Останні досягнення та застосування протоколу консенсусу Блокчейн
Блокчейн технологія як децентралізована розподілена бухгалтерська технологія, через механізм консенсусу забезпечує цілісність та узгодженість даних. Механізм консенсусу є ядром блочної системи, його продуктивність безпосередньо впливає на масштабованість та безпеку блокчейну. Асинхронний візантійський несправедливий консенсус (BFT) має унікальні переваги в подоланні затримок у мережі та часткових відмов вузлів, тому став об'єктом дослідження.
Цей звіт досліджує стан розвитку протоколів консенсусу Блокчейн, зосереджуючи увагу на останніх досягненнях протоколу асинхронної візантійської стійкості до помилок (BFT SMR). Найшвидший асинхронний протокол на сьогодні – це 2-chain VABA, очікуване затримання становить 9.5δ. Проте, через наявність вразливостей, цей протокол не зміг досягти очікуваної продуктивності. Таким чином, sMVBA став найшвидшим асинхронним MVBA-протоколом, очікуване затримання якого становить 10δ. У звіті також представлені два нові проекти протоколів, а саме 2PAC (2-фазний асинхронний консенсус) та надшвидка конвеєрна блокчейн, які демонструють значні покращення в пропускній здатності та затримці.
Моделі та визначення
У моделі асинхронного BFT система складається з n = 3f + 1 процесів, де f процесів можуть бути зловмисно зламані. Ці процеси взаємодіють один з одним через асинхронні канали, затримка передачі повідомлень неконтрольована. Кожен процес має пару публічних і приватних ключів для підпису та перевірки, що забезпечує автентичність і цілісність повідомлень.
Блокчейн Консенсус
Блокчейн Консенсус протокол має на меті забезпечити досягнення згоди між усіма чесними вузлами щодо стану Блоку. Кожен вузол постійно отримує нові транзакції, пакує їх у блоки і через Консенсус протокол забезпечує досягнення згоди щодо цих блоків на всіх чесних вузлах. Блокчейн Консенсус протокол повинен відповідати кільком основним вимогам:
Активність: в безмежному виконанні існує безмежно довгий визначений Блокчейн.
Узгодженість: якщо існує два визначених Блокчейн, то один з них повинен бути префіксом іншого.
Pякість: у визначеному Блокчейн, частка транзакцій, введених чесними вузлами, повинна бути не менше p.
Хоча очікуване затримання 2-chain VABA-протоколу складає 9.5δ, існує кілька способів атак, які порушують його консенсус і активність. Наприклад, атаки, що виникають через відсутність перевірки сертифікації, атаки, які перешкоджають активності, використовуючи стратегії підвищення, а також атаки на консенсус, що виникають через послаблення визначення сертифікації лідера. Хоча цей протокол вводить деякі нові механізми, такі як паралельне виконання кількох паралельних екземплярів, він все ще не зміг повністю вирішити ці проблеми.
Новий дизайн протоколу: 2PAC (2-етапний асинхронний консенсус)
На основі аналізу існуючого протоколу дослідники запропонували протокол 2PAC. Цей протокол значно підвищує продуктивність шляхом спрощення та оптимізації процесу консенсусу. Конкретно, він включає два варіанти:
2PAClean:
Реалізовано +90% пропускної здатності та 9.5δ очікуваної затримки, складність повідомлення становить O(n²).
Підвищено ефективність протоколу шляхом усунення непотрібних взаємодій та обчислювальних витрат.
ПАКБІГ:
Це найшвидший протокол консенсусу Блокчейн з поточною складністю повідомлень O(n³).
Безвідмовний час роботи одноразового MVBA становить 4δ, що значно зменшує затримку.
Супер швидка конвеєрна Блок
Дослідники запропонували новий дизайн конвеєрного Блоку, який значно зменшує затримки конвеєрних Блоків. Завдяки впровадженню механізму швидкого шляху, час прийняття рішень конвеєрного Блоку навіть менший, ніж у неконвеєрного Блоку, при справедливому плануванні. Цей механізм забезпечує затримку швидкого шляху під час усіх виконань і не підлягає впливу поведінки несправних процесів.
Результати кількісного аналізу
Через теоретичний аналіз і практичні випробування, очікуваний затримка 2PAClean у найгіршому випадку становить 9.5δ, тоді як у хорошому випадку (без відмов і з напівсправедливим планувальником) становить 6δ. У порівнянні, очікуваний затримка sMVBA становить 10δ, а у хорошому випадку - 6δ. Таким чином, 2PAClean зменшив затримку у найгіршому випадку на 0.5δ, зберігаючи ту ж затримку у хорошому випадку. Крім того, пропускна здатність 2PAClean в порівнянні з ланцюговим sMVBA підвищилася на 80% до 100%, що в основному пояснюється новим дизайном, який уникає непотрібних Блоків відмови та обчислювальних витрат.
2PACBIG як протокол з складністю повідомлення O(n³), його час виконання одноразового MVBA становить 4δ, що швидше за всі існуючі протоколи. Крім того, надшвидкий конвеєрний дизайн блоків дозволяє s2PAClean та s2PACBIG досягти часу прийняття конвеєрних блоків 4δ та 3δ відповідно, що додатково покращує продуктивність протоколу.
Оцінка обчислень
Для перевірки продуктивності нового протоколу дослідники провели широкі обчислювальні оцінки. Результати показали, що 2PAClean і 2PACBIG демонструють відмінну продуктивність за різних умов мережі, особливо в середовищах з високою затримкою та високою частотою відмов. Зокрема, 2PAClean досягає хорошого балансу між затримкою передачі повідомлень і обчислювальною складністю, тоді як 2PACBIG забезпечує нижчу затримку завдяки паралелізації та оптимізації процесу голосування.
Майбутні напрямки досліджень
Оптимізація протоколу: подальше спрощення та оптимізація структури протоколу, зменшення непотрібних повідомлень та витрат на обчислення.
Аналіз безпеки: глибокий аналіз нових протоколів у різних сценаріях атак для забезпечення їх надійності в реальному використанні.
Реальне застосування: впровадження нового протоколу в реальні Блокчейн-системи, перевірка його ефективності в реальному мережевому середовищі.
З розвитком технологій Блокчейн асинхронний протокол Консенсусу BFT відіграватиме все більш важливу роль у забезпеченні безпеки та підвищенні продуктивності. Дизайн 2PAC та надшвидких конвеєрних Блоків демонструє напрямок розвитку майбутніх протоколів Консенсусу Блокчейн, а саме шляхом спрощення структури протоколу та оптимізації процесу Консенсусу досягти вищої пропускної спроможності та нижчої затримки.
Ці нові протоколи не лише теоретично довели свою перевагу, але й продемонстрували відмінну продуктивність під час практичних випробувань, що надає нові ідеї для реалізації ефективних та безпечних Блокчейн протоколів Консенсусу. Завдяки постійним дослідженням та оптимізації, Блокчейн технології відіграватим усе більш важливу роль у майбутній цифровій економіці, а нове покоління протоколів Консенсусу забезпечить міцну основу для розвитку цієї технології.
Переглянути оригінал
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
13 лайків
Нагородити
13
9
Поділіться
Прокоментувати
0/400
ETHReserveBank
· 08-02 04:58
Перевернулися, малий брате
Переглянути оригіналвідповісти на0
WalletDetective
· 08-01 18:19
Продуктивність є ключовою
Переглянути оригіналвідповісти на0
MainnetDelayedAgain
· 08-01 17:32
Дійсно швидко, але нестабільно
Переглянути оригіналвідповісти на0
SignatureDenied
· 07-30 09:26
Ця затримка ще не є достатньо короткою
Переглянути оригіналвідповісти на0
NullWhisperer
· 07-30 09:26
Продуктивність може бути ще швидшою
Переглянути оригіналвідповісти на0
AirdropBlackHole
· 07-30 09:23
технічний дефект розчаровує
Переглянути оригіналвідповісти на0
BankruptcyArtist
· 07-30 09:22
Покращення продуктивності занадто повільне, чи не так?
2PAC протокол інновація: Блокчейн Консенсус досягає 9.5δ затримки та 90% підвищення пропускної здатності
Останні досягнення та застосування протоколу консенсусу Блокчейн
Блокчейн технологія як децентралізована розподілена бухгалтерська технологія, через механізм консенсусу забезпечує цілісність та узгодженість даних. Механізм консенсусу є ядром блочної системи, його продуктивність безпосередньо впливає на масштабованість та безпеку блокчейну. Асинхронний візантійський несправедливий консенсус (BFT) має унікальні переваги в подоланні затримок у мережі та часткових відмов вузлів, тому став об'єктом дослідження.
Цей звіт досліджує стан розвитку протоколів консенсусу Блокчейн, зосереджуючи увагу на останніх досягненнях протоколу асинхронної візантійської стійкості до помилок (BFT SMR). Найшвидший асинхронний протокол на сьогодні – це 2-chain VABA, очікуване затримання становить 9.5δ. Проте, через наявність вразливостей, цей протокол не зміг досягти очікуваної продуктивності. Таким чином, sMVBA став найшвидшим асинхронним MVBA-протоколом, очікуване затримання якого становить 10δ. У звіті також представлені два нові проекти протоколів, а саме 2PAC (2-фазний асинхронний консенсус) та надшвидка конвеєрна блокчейн, які демонструють значні покращення в пропускній здатності та затримці.
Моделі та визначення
У моделі асинхронного BFT система складається з n = 3f + 1 процесів, де f процесів можуть бути зловмисно зламані. Ці процеси взаємодіють один з одним через асинхронні канали, затримка передачі повідомлень неконтрольована. Кожен процес має пару публічних і приватних ключів для підпису та перевірки, що забезпечує автентичність і цілісність повідомлень.
Блокчейн Консенсус
Блокчейн Консенсус протокол має на меті забезпечити досягнення згоди між усіма чесними вузлами щодо стану Блоку. Кожен вузол постійно отримує нові транзакції, пакує їх у блоки і через Консенсус протокол забезпечує досягнення згоди щодо цих блоків на всіх чесних вузлах. Блокчейн Консенсус протокол повинен відповідати кільком основним вимогам:
Виклики поточного асинхронного протоколу консенсусу
Хоча очікуване затримання 2-chain VABA-протоколу складає 9.5δ, існує кілька способів атак, які порушують його консенсус і активність. Наприклад, атаки, що виникають через відсутність перевірки сертифікації, атаки, які перешкоджають активності, використовуючи стратегії підвищення, а також атаки на консенсус, що виникають через послаблення визначення сертифікації лідера. Хоча цей протокол вводить деякі нові механізми, такі як паралельне виконання кількох паралельних екземплярів, він все ще не зміг повністю вирішити ці проблеми.
Новий дизайн протоколу: 2PAC (2-етапний асинхронний консенсус)
На основі аналізу існуючого протоколу дослідники запропонували протокол 2PAC. Цей протокол значно підвищує продуктивність шляхом спрощення та оптимізації процесу консенсусу. Конкретно, він включає два варіанти:
2PAClean:
Супер швидка конвеєрна Блок
Дослідники запропонували новий дизайн конвеєрного Блоку, який значно зменшує затримки конвеєрних Блоків. Завдяки впровадженню механізму швидкого шляху, час прийняття рішень конвеєрного Блоку навіть менший, ніж у неконвеєрного Блоку, при справедливому плануванні. Цей механізм забезпечує затримку швидкого шляху під час усіх виконань і не підлягає впливу поведінки несправних процесів.
Результати кількісного аналізу
Через теоретичний аналіз і практичні випробування, очікуваний затримка 2PAClean у найгіршому випадку становить 9.5δ, тоді як у хорошому випадку (без відмов і з напівсправедливим планувальником) становить 6δ. У порівнянні, очікуваний затримка sMVBA становить 10δ, а у хорошому випадку - 6δ. Таким чином, 2PAClean зменшив затримку у найгіршому випадку на 0.5δ, зберігаючи ту ж затримку у хорошому випадку. Крім того, пропускна здатність 2PAClean в порівнянні з ланцюговим sMVBA підвищилася на 80% до 100%, що в основному пояснюється новим дизайном, який уникає непотрібних Блоків відмови та обчислювальних витрат.
2PACBIG як протокол з складністю повідомлення O(n³), його час виконання одноразового MVBA становить 4δ, що швидше за всі існуючі протоколи. Крім того, надшвидкий конвеєрний дизайн блоків дозволяє s2PAClean та s2PACBIG досягти часу прийняття конвеєрних блоків 4δ та 3δ відповідно, що додатково покращує продуктивність протоколу.
Оцінка обчислень
Для перевірки продуктивності нового протоколу дослідники провели широкі обчислювальні оцінки. Результати показали, що 2PAClean і 2PACBIG демонструють відмінну продуктивність за різних умов мережі, особливо в середовищах з високою затримкою та високою частотою відмов. Зокрема, 2PAClean досягає хорошого балансу між затримкою передачі повідомлень і обчислювальною складністю, тоді як 2PACBIG забезпечує нижчу затримку завдяки паралелізації та оптимізації процесу голосування.
Майбутні напрямки досліджень
З розвитком технологій Блокчейн асинхронний протокол Консенсусу BFT відіграватиме все більш важливу роль у забезпеченні безпеки та підвищенні продуктивності. Дизайн 2PAC та надшвидких конвеєрних Блоків демонструє напрямок розвитку майбутніх протоколів Консенсусу Блокчейн, а саме шляхом спрощення структури протоколу та оптимізації процесу Консенсусу досягти вищої пропускної спроможності та нижчої затримки.
Ці нові протоколи не лише теоретично довели свою перевагу, але й продемонстрували відмінну продуктивність під час практичних випробувань, що надає нові ідеї для реалізації ефективних та безпечних Блокчейн протоколів Консенсусу. Завдяки постійним дослідженням та оптимізації, Блокчейн технології відіграватим усе більш важливу роль у майбутній цифровій економіці, а нове покоління протоколів Консенсусу забезпечить міцну основу для розвитку цієї технології.