Последние достижения и применения протокола соглашения Блокчейн
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределенная бухгалтерская система, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм Соглашения. Механизм Соглашения является ядром системы Блокчейн, его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный механизм Бейзентинского согласования (BFT) имеет уникальные преимущества в борьбе с сетевыми задержками и частичными сбоями узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
В данной статье рассматривается текущее состояние развития протоколов соглашения Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского устойчивого состояния машины репликации (BFT SMR). На данный момент самым быстрым асинхронным протоколом является sMVBA, ожидаемая задержка составляет 10δ. В статье также предложены два новых проектирования протоколов, а именно 2PAC (асинхронное соглашение в 2 этапа) и супербыстрая конвейерная блокировка, которые демонстрируют 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 общаются 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 Блокчейна предназначен для того, чтобы все честные узлы согласовывали состояние Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласование этих Блоков на всех честных узлах через Протокол Соглашения. Протокол Соглашения Блокчейна должен соответствовать следующим основным требованиям:
Активность (Liveness): в бесконечном исполнении существует бесконечно длинная определенная Блокчейн.
Согласованность (Consistency): если существуют две определенные Блокчейн, то одна из них должна быть префиксом другой.
P-качество (P-Quality): в уже определенном Блокчейне доля транзакций, вводимых честными узлами, составляет не менее p.
Текущие вызовы асинхронного протокола соглашения
В настоящее время асинхронные протоколы согласия сталкиваются с различными проблемами, включая потенциальные нарушения согласованности и активности. Например, отсутствие проверки подлинности может привести к атакам, использование стратегий повышения может препятствовать активности, а ослабление определения подлинности лидера может привести к атакам на согласованность и т.д. Несмотря на то, что некоторые протоколы внедрили новые механизмы, такие как параллельное выполнение нескольких экземпляров, они все еще не могут полностью решить эти проблемы.
Новый дизайн протокола: 2PAC (2-фазное асинхронное соглашение)
Основываясь на анализе существующих протоколов, исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно повышает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса согласования. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
Реализована производительность более 90% и ожидаемая задержка 9.5δ, сложность сообщений 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 одноразового MVBA составляет 4δ, что значительно снижает задержку.
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследователи предложили новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерных блоков. Введя механизм быстрого пути, время принятия решений для конвейерных блоков даже меньше, чем для неконвейерных блоков при использовании справедливого планировщика. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех выполнениях и не зависит от поведения сбойных процессов.
Количественный результат
С помощью теоретического анализа и практического тестирования, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без отказов и полуправильный планировщик) — 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, в хорошем случае — 6δ. Таким образом, 2PAClean уменьшил задержку в худшем случае на 0.5δ, сохраняя ту же задержку в хорошем случае. Кроме того, пропускная способность 2PAClean увеличилась на 80% до 100% по сравнению с цепочечным sMVBA, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были избегнуты ненужные потери блоков и вычислительные накладные расходы.
2PACBIG как протокол с комплексностью сообщений O(n³), имеет время выполнения одной MVBA 4δ, что быстрее, чем у всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная блоковая структура позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия решений 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 вероятностью сбоев. В частности, 2PAClean достиг хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью, в то время как 2PACBIG обеспечил более низкую задержку за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования.
Будущие направления исследований
С развитием технологии Блокчейн асинхронный BFT Протокол Соглашения будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Будущие исследования могут进一步 изучить несколько направлений:
Протокол оптимизация: дальнейшее упрощение и оптимизация структуры протокола, сокращение ненужной передачи сообщений и вычислительных затрат.
Анализ безопасности: углубленный анализ безопасности нового протокола в различных сценариях атак, чтобы гарантировать его надежность в реальном использовании.
Практическое применение: применить новый протокол в реальных системах Блокчейн, чтобы проверить его производительность в реальных сетевых условиях.
Путем постоянных исследований и оптимизации мы имеем основания полагать, что Блокчейн-технология сыграет более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Протоколов соглашения 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» .
19 Лайков
Награда
19
8
Поделиться
комментарий
0/400
MetaverseVagrant
· 07-18 02:01
Снова начинается гонка за производительностью?
Посмотреть ОригиналОтветить0
AirdropChaser
· 07-17 09:11
Увеличить пропускную способность в k раз, да? Снова хвастает?
Посмотреть ОригиналОтветить0
fork_in_the_road
· 07-17 07:48
Кто это понимает?
Посмотреть ОригиналОтветить0
GateUser-3824aa38
· 07-15 05:57
Торговля криптовалютой就得看Соглашение效率!
Посмотреть ОригиналОтветить0
DefiEngineerJack
· 07-15 05:53
*вздох* еще одно 'прорывное' решение, которое все еще не может обойти правильно оптимизированные L2 роллапы...
Посмотреть ОригиналОтветить0
AlwaysMissingTops
· 07-15 05:45
Опять играешь в эту ловушку, стараешься, но не получаешь ничего взамен.
Посмотреть ОригиналОтветить0
Layer3Dreamer
· 07-15 05:45
теоретически говоря, рекурсивная природа переходов состояния 2PAC — это чистый гений...
Посмотреть ОригиналОтветить0
LiquidatorFlash
· 07-15 05:43
Слишком опасно, TPS увеличен на 80%, а вы все равно так делаете.
Новый асинхронный протокол соглашения BFT способствует прорыву в производительности блокчейна
Последние достижения и применения протокола соглашения Блокчейн
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределенная бухгалтерская система, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм Соглашения. Механизм Соглашения является ядром системы Блокчейн, его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный механизм Бейзентинского согласования (BFT) имеет уникальные преимущества в борьбе с сетевыми задержками и частичными сбоями узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
В данной статье рассматривается текущее состояние развития протоколов соглашения Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского устойчивого состояния машины репликации (BFT SMR). На данный момент самым быстрым асинхронным протоколом является sMVBA, ожидаемая задержка составляет 10δ. В статье также предложены два новых проектирования протоколов, а именно 2PAC (асинхронное соглашение в 2 этапа) и супербыстрая конвейерная блокировка, которые демонстрируют 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 общаются 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 Блокчейна предназначен для того, чтобы все честные узлы согласовывали состояние Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласование этих Блоков на всех честных узлах через Протокол Соглашения. Протокол Соглашения Блокчейна должен соответствовать следующим основным требованиям:
Текущие вызовы асинхронного протокола соглашения
В настоящее время асинхронные протоколы согласия сталкиваются с различными проблемами, включая потенциальные нарушения согласованности и активности. Например, отсутствие проверки подлинности может привести к атакам, использование стратегий повышения может препятствовать активности, а ослабление определения подлинности лидера может привести к атакам на согласованность и т.д. Несмотря на то, что некоторые протоколы внедрили новые механизмы, такие как параллельное выполнение нескольких экземпляров, они все еще не могут полностью решить эти проблемы.
Новый дизайн протокола: 2PAC (2-фазное асинхронное соглашение)
Основываясь на анализе существующих протоколов, исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно повышает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса согласования. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
2PACBIG:
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследователи предложили новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерных блоков. Введя механизм быстрого пути, время принятия решений для конвейерных блоков даже меньше, чем для неконвейерных блоков при использовании справедливого планировщика. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех выполнениях и не зависит от поведения сбойных процессов.
Количественный результат
С помощью теоретического анализа и практического тестирования, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без отказов и полуправильный планировщик) — 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, в хорошем случае — 6δ. Таким образом, 2PAClean уменьшил задержку в худшем случае на 0.5δ, сохраняя ту же задержку в хорошем случае. Кроме того, пропускная способность 2PAClean увеличилась на 80% до 100% по сравнению с цепочечным sMVBA, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были избегнуты ненужные потери блоков и вычислительные накладные расходы.
2PACBIG как протокол с комплексностью сообщений O(n³), имеет время выполнения одной MVBA 4δ, что быстрее, чем у всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная блоковая структура позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия решений 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 вероятностью сбоев. В частности, 2PAClean достиг хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью, в то время как 2PACBIG обеспечил более низкую задержку за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования.
Будущие направления исследований
С развитием технологии Блокчейн асинхронный BFT Протокол Соглашения будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Будущие исследования могут进一步 изучить несколько направлений:
Путем постоянных исследований и оптимизации мы имеем основания полагать, что Блокчейн-технология сыграет более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Протоколов соглашения обеспечит надежную основу для развития этой технологии.