Последние достижения и применение протокола согласования Блокчейн
Технология Блокчейн, будучи децентрализованной распределенной технологией реестра, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм Соглашения. Механизм Соглашения является ядром системы Блокчейн, и его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный алгоритм Бузантинийского согласования (BFT) обладает уникальными преимуществами в борьбе с сетевыми задержками и частичной неисправностью узлов, что делает его предметом активных исследований.
Этот отчет исследует текущее состояние развития протоколов согласия в блокчейне, с особым акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского fault tolerance state machine replication (BFT SMR). На данный момент самым быстрым асинхронным протоколом является 2-chain VABA, но из-за наличия уязвимостей его ожидаемая задержка в 9.5δ не была достигнута. Поэтому sMVBA стал самым быстрым асинхронным MVBA-протоколом, с ожидаемой задержкой в 10δ. В отчете также представлены две новые конструкции протоколов: 2PAC (2-фазный асинхронный консенсус) и сверхбыстрая конвейерная блокировка, демонстрирующие 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 нарушены 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 Блокчейн направлен на то, чтобы все честные узлы достигли согласия по состоянию Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласие по этим Блокам на всех честных узлах через протокол соглашения. Протокол соглашения Блокчейн должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Активность: в бесконечном выполнении существует бесконечно длинная решенная Блокчейн.
Согласованность: если существуют две принятые Блокчейн, то одна из них должна быть префиксом другой.
Pкачество: в уже определенном Блокчейн, доля транзакций, введенных честными узлами, составляет не менее p.
Текущие вызовы асинхронного соглашения
Текущий самый быстрый асинхронный протокол согласования — это 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9.5δ. Однако у этого протокола есть несколько способов атак, которые нарушают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для препятствия активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера и т. д. Несмотря на то, что 2-chain VABA вводит некоторые новые механизмы, такие как параллельная работа нескольких экземпляров, он все еще не смог полностью решить эти проблемы.
Новый протокол: 2PAC (асинхронное соглашение на 2 этапах)
На основе анализа существующего протокола исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность, упрощая и оптимизируя процесс соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
Достигнуто +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 блокчейн
Исследователи предложили новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерных блоков. Благодаря введению механизма быстрого пути, время принятия решений для конвейерных блоков под справедливым планировщиком даже меньше, чем для неконвейерных блоков. Этот механизм обеспечивает задержку быстрого пути во всех выполнения и не подвержен влиянию поведения неисправных процессов.
Результаты квантования
Согласно теоретическому анализу и практическим испытаниям, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильный планировщик) — 6δ. В сравнении с этим, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, 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 цепочечной sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были исключены ненужные потери блоков и вычислительные затраты.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), имеет время выполнения одного MVBA 4δ, что быстрее всех существующих протоколов. Более того, сверхбыстрая конвейерная блокировка позволяет s2PAClean и s2PACBIG достигать времени принятия блоков конвейера в 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно улучшает производительность протокола.
Оценка расчётов
Для проверки производительности нового Протокола исследователи провели обширную вычислительную оценку. Результаты показали, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные показатели 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 технологии Блокчейн протокол асинхронного BFT соглашения будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрого конвейерного блока демонстрирует направление развития будущих протоколов соглашения Блокчейн, а именно, через упрощение структуры протокола и оптимизацию процесса соглашения, достигая более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Будущие направления 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: углубленный анализ нового Протокола в различных сценариях атак, чтобы обеспечить его надежность в реальном применении.
Практическое применение: применить новый протокол в реальных системах Блокчейн и проверить его производительность в реальной сетевой среде.
Данный отчет подробно анализирует преимущества и недостатки текущих асинхронных Блокчейн соглашений, а также предлагает два новых проектирования протоколов: 2PAC и супербыстрая конвейерная блокировка. Новые разработки демонстрируют значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержки, предоставляя важные ориентиры для будущего развития технологий Блокчейн. Эти новые протоколы не только теоретически подтвердили свои превосходства, но и продемонстрировали выдающиеся показатели в практических испытаниях, предлагая новые идеи для достижения эффективного и безопасного Блокчейн соглашения.
Через постоянные исследования и оптимизацию, Блокчейн-технология будет играть все более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Соглашений Протоколов обеспечит прочную 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» .
7 Лайков
Награда
7
5
Поделиться
комментарий
0/400
MevTears
· 07-22 02:14
Снова ставите людей в трудное положение?
Посмотреть ОригиналОтветить0
MEV_Whisperer
· 07-22 02:09
про果然是大佬
Посмотреть ОригиналОтветить0
Ser_APY_2000
· 07-22 02:08
Этот BFT сделан так, что торговля криптовалютой просто бык!
Посмотреть ОригиналОтветить0
MEVHunter
· 07-22 02:01
просто еще один мемпул снайпер, следящий за твоими транзакциями
Протокол 2PAC преодолевает瓶ок производительности согласия Блокчейн в асинхронном режиме.
Последние достижения и применение протокола согласования Блокчейн
Технология Блокчейн, будучи децентрализованной распределенной технологией реестра, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм Соглашения. Механизм Соглашения является ядром системы Блокчейн, и его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный алгоритм Бузантинийского согласования (BFT) обладает уникальными преимуществами в борьбе с сетевыми задержками и частичной неисправностью узлов, что делает его предметом активных исследований.
Этот отчет исследует текущее состояние развития протоколов согласия в блокчейне, с особым акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского fault tolerance state machine replication (BFT SMR). На данный момент самым быстрым асинхронным протоколом является 2-chain VABA, но из-за наличия уязвимостей его ожидаемая задержка в 9.5δ не была достигнута. Поэтому sMVBA стал самым быстрым асинхронным MVBA-протоколом, с ожидаемой задержкой в 10δ. В отчете также представлены две новые конструкции протоколов: 2PAC (2-фазный асинхронный консенсус) и сверхбыстрая конвейерная блокировка, демонстрирующие 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 нарушены 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 Блокчейн направлен на то, чтобы все честные узлы достигли согласия по состоянию Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласие по этим Блокам на всех честных узлах через протокол соглашения. Протокол соглашения Блокчейн должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Текущие вызовы асинхронного соглашения
Текущий самый быстрый асинхронный протокол согласования — это 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9.5δ. Однако у этого протокола есть несколько способов атак, которые нарушают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для препятствия активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера и т. д. Несмотря на то, что 2-chain VABA вводит некоторые новые механизмы, такие как параллельная работа нескольких экземпляров, он все еще не смог полностью решить эти проблемы.
Новый протокол: 2PAC (асинхронное соглашение на 2 этапах)
На основе анализа существующего протокола исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность, упрощая и оптимизируя процесс соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
2PACBIG:
Супербыстрая конвейерная блокчейн
Исследователи предложили новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерных блоков. Благодаря введению механизма быстрого пути, время принятия решений для конвейерных блоков под справедливым планировщиком даже меньше, чем для неконвейерных блоков. Этот механизм обеспечивает задержку быстрого пути во всех выполнения и не подвержен влиянию поведения неисправных процессов.
Результаты квантования
Согласно теоретическому анализу и практическим испытаниям, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильный планировщик) — 6δ. В сравнении с этим, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, 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 цепочечной sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были исключены ненужные потери блоков и вычислительные затраты.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), имеет время выполнения одного MVBA 4δ, что быстрее всех существующих протоколов. Более того, сверхбыстрая конвейерная блокировка позволяет s2PAClean и s2PACBIG достигать времени принятия блоков конвейера в 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно улучшает производительность протокола.
Оценка расчётов
Для проверки производительности нового Протокола исследователи провели обширную вычислительную оценку. Результаты показали, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные показатели 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 технологии Блокчейн протокол асинхронного BFT соглашения будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрого конвейерного блока демонстрирует направление развития будущих протоколов соглашения Блокчейн, а именно, через упрощение структуры протокола и оптимизацию процесса соглашения, достигая более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Будущие направления исследований
Будущие исследования могут дополнительно изучить следующие направления:
Данный отчет подробно анализирует преимущества и недостатки текущих асинхронных Блокчейн соглашений, а также предлагает два новых проектирования протоколов: 2PAC и супербыстрая конвейерная блокировка. Новые разработки демонстрируют значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержки, предоставляя важные ориентиры для будущего развития технологий Блокчейн. Эти новые протоколы не только теоретически подтвердили свои превосходства, но и продемонстрировали выдающиеся показатели в практических испытаниях, предлагая новые идеи для достижения эффективного и безопасного Блокчейн соглашения.
Через постоянные исследования и оптимизацию, Блокчейн-технология будет играть все более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Соглашений Протоколов обеспечит прочную основу для развития этой технологии.