Последние достижения и применение протокола соглашения Блокчейн

Технология Блокчейн, представляющая собой децентрализованную распределенную технологию ведения учета, основывается на Соглашении. Производительность Соглашения напрямую влияет на масштабируемость и безопасность системы Блокчейн. В этом отчете основное внимание уделяется последним достижениям в области протокола асинхронного византийского устойчивого состояния (BFT SMR) и предлагаются два инновационных проекта протоколов.

Обзор асинхронной модели BFT

В асинхронной модели BFT система состоит из 3f+1 процессов, из которых f могут быть злонамеренно повреждены. Процессы общаются через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений непредсказуема. Каждый процесс имеет пару открытого и закрытого ключей для обеспечения подлинности и целостности сообщений.

Основные требования к протоколу согласия Блокчейн

Блокчейн Соглашение Протокол необходимо удовлетворять следующим ключевым требованиям:

1. Активность: в бесконечном исполнении существует бесконечно длинная решённая Блокчейн.
2. Согласованность: если существуют две определенные Блокчейн, одна из которых должна быть префиксом другой.
3. Pкачество: было решено, что в Блокчейн доля транзакций, вводимых честными узлами, составляет не менее p.

Проблемы существующих асинхронных соглашений

В настоящее время sMVBA является самым быстрым асинхронным протоколом MVBA с ожидаемой задержкой 10δ. Ранее считавшийся самым быстрым 2-цепочечным протоколом VABA (который заявляет о задержке 9.5δ) имеет множество уязвимостей безопасности, включая:

• Атака, вызванная отсутствием проверки на соответствие.
• Использование стратегий повышения для препятствования атакам на активность
• Проблемы согласия, вызванные смягчением определения сертификации лидера

Новый дизайн протокола: 2PAC (двухступенчатое асинхронное соглашение)

На основе анализа существующих протоколов мы предложили два варианта протокола 2PAC:

2PAКаlean

• Достигнуто +90% пропускной способности и ожидаемая задержка 9.5δ
• Сложность сообщения составляет O(n²)
• Значительно повысила эффективность за счет оптимизации процесса Соглашения

2PACBIG

• В настоящее время сложность сообщения составляет O(n³) самый быстрый протокол согласия Блокчейн.
• В условиях отсутствия сбоев время одного запуска MVBA составляет всего 4δ

Супербыстрая конвейерная Блок

Мы также предложили инновационный проект блоков конвейера, который значительно снизил задержку принятия решений:

• Введение механизма быстрого доступа, при справедливом планировщике время принятия решения по блоку в конвейере даже меньше, чем время принятия решения по неблокированному блоку.
• Все выполняемые операции гарантируют задержку быстрого пути, не подверженную влиянию сбойных процессов.

Оценка производительности

Через теоретический анализ и практическое тестирование новый протокол продемонстрировал значительные преимущества:

• 2PAClean: Ожидаемая задержка в худшем случае 9.5δ, в хорошем случае 6δ
• 2PACBIG: Время выполнения одного MVBA составляет 4δ, что превышает все существующие протоколы
• Супербыстрое проектирование конвейеров: s2PAClean и s2PACBIG обеспечивают время принятия решения по блоку конвейера 4δ и 3δ соответственно.

Расчет результатов оценки

Широкие вычислительные оценки показывают, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные результаты в различных сетевых условиях:

• 2PAClean достигает хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью
• 2PACBIG достиг более низкой задержки за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования

Будущие направления исследований

1. Дальнейшее упрощение и оптимизация структуры Протокола
2. Глубокий анализ безопасности нового Протокола в различных сценариях атак
3. Примените новый протокол в реальной системе Блокчейн, чтобы проверить производительность в реальной сетевой среде

Заключение

2PAC и сверхбыстрая проектировка блоков продемонстрировали будущее развитие протокола согласования Блокчейн. Упрощая структуру протокола и оптимизируя процесс согласования, эти новые протоколы показывают значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержек. С углублением исследований и постоянной оптимизацией технологий, новое поколение протоколов согласования создаст прочную основу для широкого применения технологий Блокчейн в цифровой экономике.