X – which, as in the Byzantine Generals problem, is the classic hard problem of distributed data processing.

Bitcoin ratkaisi tämän ongelman konsensusalgoritmilla, joka tunnetaan nimellä Proof-of-Work. Voit lukea Satoshi Nakamoton vastauksen edellä kuvattuun ongelmaan tästä linkistä.

Nykyään eri kryptovaluutat käyttävät useita erilaisia konsensusprotokollia. Proof-of-Stake on variaatioineen on erityisen suosittu. Kaikissa vaihtoehdoissa omat hyvät ja huonot puolensa. Bitcoinin ratkaisua pidetään yleisesti ottaen luotettavimpana, mutta sen kääntöpuolena on valtava sähkönkulutus louhintalaitteissa.

Hashgraphin perustaja Leemon Baird selittää alla olevassa lainauksessa eron Bitcoinin käyttämään Proof-of-Work -protokollaan.

Every time you get a confirmation you become a little bit more confident. But, you never actually reach a moment where you’re absolutely sure — you just say, “well after six confirmations, I think I’m sure enough to give the customer the thing he just bought”. Or, “maybe he’s buying something really big, so I’ll wait for twelve confirmations”, but you never really reach a moment where you’re one hundred percent sure. (Lähde)

Bairdin mukaan Bitcoinin konsensus ei saavuta koskaan absoluuttista arvoa 100%. Kun suoritat Bitcoin-transaktion, se hyväksytään yleensä 2-3 vahvistuksen jälkeen. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että transaktion sisältämän lohkon perään on luotu 2-3 uutta lohkoketjun lohkoa. Mitä enemmän vahvistuksia saadaan, sen todennäköisempää on, että transaktio on validi.

Hashgraph on puolestaan BFT (Byzantine Fault Tolerant), mikä tarkoittaa matemaattisesti varmennettua tilaa siitä, että konsensus on saavutettu.

Ultimately, byzantine fault tolerant (BFT) means three things: 1) We are going to come to consensus; 2) We will know when we’ve come to consensus; and 3) We’re never wrong — you’re mathematically guaranteed that everybody else is going to reach the exact same consensus. That’s byzantine.

Kurkistetaan seuraavaksi Hashgraphin ”konepellin alle”. Miten tämä huikea suorituskyky oikein saavutetaan?

Hashgraphin teknlogia: gossip-about-gossip

Hashgraph-teknologian ytimessä on siis edellä kuvattu lyhenne aBFT. Ratkaisu on aiheuttanut paljon kohua, koska sen skaalautuvuus on aivan eri luokkaa kilpailijoihin verrattuna. Hashgraph pystyy teoriassa tasoon 250.000 transaktiota per sekunnissa, ja sen rajoitteena on lähinnä internetin kapasiteetti.

Alla oleva kuva kertoo Hashgraphin eroista perinteiseen lohkoketjuun.

mikä on hashgraph - hedera hashgraph

Jos kuva näyttää tutulta, olet saattanut tutustua aiemmin NANO– tai IOTA-kryptovaluuttaan. Nämä kaikki ovat DAG eli Directed Acyclic Graph -pohjaisia ratkaisuja. Jos haluat ymmärtää eron NANO:n, IOTA:n, Salamaverkon sekä Hashgraphin välillä, katso tämä video. DAG-järjestelmä on lohkoketjua muistuttava ratkaisu, mutta kyse ei ole samasta asiasta. Yllä oleva kuva esittää hyvin niiden eron.

Hashgraph hyödyntää gossip-about-gossip -protokollaa, jonka avulla sen valtava kapasiteetti saavutetaan. Yksinkertaisesti sanottuna jokainen verkon node valitsee satunnaisesti muita node-palvelimia ja välittää niille omat tietonsa. Kyseessä on ikään kuin ”digitaalinen juoruaminen”.

Gossip-protokolla on konseptina jo varsin vanha ratkaisu. Gossip-about-gossip eroaa siten, että mukana on myös aikaleima sekä informaatio siitä, keneltä ”juoru” on saatu.

Teknologia eroaa merkittävästi perinteisestä ratkaisusta, jossa kaikki nodet ylläpitävät koko ajan synkronisoitua lohkoketjua, mikä tarkoittaa käytännössä transaktiohistoriaa. Jokaisen Bitcoin-lompakon saldohan on yksinkertaisesti vain tulevien ja lähtevien transaktioiden summa, jotka löytyvät tallennettuna lohkoketjusta.

Hashgraphin ratkaisussa historiatietoa ei teoriassa edes tarvita, koska jokainen saldo on kryptografisesti vahvistettu oikeaksi jokaisella hetkellä. Hashgraphissa kuvioon tulee shared state, joka sisältää käytännössä edellä kuvatun viestihistorian (eli ”juorut”) tallennettuna erittäin tehokkaalla tavalla.

Systeemi on suorastaan nerokas, koska Hashgraphin ratkaisussa ei tarvita äänestystä konsensuksen saamiseksi.

When everyone knows exactly what everyone else knows, they also know what everyone else would vote. Hence, they can all virtually vote by themselves and voilá, you have consensus, and yes, then you gossip about it. It’s so brilliant, it hurts.

Kaikki verkon osapuolet tietävät, mitä muut tietävät. Näin ollen ne myös tietävät, mitä toiset osapuolet olisivat äänestäneet virheelliseksi informaatioksi.

Hashgraph-arkkitehtuuri

Hashgraph-teknologian ydin alkaa toivottavasti nyt hahmottua. Katsotaan vielä lopuksi isompaa kuvaa, eli millaisista rakennuspalikoista järjestelmä oikein muodostuu.

Hashgraph on kolmitasoinen arkkitehtuuri. Pohjalla on internet-taso, jonka yläpuolella on konsensus-taso. Päällimmäisenä on sovellustaso, joka tarkoittaa esimerkiksi kryptovaluuttaa, tiedostopankkia, älysopimuksia ja niin edelleen.

Alla oleva kuva on Hashgraphin white paperista.

Internet-tason muodostavat käytännössä nodet, eli verkkoa pyörittävät palvelimet. Sen yläpuolella on konsensus-taso. Nodet vastaanottavat verkosta transaktioita, ja välittävät ne sitten toisilleen gossip-protokollaa hyödyntäen. Tämän jälkeen ne saavuttavat konsensuksen aiemmin kuvatun aBFT-konsensusprotokollan avulla.

Ylimmällä tasolla ovat erilaiset palvelut ja sovellukset. Hashgraph-verkossa käytetään myös omaa natiivivaluuttaa, kuten ensimmäisessä kappaleessa oli kuvattu. Sen lisäksi järjestelmää voidaan käyttää virtuaalisena tiedostopankkina, joten kyseessä on osaltaan kilpailija myös SiaCoinin tyyppisille projekteille.

Hashgraph tukee myös älysopimuksia, joita voidaan kirjoittaa Ethereumista tutulla solidity-ohjelmointikielellä.

Hedera tuo Hashgraph-teknologian kaikkien käyttöön

Hedera on siis fintech-yhtiö, joka rakentaa Hedera Hashgraph-nimistä ekosysteemiä. Hashgraph on Swirlds-nimisen yhtiön patentoima teknologia, jota myytiin ensi alkuun vain suljettuna ympäristönä. Vuoden 2017 kryptobuumin aikana syntyi Hedera, joka on Hashgraph-teknologiaa hyödyntävä julkinen ja avoin ekosysteemi.

Hashgraphin kehittäjä Leemon Baird (kuvassa) on Swirlds-yhtiön CTO ja toimii myös samalla nimellä Hedera Hashgraph -projektissa.

Koska Hedera on julkinen ekosysteemi, kuka tahansa voi pyörittää omaa node-palvelintaan ja liittyä mukaan verkkoon. Lähes kaikki kryptovaluutat toimivat samalla idealla, eli kyseessä on permissionless system. Voit ladata ohjelmiston ja liittyä mukaan kysymättä lupaa keneltäkään.

Julkinen verkko mahdollistaa myös hakkereiden ja muiden verkkorikollisten liittymisen järjestelmään. Kuinka Hedera voi estää rikollisia node-palvelimia ottamasta verkkoa haltuun? Tämä tapahtuu käytännössä Delegated Proof-of-Stake -tyyppisen ratkaisun avulla.

Hedera Hashgraph -järjestelmässä node voi osallistua konsensuksen saavuttamiseen vain silloin, kun se ”steikkaa” (staking) riittävästi järjestelmän natiivivaluuttaa. Tämä natiivivaluutta jaetaan verkon käynnistysvaiheessa valtaosin tiettyjen ”hallitsijoiden” haltuun, jotka muodostavat elimen nimeltään Hedera Council.

Kyseessä on 39 eri yhtiötä ympäri maailmaa, joiden paikka Hederan hallintoelimessä vaihtuu vuosittain. Yksi näistä on luonnollisesti myös Swirlds. Nämä ”hallitsijat” muodostavat käytännössä konsensusta pyörittävät nodet, eli kyseessä on hyvin paljon perinteistä dPoS-protokollaa muistuttava ratkaisu.

Jos Hashgraph-teknologiaa käytetään suljetussa ympäristössä, edellä kuvattua dPoS-lisäpalikkaa ei tarvita.

Hedera Council kontrolloi myös Hashgraph-teknologian koodia ja sen päivityksiä.

Onko Hedera Hashgraph ”lohkoketjun tappaja”?

Hashgraph-teknologiasta on tulossa koko ajan suurempi puheenaihe. Hedera Hashgraph -projekti sai mukavasti julkisuutta syksyllä 2018, jolloin projektin ICO keräsi 100 miljoonaa taalaa.

Sen kannattajien mielestä kyseessä on ”lohkoketjun tappaja”, joka poistaa Bitcoinin, Ethereumin ja muut kilpailijat pois käytöstä. Hashgraphin vastustajien mielestä kyseinen teknologia edustaa kaikkea sitä, mitä vastaan Bitcoin on alun perin perustettu. Moni varmasti rinnastaa Hashgraphin myös Rippleen.

Ongelmana on siis patentoitu teknologia. Hedera Hashgraph-alustalle kehittäminen vaatii luottamusta yhden fintech-firman tuotoksiin, joihin lisenssin ostajalla ei ole sananvaltaa. Muiden kryptovaluuttojen kohdalla kuka tahansa voi luoda ohjelmistosta oman versionsa ja tehdä haluamansa muutokset.

Monet analyytikot pitävät myös Hashgraphin suorituskykyä paljon kuvailtua pienempänä. Kun verkko laajenee ja sisältää yhä useampia nodeja, tiedonvälitys gossip-protokollan avulla hidastuu väistämättä. Jossain vaiheessa eteen tulevat myös verkon rajoitteet.

Hedera Hashgraph -ekosysteemissä käytetty Delegated Proof-of-Stake -malli keskittää myös verkon ylläpidon hyvin pienelle joukolle. Sama ongelma vaivaa myös muita dPoS-järjestelmiä.

Transaktiot eivät ole Hederan ekosysteemissä ilmaisia, minkä avulla rohkaistaan ihmisiä pyörittämään omia palvelimia ja osallistumaan verkon ylläpitoon. Aika näyttää, kuinka tämä tapahtuu käytännössä. Artikkelin kirjoitushetkellä Hederan MainNet on julkaistu elokuussa 2018, ja samassa yhteydessä 50 miljadia HBAR-natiivitokenia on luotu. Kyseessä on yhä testiversio, ja kaikille avoin MainNet nähdään kevään 2019 aikana.

Hedera Hashgraph-tokenia ei ole siis mahdollista ostaa mistään juuri nyt. Tilanne muuttuu tulevaisuudessa, ja artikkeliin tehdään silloin asiaankuuluva päivitys.

Leemon Bairdin visio internetin korvaajasta on hieno. Hashgraph tarjoaa paljon sellaista, mihin perinteiset lohkoketjut eivät kykene. Mikään järjestelmä ei ole täydellinen, eikä sitä ole myöskään Hedera Hashgraph. Suorituskyvyn ja salamannopean konsensuksen saamiseksi decentralization eli hajauttaminen on jouduttu uhraamaan.

Kyseessä on yksi vuoden 2018 puhutuimmista teknologioista, joten keskustelua ja Hedera Hashgraph -platformin kehityksestä on syytä pysyä kärryillä.

Laita Twitterissä seurantaan @hashgraph sekä @Swirlds. Hedera Hashgraph löytyy myös Redditistä osoitteessa reddit.com/r/hashgraph. Tämä General FAQ -lanka antaa paljon hyödyllisiä vastauksia, joita on käyty läpi myös tässä artikkelissa (informaation public ledgerin osalta on siis vanhentunutta). Alla oleva Jackson Palmerin video on myös erinomainen kuvaus Hedera Hashgraph -teknologiasta. Palmer on Dogecoinin perustaja, ja hänen Youtube-kanavansa on täynnä loistavaa informaatiota napakasti esitettynä.

Löydät lisätietoa mm. seuraavista lähteistä: Is Blockchain Alternative Hashgraph Really A Game Changer: A Beginner’s GuideHashgraph mainnet up, HBAR minted, centralisation fears lingering, Hedera.comHedera Hashgraph Raises $100 Million, Claims $6 Billion Valuation, Hashgraph white paperIs The Future Of Blockchains DAGs ?— 5 Takeaways From The Hashgraph Event In NYC on March 13th, Hedera Hashgraph white paper7 industry disrupting dapps building on Hedera, Hedera FAQA Crash Course on Consensus ProtocolsUnderstanding Blockchain Fundamentals, Part 1: Byzantine Fault Tolerance

Tule keskustelemaan aiheesta lisää Bitcoinkeskuksen foorumille!

Ei kommentteja, oletko sinä ensimmäinen?

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.


*