Последние достижения и применение протокола согласия Блокчейн
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределенная бухгалтерская система, обеспечивает целостность и согласованность данных через Соглашение. Соглашение является ядром системы Блокчейн, его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный алгоритм толерантности к ошибкам в византийских условиях (BFT) обладает уникальными преимуществами в борьбе с сетевыми задержками и частичной неработоспособностью узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
В этом отчете рассматривается текущее состояние развития протоколов соглашения Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского согласования с репликацией состояния (BFT SMR). На данный момент самым быстрым асинхронным протоколом является 2-chain VABA, однако из-за наличия уязвимостей его ожидаемая задержка в 9.5δ не была достигнута. Таким образом, sMVBA стал самым быстрым асинхронным MVBA протоколом с ожидаемой задержкой в 10δ. Отчет также предлагает два новых проекта протоколов, а именно 2PAC (асинхронное соглашение в 2 этапа) и сверхбыструю конвейерную блокчейн, демонстрируя значительные улучшения в пропускной способности и задержке.
Модели и определения
В асинхронной модели BFT система состоит из n = 3f + 1 процессов, где f процессов могут быть злонамеренно повреждены противником. Эти процессы взаимодействуют друг с другом через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытых и закрытых ключей для подписи и проверки, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол Соглашения Блокчейн предназначен для того, чтобы все честные узлы достигли согласия относительно состояния Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласие этих Блоков на всех честных узлах с помощью Протокола Соглашения. Протокол Соглашения Блокчейн должен соответствовать следующим основным требованиям:
Активность: в бесконечном исполнении существует бесконечно длинная определенная Блокчейн.
Согласованность: если существуют две определенные блокчейны, то одна из них должна быть префиксом другой.
Pкачество: в уже принятом Блокчейн, доля транзакций, введенных честными узлами, должна составлять как минимум p.
= Текущие вызовы асинхронного соглашения
На данный момент самым быстрым асинхронным соглашением является 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9.5δ. Однако у данного протокола есть множество уязвимостей, которые подрывают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения, чтобы препятствовать активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера. Хотя 2-chain VABA вводит некоторые новые механизмы, такие как параллельное выполнение нескольких параллельных экземпляров, эти проблемы все еще не решены полностью.
Новый Протокол: 2PAC (2-фазное асинхронное Соглашение)
На основе анализа существующих протоколов исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
Реализовано +90% пропускной способности и ожидаемая задержка 9.5δ, сложность сообщения составляет O(n²).
Повышена эффективность протокола за счет устранения ненужных взаимодействий и вычислительных затрат.
2PACBIG:
Это самый быстрый протокол соглашения Блокчейн с текущей сложностью сообщений O(n³).
Безотказное время выполнения одного MVBA составляет 4δ, что значительно снижает задержку.
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследователи предложили новый дизайн конвейерных блоков, который значительно снижает задержку конвейерных блоков. Внедряя механизм быстрого пути, время принятия решений для конвейерных блоков даже меньше, чем у неконвейерных блоков, при использовании справедливого планировщика. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех выполнениях и не подвержен влиянию поведения сбойных процессов.
Количественные результаты
Через теоретический анализ и практическое тестирование, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильном планировании) составляет 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, а в хорошем случае - 6δ. Таким образом, 2PAClean уменьшает задержку в худшем случае на 0.5δ при сохранении такой же задержки в хорошем случае. Кроме того, производительность 2PAClean по сравнению с цепочным sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были избегнуты ненужные потери блоков и вычислительные накладные расходы.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщений O(n³), его время выполнения одного MVBA составляет 4δ, что быстрее, чем у всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная структура блока позволяет s2PAClean и s2PACBIG достигать времени принятия решения по конвейерным блокам в 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно улучшает производительность протокола.
Оценка вычислений
Чтобы проверить производительность нового протокола, исследователи провели обширную вычислительную оценку. Результаты показали, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличную производительность в различных сетевых условиях, особенно в средах с высокой задержкой и высокой частотой сбоев. В частности, 2PAClean достигает хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью, в то время как 2PACBIG достигает более низкой задержки за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования.
С развитием технологий Блокчейн асинхронный BFT Протокол Соглашения будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрой конвейерной Блоки демонстрирует направление развития будущих Протоколов Соглашения Блокчейн, а именно через упрощение структуры протокола и оптимизацию процесса соглашения для достижения более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Направления будущих исследований
Будущие исследования могут дополнительно изучить следующие направления:
Оптимизация протокола: дальнейшее упрощение и оптимизация структуры протокола, сокращение ненужной передачи сообщений и вычислительных затрат.
Анализ безопасности: глубокий анализ нового протокола в различных сценариях атак, чтобы гарантировать его надежность в реальном применении.
Практическое применение: применение нового Протокола в реальных Блокчейн системах для проверки его производительности в реальных сетевых условиях.
Путем постоянных исследований и оптимизации, у нас есть основания полагать, что технология Блокчейн будет играть более важную роль в будущей цифровой экономике, а новое поколение Соглашений Протоколов обеспечит надежную основу для развития этой технологии.
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
24 Лайков
Награда
24
8
Поделиться
комментарий
0/400
MEVSandwichMaker
· 07-18 09:41
Огромно неразумно... не лучше, чем PoW
Посмотреть ОригиналОтветить0
MrDecoder
· 07-17 18:07
Все равно все время меняется~
Посмотреть ОригиналОтветить0
CoffeeOnChain
· 07-17 16:31
Немного глубоко... Предупреждение о математическом уроке
Посмотреть ОригиналОтветить0
DarkPoolWatcher
· 07-15 23:37
Данные все еще хранят уязвимости.
Посмотреть ОригиналОтветить0
HallucinationGrower
· 07-15 23:34
Кто заинтересован объяснить, что такое задержка 10δ
Новый прорыв в асинхронном BFT соглашении: протокол 2PAC обеспечивает более высокую пропускную способность и меньшую задержку
Последние достижения и применение протокола согласия Блокчейн
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределенная бухгалтерская система, обеспечивает целостность и согласованность данных через Соглашение. Соглашение является ядром системы Блокчейн, его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный алгоритм толерантности к ошибкам в византийских условиях (BFT) обладает уникальными преимуществами в борьбе с сетевыми задержками и частичной неработоспособностью узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
В этом отчете рассматривается текущее состояние развития протоколов соглашения Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского согласования с репликацией состояния (BFT SMR). На данный момент самым быстрым асинхронным протоколом является 2-chain VABA, однако из-за наличия уязвимостей его ожидаемая задержка в 9.5δ не была достигнута. Таким образом, sMVBA стал самым быстрым асинхронным MVBA протоколом с ожидаемой задержкой в 10δ. Отчет также предлагает два новых проекта протоколов, а именно 2PAC (асинхронное соглашение в 2 этапа) и сверхбыструю конвейерную блокчейн, демонстрируя значительные улучшения в пропускной способности и задержке.
Модели и определения
В асинхронной модели BFT система состоит из n = 3f + 1 процессов, где f процессов могут быть злонамеренно повреждены противником. Эти процессы взаимодействуют друг с другом через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытых и закрытых ключей для подписи и проверки, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол Соглашения Блокчейн предназначен для того, чтобы все честные узлы достигли согласия относительно состояния Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласие этих Блоков на всех честных узлах с помощью Протокола Соглашения. Протокол Соглашения Блокчейн должен соответствовать следующим основным требованиям:
= Текущие вызовы асинхронного соглашения
На данный момент самым быстрым асинхронным соглашением является 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9.5δ. Однако у данного протокола есть множество уязвимостей, которые подрывают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения, чтобы препятствовать активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера. Хотя 2-chain VABA вводит некоторые новые механизмы, такие как параллельное выполнение нескольких параллельных экземпляров, эти проблемы все еще не решены полностью.
Новый Протокол: 2PAC (2-фазное асинхронное Соглашение)
На основе анализа существующих протоколов исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
2PACBIG:
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследователи предложили новый дизайн конвейерных блоков, который значительно снижает задержку конвейерных блоков. Внедряя механизм быстрого пути, время принятия решений для конвейерных блоков даже меньше, чем у неконвейерных блоков, при использовании справедливого планировщика. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех выполнениях и не подвержен влиянию поведения сбойных процессов.
Количественные результаты
Через теоретический анализ и практическое тестирование, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильном планировании) составляет 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, а в хорошем случае - 6δ. Таким образом, 2PAClean уменьшает задержку в худшем случае на 0.5δ при сохранении такой же задержки в хорошем случае. Кроме того, производительность 2PAClean по сравнению с цепочным sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были избегнуты ненужные потери блоков и вычислительные накладные расходы.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщений O(n³), его время выполнения одного MVBA составляет 4δ, что быстрее, чем у всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная структура блока позволяет s2PAClean и s2PACBIG достигать времени принятия решения по конвейерным блокам в 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно улучшает производительность протокола.
Оценка вычислений
Чтобы проверить производительность нового протокола, исследователи провели обширную вычислительную оценку. Результаты показали, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличную производительность в различных сетевых условиях, особенно в средах с высокой задержкой и высокой частотой сбоев. В частности, 2PAClean достигает хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью, в то время как 2PACBIG достигает более низкой задержки за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования.
С развитием технологий Блокчейн асинхронный BFT Протокол Соглашения будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрой конвейерной Блоки демонстрирует направление развития будущих Протоколов Соглашения Блокчейн, а именно через упрощение структуры протокола и оптимизацию процесса соглашения для достижения более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Направления будущих исследований
Будущие исследования могут дополнительно изучить следующие направления:
Путем постоянных исследований и оптимизации, у нас есть основания полагать, что технология Блокчейн будет играть более важную роль в будущей цифровой экономике, а новое поколение Соглашений Протоколов обеспечит надежную основу для развития этой технологии.