Kemajuan dan Aplikasi Terbaru dari Protokol Konsensus Blockchain
Teknologi Blockchain sebagai suatu teknologi buku besar terdistribusi yang terdesentralisasi, memastikan integritas dan konsistensi data melalui mekanisme konsensus. Mekanisme konsensus adalah inti dari sistem blockchain, kinerjanya secara langsung mempengaruhi skalabilitas dan keamanan blockchain. Mekanisme konsensus Byzantine Fault Tolerance (BFT) memiliki keunggulan unik dalam menghadapi keterlambatan jaringan dan kegagalan sebagian node, sehingga menjadi fokus penelitian.
Laporan ini membahas perkembangan terkini dari protokol konsensus blockchain, dengan fokus pada analisis kemajuan terbaru dari protokol replikasi mesin status toleran kesalahan Bizantium asinkron (BFT SMR). Protokol asinkron tercepat saat ini adalah 2-chain VABA, tetapi karena adanya celah, ekspektasi keterlambatan 9.5δ tidak dapat tercapai. Oleh karena itu, sMVBA menjadi protokol MVBA asinkron tercepat saat ini, dengan ekspektasi keterlambatan 10δ. Laporan ini juga mengusulkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC (konsensus asinkron 2 tahap) dan blok pipeline super cepat, yang menunjukkan perbaikan signifikan dalam hal throughput dan keterlambatan.
Model dan Definisi
Dalam model BFT asinkron, sistem terdiri dari n = 3f + 1 proses, di mana f proses dapat dihancurkan secara jahat oleh lawan. Proses-proses ini saling berkomunikasi melalui saluran asinkron, dan keterlambatan pengiriman pesan dikendalikan oleh lawan. Setiap proses memiliki sepasang kunci publik dan privat untuk tanda tangan dan verifikasi, memastikan keaslian dan integritas pesan.
Blockchain Konsensus
Protokol konsensus blockchain bertujuan untuk memastikan bahwa semua node yang jujur mencapai kesepakatan tentang status blockchain. Secara spesifik, setiap node terus menerima transaksi baru dan mengemasnya ke dalam blok, melalui protokol konsensus memastikan bahwa blok-blok ini mencapai kesepakatan di semua node yang jujur. Protokol konsensus blockchain perlu memenuhi beberapa persyaratan dasar berikut:
Aktivitas: Dalam eksekusi tak terbatas, terdapat satu Blockchain yang telah ditentukan dan memiliki panjang tak terbatas.
Konsistensi: Jika terdapat dua Blockchain yang telah ditentukan, salah satu dari mereka harus menjadi awalan dari yang lain.
Kualitas P: Dalam blockchain yang telah ditentukan, proporsi transaksi yang dimasukkan oleh node yang jujur harus setidaknya p.
= Tantangan protokol konsensus asinkron saat ini
Protokol konsensus asinkron tercepat saat ini adalah 2-chain VABA, yang memiliki latensi yang diharapkan sebesar 9.5δ. Namun, protokol ini memiliki berbagai cara serangan yang merusak konsistensi dan aktivasi. Misalnya, serangan yang disebabkan oleh kurangnya pemeriksaan otentikasi, serangan yang menghalangi aktivasi dengan memanfaatkan strategi peningkatan, serta serangan konsistensi yang disebabkan oleh pelonggaran definisi otentikasi pemimpin. Meskipun 2-chain VABA memperkenalkan beberapa mekanisme baru, seperti beberapa instansi paralel yang berjalan secara paralel, masalah-masalah ini masih belum sepenuhnya teratasi.
Desain Protokol Baru: 2PAC (Konsensus Asinkron Tahap 2)
Berdasarkan analisis terhadap protokol yang ada, peneliti mengusulkan protokol 2PAC. Protokol ini secara signifikan meningkatkan kinerja dengan menyederhanakan dan mengoptimalkan proses konsensus. Secara spesifik termasuk dua varian:
2PAClean:
Mencapai +90% throughput dan 9.5δ latensi yang diharapkan, kompleksitas pesan adalah O(n²).
Meningkatkan efisiensi protokol dengan menghilangkan interaksi dan beban perhitungan yang tidak perlu.
2PACBIG：
Merupakan protokol konsensus Blockchain tercepat dengan kompleksitas pesan O(n³).
Waktu operasi MVBA tunggal tanpa kesalahan adalah 4δ, secara signifikan mengurangi latensi.
Jalur Blok Super Cepat
Peneliti telah mengajukan desain blok pipa baru yang secara signifikan mengurangi latensi blok pipa. Dengan memperkenalkan mekanisme jalur cepat, waktu pengambilan keputusan blok pipa bahkan lebih kecil dibandingkan dengan blok non-pipa di bawah penjadwal yang adil. Mekanisme ini menjamin latensi jalur cepat dalam semua eksekusi dan tidak terpengaruh oleh perilaku proses yang gagal.
Hasil Kuantitatif
Melalui analisis teori dan pengujian praktis, 2PAClean memiliki perkiraan latensi terburuk sebesar 9,5δ, sedangkan dalam kondisi baik (tanpa kesalahan dan penjadwal setengah adil) adalah 6δ. Sebagai perbandingan, perkiraan latensi sMVBA adalah 10δ, dalam kondisi baik adalah 6δ. Oleh karena itu, 2PAClean mengurangi latensi terburuk sebesar 0,5δ dengan menjaga latensi dalam kondisi baik yang sama. Selain itu, throughput 2PAClean dibandingkan dengan sMVBA berbasis rantai meningkat sebesar 80% hingga 100%, yang sebagian besar disebabkan oleh desain baru yang menghindari pembuangan blok dan beban komputasi yang tidak perlu.
2PACBIG sebagai protokol dengan kompleksitas pesan O(n³), waktu eksekusi MVBA tunggalnya adalah 4δ, yang lebih cepat daripada semua protokol yang ada. Selain itu, desain blok aliran super cepat memungkinkan s2PAClean dan s2PACBIG masing-masing mencapai waktu keputusan blok aliran 4δ dan 3δ, yang lebih lanjut meningkatkan kinerja protokol.
Evaluasi Perhitungan
Untuk memverifikasi kinerja protokol baru, peneliti melakukan evaluasi komputasi yang luas. Hasilnya menunjukkan bahwa 2PAClean dan 2PACBIG menunjukkan kinerja yang sangat baik di berbagai kondisi jaringan, terutama dalam lingkungan dengan latensi tinggi dan tingkat kegagalan yang tinggi. Secara spesifik, 2PAClean mencapai keseimbangan yang baik antara latensi pengiriman pesan dan kompleksitas komputasi, sementara 2PACBIG mencapai latensi yang lebih rendah melalui paralelisasi dan optimisasi proses pemungutan suara.
Seiring dengan perkembangan teknologi Blockchain yang terus menerus, protokol konsensus BFT asinkron akan memainkan peran yang semakin penting dalam menjamin keamanan dan meningkatkan kinerja. Desain 2PAC dan blok aliran cepat super menunjukkan arah perkembangan protokol konsensus Blockchain di masa depan, yaitu dengan menyederhanakan struktur protokol dan mengoptimalkan proses konsensus untuk mencapai throughput yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah.
Arah Penelitian Masa Depan
Penelitian di masa depan dapat mengeksplorasi beberapa arah berikut:
Protokol dioptimalkan: lebih lanjut menyederhanakan dan mengoptimalkan struktur protokol, mengurangi komunikasi dan biaya perhitungan yang tidak perlu.
Analisis Keamanan: Menganalisis secara mendalam keamanan protokol baru dalam berbagai skenario serangan, memastikan keandalannya dalam aplikasi nyata.
Aplikasi nyata: Menerapkan protokol baru pada sistem Blockchain yang sebenarnya, untuk memverifikasi kinerjanya dalam lingkungan jaringan yang nyata.
Melalui penelitian dan optimasi yang terus menerus, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa teknologi Blockchain akan memainkan peran yang semakin penting dalam ekonomi digital di masa depan, dan generasi baru protokol konsensus akan memberikan dasar yang kuat untuk pengembangan teknologi ini.
Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
24 Suka
Hadiah
24
8
Bagikan
Komentar
0/400
MEVSandwichMaker
· 07-18 09:41
Sangat tidak masuk akal... bahkan tidak sebaik PoW
Lihat AsliBalas0
MrDecoder
· 07-17 18:07
Ya sudah, tetap saja diubah-ubah~
Lihat AsliBalas0
CoffeeOnChain
· 07-17 16:31
Agak dalam... Peringatan untuk pelajaran matematika
Lihat AsliBalas0
DarkPoolWatcher
· 07-15 23:37
Data masih menyimpan celah yang wangi
Lihat AsliBalas0
HallucinationGrower
· 07-15 23:34
Siapa yang tertarik menjelaskan apa itu latensi 10δ
Lihat AsliBalas0
PermabullPete
· 07-15 23:18
Kinerja 10δ ini terlalu pump.
Lihat AsliBalas0
tokenomics_truther
· 07-15 23:17
Verifikasi Node masih sulit.
Lihat AsliBalas0
BlockchainWorker
· 07-15 23:15
Sudah dilihat delapan ratus kali tapi masih tidak mengerti
Terobosan baru dalam konsensus BFT asinkron: protokol 2PAC mencapai throughput yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah
Kemajuan dan Aplikasi Terbaru dari Protokol Konsensus Blockchain
Teknologi Blockchain sebagai suatu teknologi buku besar terdistribusi yang terdesentralisasi, memastikan integritas dan konsistensi data melalui mekanisme konsensus. Mekanisme konsensus adalah inti dari sistem blockchain, kinerjanya secara langsung mempengaruhi skalabilitas dan keamanan blockchain. Mekanisme konsensus Byzantine Fault Tolerance (BFT) memiliki keunggulan unik dalam menghadapi keterlambatan jaringan dan kegagalan sebagian node, sehingga menjadi fokus penelitian.
Laporan ini membahas perkembangan terkini dari protokol konsensus blockchain, dengan fokus pada analisis kemajuan terbaru dari protokol replikasi mesin status toleran kesalahan Bizantium asinkron (BFT SMR). Protokol asinkron tercepat saat ini adalah 2-chain VABA, tetapi karena adanya celah, ekspektasi keterlambatan 9.5δ tidak dapat tercapai. Oleh karena itu, sMVBA menjadi protokol MVBA asinkron tercepat saat ini, dengan ekspektasi keterlambatan 10δ. Laporan ini juga mengusulkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC (konsensus asinkron 2 tahap) dan blok pipeline super cepat, yang menunjukkan perbaikan signifikan dalam hal throughput dan keterlambatan.
Model dan Definisi
Dalam model BFT asinkron, sistem terdiri dari n = 3f + 1 proses, di mana f proses dapat dihancurkan secara jahat oleh lawan. Proses-proses ini saling berkomunikasi melalui saluran asinkron, dan keterlambatan pengiriman pesan dikendalikan oleh lawan. Setiap proses memiliki sepasang kunci publik dan privat untuk tanda tangan dan verifikasi, memastikan keaslian dan integritas pesan.
Blockchain Konsensus
Protokol konsensus blockchain bertujuan untuk memastikan bahwa semua node yang jujur mencapai kesepakatan tentang status blockchain. Secara spesifik, setiap node terus menerima transaksi baru dan mengemasnya ke dalam blok, melalui protokol konsensus memastikan bahwa blok-blok ini mencapai kesepakatan di semua node yang jujur. Protokol konsensus blockchain perlu memenuhi beberapa persyaratan dasar berikut:
= Tantangan protokol konsensus asinkron saat ini
Protokol konsensus asinkron tercepat saat ini adalah 2-chain VABA, yang memiliki latensi yang diharapkan sebesar 9.5δ. Namun, protokol ini memiliki berbagai cara serangan yang merusak konsistensi dan aktivasi. Misalnya, serangan yang disebabkan oleh kurangnya pemeriksaan otentikasi, serangan yang menghalangi aktivasi dengan memanfaatkan strategi peningkatan, serta serangan konsistensi yang disebabkan oleh pelonggaran definisi otentikasi pemimpin. Meskipun 2-chain VABA memperkenalkan beberapa mekanisme baru, seperti beberapa instansi paralel yang berjalan secara paralel, masalah-masalah ini masih belum sepenuhnya teratasi.
Desain Protokol Baru: 2PAC (Konsensus Asinkron Tahap 2)
Berdasarkan analisis terhadap protokol yang ada, peneliti mengusulkan protokol 2PAC. Protokol ini secara signifikan meningkatkan kinerja dengan menyederhanakan dan mengoptimalkan proses konsensus. Secara spesifik termasuk dua varian:
2PAClean:
2PACBIG：
Jalur Blok Super Cepat
Peneliti telah mengajukan desain blok pipa baru yang secara signifikan mengurangi latensi blok pipa. Dengan memperkenalkan mekanisme jalur cepat, waktu pengambilan keputusan blok pipa bahkan lebih kecil dibandingkan dengan blok non-pipa di bawah penjadwal yang adil. Mekanisme ini menjamin latensi jalur cepat dalam semua eksekusi dan tidak terpengaruh oleh perilaku proses yang gagal.
Hasil Kuantitatif
Melalui analisis teori dan pengujian praktis, 2PAClean memiliki perkiraan latensi terburuk sebesar 9,5δ, sedangkan dalam kondisi baik (tanpa kesalahan dan penjadwal setengah adil) adalah 6δ. Sebagai perbandingan, perkiraan latensi sMVBA adalah 10δ, dalam kondisi baik adalah 6δ. Oleh karena itu, 2PAClean mengurangi latensi terburuk sebesar 0,5δ dengan menjaga latensi dalam kondisi baik yang sama. Selain itu, throughput 2PAClean dibandingkan dengan sMVBA berbasis rantai meningkat sebesar 80% hingga 100%, yang sebagian besar disebabkan oleh desain baru yang menghindari pembuangan blok dan beban komputasi yang tidak perlu.
2PACBIG sebagai protokol dengan kompleksitas pesan O(n³), waktu eksekusi MVBA tunggalnya adalah 4δ, yang lebih cepat daripada semua protokol yang ada. Selain itu, desain blok aliran super cepat memungkinkan s2PAClean dan s2PACBIG masing-masing mencapai waktu keputusan blok aliran 4δ dan 3δ, yang lebih lanjut meningkatkan kinerja protokol.
Evaluasi Perhitungan
Untuk memverifikasi kinerja protokol baru, peneliti melakukan evaluasi komputasi yang luas. Hasilnya menunjukkan bahwa 2PAClean dan 2PACBIG menunjukkan kinerja yang sangat baik di berbagai kondisi jaringan, terutama dalam lingkungan dengan latensi tinggi dan tingkat kegagalan yang tinggi. Secara spesifik, 2PAClean mencapai keseimbangan yang baik antara latensi pengiriman pesan dan kompleksitas komputasi, sementara 2PACBIG mencapai latensi yang lebih rendah melalui paralelisasi dan optimisasi proses pemungutan suara.
Seiring dengan perkembangan teknologi Blockchain yang terus menerus, protokol konsensus BFT asinkron akan memainkan peran yang semakin penting dalam menjamin keamanan dan meningkatkan kinerja. Desain 2PAC dan blok aliran cepat super menunjukkan arah perkembangan protokol konsensus Blockchain di masa depan, yaitu dengan menyederhanakan struktur protokol dan mengoptimalkan proses konsensus untuk mencapai throughput yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah.
Arah Penelitian Masa Depan
Penelitian di masa depan dapat mengeksplorasi beberapa arah berikut:
Melalui penelitian dan optimasi yang terus menerus, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa teknologi Blockchain akan memainkan peran yang semakin penting dalam ekonomi digital di masa depan, dan generasi baru protokol konsensus akan memberikan dasar yang kuat untuk pengembangan teknologi ini.