Останні досягнення та застосування протоколу консенсусу Блокчейн
Звіт про підсумки
Цей звіт досліджує стан розвитку протоколів консенсусу Блокчейн, зосереджуючи увагу на останніх досягненнях протоколу асинхронного байєзантинського стійкого механізму реплікації (BFT SMR). Наразі найшвидшим асинхронним протоколом був 2-chain VABA, але через наявні вразливості його очікувана затримка 9.5δ не була досягнута. Тому sMVBA став нинішнім найшвидшим асинхронним MVBA-протоколом з очікуваною затримкою 10δ. У звіті також запропоновано два нові дизайни протоколів, а саме 2PAC (асинхронний консенсус у 2 етапи) та надшвидка конвеєрна блокчейн, які продемонстрували значні покращення в обсязі і затримці.
Блокчейн технологія як децентралізована розподілена технологія бухгалтерського обліку забезпечує цілісність і узгодженість даних через механізм консенсусу. Механізм консенсусу є ядром системи блокчейн, його продуктивність безпосередньо впливає на масштабованість і безпеку блокчейну. Асинхронний візантійський механізм стійкості до помилок (BFT) має унікальні переваги у вирішенні проблеми затримки в мережі та часткових відмов вузлів, тому він став об'єктом дослідження.
Моделі та визначення
У моделі асинхронного BFT система складається з n = 3f + 1 процесів, де f процесів можуть бути зламані зловмисниками. Ці процеси спілкуються між собою через асинхронні канали, затримка передачі повідомлень контролюється супротивником. Кожен процес має пару відкритих і закритих ключів для підпису та перевірки, що забезпечує справжність і цілісність повідомлень.
Блокчейн Консенсус
Блокчейн Консенсус протокол має на меті забезпечити, щоб усі чесні вузли досягли згоди щодо стану Блоку. Конкретно, кожен вузол постійно отримує нові транзакції і упаковує їх у блоки, забезпечуючи за допомогою Консенсус протоколу досягнення згоди щодо цих блоків на всіх чесних вузлах. Блокчейн Консенсус протокол має відповідати кільком основним вимогам:
Активність: в безмежному виконанні існує безмежно довгий визначений Блокчейн.
Узгодженість: якщо існують два визначені Блокчейн, то один з них повинен бути префіксом іншого.
Pякість: в уже визначеному Блокчейн, частка транзакцій, введених чесними вузлами, повинна становити щонайменше p.
Наразі найшвидшим асинхронним протоколом консенсусу є 2-chain VABA, очікувана затримка якого складає 9.5δ. Однак, дослідження виявило, що цей протокол має декілька вразливостей, які підривають його консистентність і активність. Наприклад, атаки, що виникають через відсутність перевірки автентифікації, атаки, що використовують стратегію підвищення для перешкоджання активності, а також атаки на консистентність, пов'язані з послабленням визначення автентифікації лідера. Хоча 2-chain VABA впровадив деякі нові механізми, такі як паралельне виконання декількох паралельних екземплярів, він все ж не зміг повністю вирішити ці проблеми.
Новий протокол: 2PAC (2-фазний асинхронний консенсус)
На основі аналізу існуючих протоколів, дослідження запропонувало протокол 2PAC. Цей протокол значно підвищує продуктивність шляхом спрощення та оптимізації процесу консенсусу. Зокрема, він включає два варіанти:
2PAClean:
Реалізовано +90% пропускної спроможності та очікувана затримка 9.5δ, складність повідомлень становить O(n²).
Підвищена ефективність протоколу шляхом усунення непотрібних взаємодій та витрат на обчислення.
ПАКБІГ:
Це найшвидший протокол консенсусу Блокчейн з поточною складністю повідомлення O(n³).
Безвідмовний час роботи одноразового MVBA становить 4δ, що значно знижує затримки.
Супер швидкий конвеєр Блок
Дослідження запропонувало новий дизайн конвеєрного блоку, який значно зменшує затримки конвеєрного блоку. Завдяки впровадженню механізму швидкого маршруту, під справедливим планувальником, час прийняття рішень конвеєрного блоку навіть менший, ніж у не конвеєрного блоку. Цей механізм може забезпечити затримку швидкого маршруту у всіх виконаннях і не піддається впливу поведінки несправних процесів.
Результати квантування
За результатами теоретичного аналізу та практичного тестування, очікувана затримка 2PAClean у найгіршому випадку становить 9.5δ, а в хорошому випадку (без збоїв та напівсправедливий планувальник) - 6δ. У порівнянні, очікувана затримка sMVBA становить 10δ, а в хорошому випадку - 6δ. Таким чином, 2PAClean зменшив затримку у найгіршому випадку на 0.5δ при збереженні такої ж затримки в хорошому випадку. Крім того, пропускна здатність 2PAClean порівняно з ланцюговим sMVBA зросла на 80% до 100%, що в основному зумовлено уникненням неналежних скидів блоків та обчислювальних витрат у новому дизайні.
2PACBIG як протокол з складністю повідомлень O(n³) має час виконання MVBA за один раз 4δ, що швидше за всі існуючі протоколи. Крім того, надшвидкий конвеєрний дизайн блоків дозволяє s2PAClean і s2PACBIG досягати часу прийняття рішень для конвеєрних блоків 4δ і 3δ відповідно, що додатково підвищує продуктивність протоколу.
Оцінка обчислень
Для перевірки продуктивності нового протоколу було проведено широке обчислювальне оцінювання. Результати показали, що 2PAClean та 2PACBIG демонструють відмінну продуктивність за різних мережевих умов, особливо в середовищах з високою затримкою та високою ймовірністю збоїв. Зокрема, 2PAClean досягає хорошого балансу між затримкою передачі повідомлень та обчислювальною складністю, тоді як 2PACBIG досягає нижчої затримки завдяки паралелізації та оптимізації процесу голосування.
З розвитком технології Блокчейн асинхронний протокол Консенсусу BFT відіграватиме дедалі важливішу роль у забезпеченні безпеки та підвищенні продуктивності. Дизайн 2PAC та надшвидких конвеєрних Блоків демонструє напрямок розвитку майбутніх протоколів Консенсусу Блокчейн, а саме шляхом спрощення структури протоколу та оптимізації процесу Консенсусу для досягнення вищої пропускної здатності та нижчої затримки.
Майбутні напрямки досліджень
Майбутні дослідження можуть далі вивчити такі напрямки:
Оптимізація протоколу: подальше спрощення та оптимізація структури протоколу, зменшення непотрібної передачі повідомлень і витрат на обчислення.
Аналіз безпеки: глибокий аналіз нового протоколу в різних сценаріях атак, щоб забезпечити його надійність у реальних застосуваннях.
Фактичне застосування: застосування нового протоколу в реальних Блокчейн системах, перевірка його продуктивності в реальному мережевому середовищі.
Цей звіт детально аналізує поточні переваги та недоліки асинхронних Блокчейн протоколів консенсусу та пропонує два нові дизайни протоколів, а саме 2PAC та надшвидку конвеєрну Блок. Нові дизайни демонструють значні переваги в підвищенні пропускної спроможності та зменшенні затримки, що надає важливі рекомендації для майбутнього розвитку Блокчейн технологій. Ці нові протоколи не лише теоретично довели свою перевагу, але й продемонстрували видатні показники в практичних випробуваннях, надаючи нові ідеї для досягнення ефективного та безпечного Блокчейн протоколу консенсусу.
Через постійні дослідження та оптимізацію, технологія Блокчейн має потенціал відігравати ще більш важливу роль у майбутній цифровій економіці, а нове покоління Консенсус протоколів надасть цій технології міцну основу для розвитку.
Переглянути оригінал
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
13 лайків
Нагородити
13
4
Репост
Поділіться
Прокоментувати
0/400
DefiOldTrickster
· 14год тому
Арбітраж啥的都玩腻了，还得研究 Консенсус 层捏 skr~
Переглянути оригіналвідповісти на0
LayerZeroHero
· 14год тому
Знову приходять підробляти показники продуктивності, збір даних шахраїв
2PAC протокол突破: Блокчейн Консенсус продуктивності новий рубіж
Останні досягнення та застосування протоколу консенсусу Блокчейн
Звіт про підсумки
Цей звіт досліджує стан розвитку протоколів консенсусу Блокчейн, зосереджуючи увагу на останніх досягненнях протоколу асинхронного байєзантинського стійкого механізму реплікації (BFT SMR). Наразі найшвидшим асинхронним протоколом був 2-chain VABA, але через наявні вразливості його очікувана затримка 9.5δ не була досягнута. Тому sMVBA став нинішнім найшвидшим асинхронним MVBA-протоколом з очікуваною затримкою 10δ. У звіті також запропоновано два нові дизайни протоколів, а саме 2PAC (асинхронний консенсус у 2 етапи) та надшвидка конвеєрна блокчейн, які продемонстрували значні покращення в обсязі і затримці.
Блокчейн технологія як децентралізована розподілена технологія бухгалтерського обліку забезпечує цілісність і узгодженість даних через механізм консенсусу. Механізм консенсусу є ядром системи блокчейн, його продуктивність безпосередньо впливає на масштабованість і безпеку блокчейну. Асинхронний візантійський механізм стійкості до помилок (BFT) має унікальні переваги у вирішенні проблеми затримки в мережі та часткових відмов вузлів, тому він став об'єктом дослідження.
Моделі та визначення
У моделі асинхронного BFT система складається з n = 3f + 1 процесів, де f процесів можуть бути зламані зловмисниками. Ці процеси спілкуються між собою через асинхронні канали, затримка передачі повідомлень контролюється супротивником. Кожен процес має пару відкритих і закритих ключів для підпису та перевірки, що забезпечує справжність і цілісність повідомлень.
Блокчейн Консенсус
Блокчейн Консенсус протокол має на меті забезпечити, щоб усі чесні вузли досягли згоди щодо стану Блоку. Конкретно, кожен вузол постійно отримує нові транзакції і упаковує їх у блоки, забезпечуючи за допомогою Консенсус протоколу досягнення згоди щодо цих блоків на всіх чесних вузлах. Блокчейн Консенсус протокол має відповідати кільком основним вимогам:
Виклики поточного асинхронного консенсус-протоколу
Наразі найшвидшим асинхронним протоколом консенсусу є 2-chain VABA, очікувана затримка якого складає 9.5δ. Однак, дослідження виявило, що цей протокол має декілька вразливостей, які підривають його консистентність і активність. Наприклад, атаки, що виникають через відсутність перевірки автентифікації, атаки, що використовують стратегію підвищення для перешкоджання активності, а також атаки на консистентність, пов'язані з послабленням визначення автентифікації лідера. Хоча 2-chain VABA впровадив деякі нові механізми, такі як паралельне виконання декількох паралельних екземплярів, він все ж не зміг повністю вирішити ці проблеми.
Новий протокол: 2PAC (2-фазний асинхронний консенсус)
На основі аналізу існуючих протоколів, дослідження запропонувало протокол 2PAC. Цей протокол значно підвищує продуктивність шляхом спрощення та оптимізації процесу консенсусу. Зокрема, він включає два варіанти:
2PAClean:
Супер швидкий конвеєр Блок
Дослідження запропонувало новий дизайн конвеєрного блоку, який значно зменшує затримки конвеєрного блоку. Завдяки впровадженню механізму швидкого маршруту, під справедливим планувальником, час прийняття рішень конвеєрного блоку навіть менший, ніж у не конвеєрного блоку. Цей механізм може забезпечити затримку швидкого маршруту у всіх виконаннях і не піддається впливу поведінки несправних процесів.
Результати квантування
За результатами теоретичного аналізу та практичного тестування, очікувана затримка 2PAClean у найгіршому випадку становить 9.5δ, а в хорошому випадку (без збоїв та напівсправедливий планувальник) - 6δ. У порівнянні, очікувана затримка sMVBA становить 10δ, а в хорошому випадку - 6δ. Таким чином, 2PAClean зменшив затримку у найгіршому випадку на 0.5δ при збереженні такої ж затримки в хорошому випадку. Крім того, пропускна здатність 2PAClean порівняно з ланцюговим sMVBA зросла на 80% до 100%, що в основному зумовлено уникненням неналежних скидів блоків та обчислювальних витрат у новому дизайні.
2PACBIG як протокол з складністю повідомлень O(n³) має час виконання MVBA за один раз 4δ, що швидше за всі існуючі протоколи. Крім того, надшвидкий конвеєрний дизайн блоків дозволяє s2PAClean і s2PACBIG досягати часу прийняття рішень для конвеєрних блоків 4δ і 3δ відповідно, що додатково підвищує продуктивність протоколу.
Оцінка обчислень
Для перевірки продуктивності нового протоколу було проведено широке обчислювальне оцінювання. Результати показали, що 2PAClean та 2PACBIG демонструють відмінну продуктивність за різних мережевих умов, особливо в середовищах з високою затримкою та високою ймовірністю збоїв. Зокрема, 2PAClean досягає хорошого балансу між затримкою передачі повідомлень та обчислювальною складністю, тоді як 2PACBIG досягає нижчої затримки завдяки паралелізації та оптимізації процесу голосування.
З розвитком технології Блокчейн асинхронний протокол Консенсусу BFT відіграватиме дедалі важливішу роль у забезпеченні безпеки та підвищенні продуктивності. Дизайн 2PAC та надшвидких конвеєрних Блоків демонструє напрямок розвитку майбутніх протоколів Консенсусу Блокчейн, а саме шляхом спрощення структури протоколу та оптимізації процесу Консенсусу для досягнення вищої пропускної здатності та нижчої затримки.
Майбутні напрямки досліджень
Майбутні дослідження можуть далі вивчити такі напрямки:
Цей звіт детально аналізує поточні переваги та недоліки асинхронних Блокчейн протоколів консенсусу та пропонує два нові дизайни протоколів, а саме 2PAC та надшвидку конвеєрну Блок. Нові дизайни демонструють значні переваги в підвищенні пропускної спроможності та зменшенні затримки, що надає важливі рекомендації для майбутнього розвитку Блокчейн технологій. Ці нові протоколи не лише теоретично довели свою перевагу, але й продемонстрували видатні показники в практичних випробуваннях, надаючи нові ідеї для досягнення ефективного та безпечного Блокчейн протоколу консенсусу.
Через постійні дослідження та оптимізацію, технологія Блокчейн має потенціал відігравати ще більш важливу роль у майбутній цифровій економіці, а нове покоління Консенсус протоколів надасть цій технології міцну основу для розвитку.