Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, Konsensüs mekanizması aracılığıyla verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlar. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin merkezidir ve performansı, blok zincirinin ölçeklenebilirliği ve güvenliğini doğrudan etkiler. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkmada benzersiz avantajlara sahip olduğu için araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Bu rapor, Blok Zinciri Konsensüs protokolünün gelişim durumunu incelemekte ve asenkron Bizans hata toleranslı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Mevcut en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır, ancak güvenlik açığı nedeniyle 9.5δ'lik beklenen gecikmeyi başaramamıştır. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolüdür ve beklenen gecikmesi 10δ'dir. Rapor ayrıca, throughput ve gecikme açısından önemli iyileştirmeler sergileyen iki yeni protokol tasarımı önermektedir: 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve ultra hızlı boru hattı blok.
Model ve Tanımlar
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 işlemden oluşur, burada f işlem rakip tarafından kötü niyetli olarak bozulabilir. Bu işlemler birbirleriyle asenkron kanallar aracılığıyla iletişim kurar, mesaj iletim gecikmesi rakip tarafından kontrol edilir. Her işlem, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla bir çift genel-özel anahtara sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüsü
Blok Zinciri konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde fikir birliğine varmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Spesifik olarak, her düğüm sürekli yeni işlemler alır ve bunları bloklara paketler, bu blokların tüm dürüst düğümlerde fikir birliğine varmasını sağlamak için konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri konsensüs protokolü aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Aktivite: Sonsuz yürütme içinde, belirlenmiş sonsuz uzunlukta bir blok zinciri vardır.
Tutarlılık: Eğer iki onaylanmış blok zinciri varsa, bunlardan biri diğerinin ön eki olmalıdır.
P kalitesi: Kararlaştırılmış blok zincirinde, dürüst düğümler tarafından girilen işlemlerin oranı en az p olmalıdır.
= Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikmesi 9.5δ'dir. Ancak, bu protokolün tutarlılığını ve etkinliğini bozabilecek çeşitli saldırı türleri vardır. Örneğin, doğrulama kontrolünün eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, etkinliği engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. 2-chain VABA, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar tanıtmış olsa da, bu sorunları tamamen çözememiştir.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirip optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
%90'dan fazla bir throughput ve 9.5δ'lik bir beklenen gecikme sağlandı, mesaj karmaşıklığı O(n²).
Gereksiz etkileşimleri ve hesaplama maliyetlerini ortadan kaldırarak protokolün verimliliğini artırdı.
2PACBIG：
Şu anda mesaj karmaşıklığı O(n³) olan en hızlı blok zinciri konsensüs protokolüdür.
Hatasız bir MVBA çalıştırma süresi 4δ'dir, bu da gecikmeyi büyük ölçüde azaltmaktadır.
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akışkan blokların gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akışkan blok tasarımı önerdiler. Hızlı yol mekanizmasının tanıtılmasıyla, adil zamanlayıcı altında, akışkan blokların karar verme süresi, hatta akışkan olmayan bloklardan daha kısa olabilmektedir. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Nicel sonuçlar
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ iken, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. Bu nedenle, 2PAClean, aynı iyi durum gecikmesini korurken en kötü durum gecikmesini 0.5δ oranında azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincir şeklindeki sMVBA'ya kıyasla %80 ila %100 oranında artmıştır; bu, yeni tasarımda gereksiz blok atmalarının ve hesaplama maliyetlerinin önlenmesine dayanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığında bir protokol olarak, tek bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Ayrıca, ultra hızlı boru hattı blok tasarımı sayesinde s2PAClean ve s2PACBIG sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerini gerçekleştirerek protokolün performansını daha da artırmıştır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar kapsamlı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek hata oranı ortamlarında gösterdi. Özellikle, 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ile hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlar, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecini optimize ederek daha düşük gecikme süresi elde eder.
Blok zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve ultra hızlı boru hattı blok tasarımı, gelecekteki blok zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani, protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir işlem hacmi ve daha düşük gecikme süreleri elde etmek.
Gelecek Araştırma Yönleri
Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki birkaç yönü daha fazla keşfedebilir:
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirip optimize etmek, gereksiz mesajlaşma ve hesaplama yükünü azaltmak.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz ederek, gerçek uygulamalardaki güvenilirliğini sağlamak.
Gerçek Uygulama: Yeni protokolü gerçek Blok Zinciri sistemlerine uygulamak, gerçek ağ ortamındaki performansını doğrulamak.
Sürekli araştırma ve optimizasyon yoluyla, Blok Zinciri teknolojisinin gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacağına inanmak için nedenlerimiz var ve yeni nesil Konsensüs protokolü bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.
View Original
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
24 Likes
Reward
24
8
Share
Comment
0/400
MEVSandwichMaker
· 07-18 09:41
Son derece mantıksız... PoW'dan bile daha kötü
View OriginalReply0
MrDecoder
· 07-17 18:07
Her türlü değiştirip duruyoruz~
View OriginalReply0
CoffeeOnChain
· 07-17 16:31
Biraz derin... Matematik dersi uyarısı
View OriginalReply0
DarkPoolWatcher
· 07-15 23:37
Veri hala açıkların kokusunu taşıyor.
View OriginalReply0
HallucinationGrower
· 07-15 23:34
Kim 10δ gecikme süresinin ne olduğunu açıklamakla ilgilenir?
Asenkron BFT konsensüs yeni bir atılım: 2PAC protokolü daha yüksek işlem hacmi ve daha düşük gecikme süresi sağlıyor.
Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, Konsensüs mekanizması aracılığıyla verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlar. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin merkezidir ve performansı, blok zincirinin ölçeklenebilirliği ve güvenliğini doğrudan etkiler. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkmada benzersiz avantajlara sahip olduğu için araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Bu rapor, Blok Zinciri Konsensüs protokolünün gelişim durumunu incelemekte ve asenkron Bizans hata toleranslı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Mevcut en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır, ancak güvenlik açığı nedeniyle 9.5δ'lik beklenen gecikmeyi başaramamıştır. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolüdür ve beklenen gecikmesi 10δ'dir. Rapor ayrıca, throughput ve gecikme açısından önemli iyileştirmeler sergileyen iki yeni protokol tasarımı önermektedir: 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve ultra hızlı boru hattı blok.
Model ve Tanımlar
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 işlemden oluşur, burada f işlem rakip tarafından kötü niyetli olarak bozulabilir. Bu işlemler birbirleriyle asenkron kanallar aracılığıyla iletişim kurar, mesaj iletim gecikmesi rakip tarafından kontrol edilir. Her işlem, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla bir çift genel-özel anahtara sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüsü
Blok Zinciri konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde fikir birliğine varmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Spesifik olarak, her düğüm sürekli yeni işlemler alır ve bunları bloklara paketler, bu blokların tüm dürüst düğümlerde fikir birliğine varmasını sağlamak için konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri konsensüs protokolü aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
= Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikmesi 9.5δ'dir. Ancak, bu protokolün tutarlılığını ve etkinliğini bozabilecek çeşitli saldırı türleri vardır. Örneğin, doğrulama kontrolünün eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, etkinliği engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. 2-chain VABA, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar tanıtmış olsa da, bu sorunları tamamen çözememiştir.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirip optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
2PACBIG：
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akışkan blokların gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akışkan blok tasarımı önerdiler. Hızlı yol mekanizmasının tanıtılmasıyla, adil zamanlayıcı altında, akışkan blokların karar verme süresi, hatta akışkan olmayan bloklardan daha kısa olabilmektedir. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Nicel sonuçlar
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ iken, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. Bu nedenle, 2PAClean, aynı iyi durum gecikmesini korurken en kötü durum gecikmesini 0.5δ oranında azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincir şeklindeki sMVBA'ya kıyasla %80 ila %100 oranında artmıştır; bu, yeni tasarımda gereksiz blok atmalarının ve hesaplama maliyetlerinin önlenmesine dayanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığında bir protokol olarak, tek bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Ayrıca, ultra hızlı boru hattı blok tasarımı sayesinde s2PAClean ve s2PACBIG sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerini gerçekleştirerek protokolün performansını daha da artırmıştır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar kapsamlı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek hata oranı ortamlarında gösterdi. Özellikle, 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ile hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlar, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecini optimize ederek daha düşük gecikme süresi elde eder.
Blok zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve ultra hızlı boru hattı blok tasarımı, gelecekteki blok zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani, protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir işlem hacmi ve daha düşük gecikme süreleri elde etmek.
Gelecek Araştırma Yönleri
Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki birkaç yönü daha fazla keşfedebilir:
Sürekli araştırma ve optimizasyon yoluyla, Blok Zinciri teknolojisinin gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacağına inanmak için nedenlerimiz var ve yeni nesil Konsensüs protokolü bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.