Tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Công nghệ Blockchain, với tư cách là công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu thông qua cơ chế nhận thức chung. Cơ chế nhận thức chung là cốt lõi của hệ thống Blockchain, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và tính bảo mật của Blockchain. Cơ chế đồng thuận Byzantine phi tập trung (BFT) có lợi thế độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một số nút, do đó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Báo cáo này khám phá tình trạng phát triển của giao thức nhận thức chung blockchain, tập trung phân tích những tiến triển mới nhất của giao thức sao chép trạng thái Byzantine bất đồng bộ (BFT SMR). Giao thức bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, nhưng do có lỗ hổng, độ trễ dự kiến 9.5δ của nó không thể đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay, với độ trễ dự kiến là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, cho thấy sự cải thiện đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống được cấu thành từ n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị đối thủ phá hoại một cách ác ý. Các tiến trình này giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ của việc truyền tin nhắn được kiểm soát bởi đối thủ. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích khiến tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của Blockchain. Cụ thể, mỗi nút liên tục nhận các giao dịch mới và đóng gói chúng thành các khối, thông qua giao thức nhận thức chung để đảm bảo rằng các khối này đạt được sự đồng thuận trên tất cả các nút trung thực. Giao thức nhận thức chung Blockchain cần phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau đây:
Hoạt tính: Trong việc thực hiện vô hạn, có một chuỗi Blockchain đã được quyết định vô hạn.
Tính nhất quán: Nếu tồn tại hai chuỗi Blockchain đã được quyết định, thì một trong hai chuỗi đó phải là tiền tố của chuỗi còn lại.
Chất lượng P: Trong blockchain đã được quyết định, tỷ lệ giao dịch do các nút trung thực nhập vào ít nhất là p.
Thách thức của giao thức nhận thức chung bất đồng bộ hiện tại
Giao thức nhận thức chung bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, với độ trễ dự kiến là 9.5δ. Tuy nhiên, giao thức này tồn tại nhiều cách tấn công khác nhau, phá hoại tính nhất quán và tính khả dụng của nó. Ví dụ, các cuộc tấn công do thiếu kiểm tra xác thực, các cuộc tấn công gây cản trở tính khả dụng thông qua các chiến lược nâng cao, và các cuộc tấn công tính nhất quán do nới lỏng định nghĩa xác thực lãnh đạo. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, như nhiều phiên bản song song hoạt động đồng thời, nhưng vẫn chưa hoàn toàn giải quyết được những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, các nhà nghiên cứu đã đề xuất giao thức 2PAC. Giao thức này thông qua việc đơn giản hóa và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đã nâng cao hiệu suất một cách đáng kể. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
Đã đạt được hơn 90% thông lượng và độ trễ mong đợi 9.5δ, độ phức tạp thông điệp là O(n²).
Nâng cao hiệu suất của giao thức bằng cách loại bỏ các tương tác và chi phí tính toán không cần thiết.
2PACBIG：
Là giao thức nhận thức chung Blockchain nhanh nhất hiện nay với độ phức tạp thông báo là O(n³).
Thời gian chạy MVBA một lần không có sự cố là 4δ, giảm thiểu độ trễ một cách đáng kể.
Siêu nhanh dòng chảy Khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối theo chuỗi mới, giảm thiểu đáng kể độ trễ của khối theo chuỗi. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối theo chuỗi thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không theo chuỗi. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường dẫn nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình gặp sự cố.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch nửa công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. Do đó, 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn giữ nguyên độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA dạng chuỗi đã tăng từ 80% đến 100%, chủ yếu là nhờ vào thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG như một giao thức có độ phức tạp thông điệp là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần là 4δ, nhanh hơn tất cả các giao thức hiện có. Hơn nữa, thiết kế khối ống siêu nhanh giúp s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt được thời gian quyết định khối ống là 4δ và 3δ, nâng cao hơn nữa hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác minh hiệu suất của giao thức mới, các nhà nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG giảm độ trễ hơn nữa thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã thể hiện hướng phát triển của các giao thức nhận thức chung Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau đây:
Giao thức tối ưu: Tiến hành đơn giản hóa và tối ưu hóa cấu trúc giao thức, giảm thiểu các thông điệp và chi phí tính toán không cần thiết.
Phân tích an ninh: Phân tích sâu về độ an toàn của giao thức mới trong các tình huống tấn công khác nhau, đảm bảo tính đáng tin cậy của nó trong ứng dụng thực tế.
Ứng dụng thực tế: Áp dụng giao thức mới vào hệ thống Blockchain thực tế, xác minh hiệu suất của nó trong môi trường mạng thực.
Báo cáo này phân tích chi tiết những ưu điểm và nhược điểm của giao thức nhận thức chung blockchain bất đồng bộ hiện tại, và đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC và khối dòng siêu nhanh. Thiết kế mới thể hiện những ưu thế đáng kể trong việc cải thiện thông lượng và giảm độ trễ, cung cấp tham khảo quan trọng cho sự phát triển công nghệ blockchain trong tương lai. Những giao thức mới này không chỉ chứng minh tính ưu việt của chúng về mặt lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội trong thử nghiệm thực tế, cung cấp tư duy mới để đạt được giao thức nhận thức chung blockchain hiệu quả và an toàn.
Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa liên tục, công nghệ Blockchain sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế số trong tương lai, trong khi giao thức nhận thức chung thế hệ mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
7 thích
Phần thưởng
7
5
Chia sẻ
Bình luận
0/400
MevTears
· 07-22 02:14
Lại làm khó dân thường à?
Xem bản gốcTrả lời0
MEV_Whisperer
· 07-22 02:09
chuyên nghiệp quả thật là chuyên nghiệp
Xem bản gốcTrả lời0
Ser_APY_2000
· 07-22 02:08
BFT này làm giống như giao dịch tiền điện tử thật là bull a.
Xem bản gốcTrả lời0
MEVHunter
· 07-22 02:01
chỉ là một sniper mempool khác đang theo dõi giao dịch của bạn
2PAC giao thức vượt qua giới hạn hiệu suất nhận thức chung của Blockchain bất đồng bộ
Tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Công nghệ Blockchain, với tư cách là công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu thông qua cơ chế nhận thức chung. Cơ chế nhận thức chung là cốt lõi của hệ thống Blockchain, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và tính bảo mật của Blockchain. Cơ chế đồng thuận Byzantine phi tập trung (BFT) có lợi thế độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một số nút, do đó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Báo cáo này khám phá tình trạng phát triển của giao thức nhận thức chung blockchain, tập trung phân tích những tiến triển mới nhất của giao thức sao chép trạng thái Byzantine bất đồng bộ (BFT SMR). Giao thức bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, nhưng do có lỗ hổng, độ trễ dự kiến 9.5δ của nó không thể đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay, với độ trễ dự kiến là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, cho thấy sự cải thiện đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống được cấu thành từ n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị đối thủ phá hoại một cách ác ý. Các tiến trình này giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ của việc truyền tin nhắn được kiểm soát bởi đối thủ. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích khiến tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của Blockchain. Cụ thể, mỗi nút liên tục nhận các giao dịch mới và đóng gói chúng thành các khối, thông qua giao thức nhận thức chung để đảm bảo rằng các khối này đạt được sự đồng thuận trên tất cả các nút trung thực. Giao thức nhận thức chung Blockchain cần phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau đây:
Thách thức của giao thức nhận thức chung bất đồng bộ hiện tại
Giao thức nhận thức chung bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, với độ trễ dự kiến là 9.5δ. Tuy nhiên, giao thức này tồn tại nhiều cách tấn công khác nhau, phá hoại tính nhất quán và tính khả dụng của nó. Ví dụ, các cuộc tấn công do thiếu kiểm tra xác thực, các cuộc tấn công gây cản trở tính khả dụng thông qua các chiến lược nâng cao, và các cuộc tấn công tính nhất quán do nới lỏng định nghĩa xác thực lãnh đạo. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, như nhiều phiên bản song song hoạt động đồng thời, nhưng vẫn chưa hoàn toàn giải quyết được những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, các nhà nghiên cứu đã đề xuất giao thức 2PAC. Giao thức này thông qua việc đơn giản hóa và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đã nâng cao hiệu suất một cách đáng kể. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
2PACBIG：
Siêu nhanh dòng chảy Khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối theo chuỗi mới, giảm thiểu đáng kể độ trễ của khối theo chuỗi. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối theo chuỗi thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không theo chuỗi. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường dẫn nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình gặp sự cố.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch nửa công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. Do đó, 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn giữ nguyên độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA dạng chuỗi đã tăng từ 80% đến 100%, chủ yếu là nhờ vào thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG như một giao thức có độ phức tạp thông điệp là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần là 4δ, nhanh hơn tất cả các giao thức hiện có. Hơn nữa, thiết kế khối ống siêu nhanh giúp s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt được thời gian quyết định khối ống là 4δ và 3δ, nâng cao hơn nữa hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác minh hiệu suất của giao thức mới, các nhà nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG giảm độ trễ hơn nữa thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã thể hiện hướng phát triển của các giao thức nhận thức chung Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau đây:
Báo cáo này phân tích chi tiết những ưu điểm và nhược điểm của giao thức nhận thức chung blockchain bất đồng bộ hiện tại, và đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC và khối dòng siêu nhanh. Thiết kế mới thể hiện những ưu thế đáng kể trong việc cải thiện thông lượng và giảm độ trễ, cung cấp tham khảo quan trọng cho sự phát triển công nghệ blockchain trong tương lai. Những giao thức mới này không chỉ chứng minh tính ưu việt của chúng về mặt lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội trong thử nghiệm thực tế, cung cấp tư duy mới để đạt được giao thức nhận thức chung blockchain hiệu quả và an toàn.
Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa liên tục, công nghệ Blockchain sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế số trong tương lai, trong khi giao thức nhận thức chung thế hệ mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.