Последние достижения и применение протокола согласования блокчейна
Аннотация отчета
В этом отчете рассматривается текущее состояние развития протоколов соглашения Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского устойчивого состояния машины репликации (BFT SMR). В настоящее время самым быстрым асинхронным протоколом был 2-chain VABA, но из-за уязвимости его ожидаемая задержка 9.5δ не была достигнута. Таким образом, sMVBA стал текущим самым быстрым асинхронным MVBA-протоколом с ожидаемой задержкой 10δ. Отчет также предлагает два новых проектирования протоколов, а именно 2PAC (асинхронное соглашение в 2 этапа) и сверхбыструю конвейерную блокчейн, которые демонстрируют значительное улучшение в отношении пропускной способности и задержки.
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределенная бухгалтерская технология, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм соглашения. Механизм соглашения является ядром системы Блокчейн, и его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейна. Асинхронный механизм Бейзантинской отказоустойчивости (BFT) имеет уникальные преимущества в борьбе с сетевыми задержками и частичными сбоями узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
Модели и определения
В асинхронной модели BFT система состоит из n = 3f + 1 процессов, где f процессов могут быть злонамеренно повреждены. Эти процессы обмениваются сообщениями через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытого и закрытого ключей для подписи и проверки, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол согласования Блокчейна предназначен для того, чтобы все честные узлы достигли согласия по состоянию Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласие этих Блоков на всех честных узлах через протокол согласования. Протокол согласования Блокчейна должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Активность: в бесконечном исполнении существует бесконечно длинная уже решенная Блокчейн.
Согласованность: если существуют две определенные блокчейн, то одна из них должна быть префиксом другой.
Pкачество: В уже принятом Блокчейн, доля транзакций, введенных честными узлами, составляет не менее p.
Текущие вызовы протокола асинхронного соглашения
Текущий самый быстрый асинхронный протокол согласования изначально был 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9.5δ. Однако исследования показали, что у этого протокола есть несколько способов атаки, которые подрывают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для блокировки активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера и т.д. Несмотря на то, что 2-chain VABA ввел некоторые новые механизмы, такие как параллельное выполнение нескольких экземпляров, он все же не смог полностью решить эти проблемы.
Новый дизайн протокола: 2PAC (2-фазное асинхронное соглашение)
На основе анализа существующих протоколов было предложено соглашение 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса согласования. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
Реализовано более 90% пропускной способности и ожидаемая задержка 9.5δ, сложность сообщений составляет O(n²).
Улучшена эффективность протокола за счет устранения ненужных взаимодействий и вычислительных затрат.
2PACBIG:
Это самый быстрый протокол согласования Блокчейн с текущей сложностью сообщений O(n³).
Безотказное время одной операции MVBA составляет 4δ, что значительно снижает задержку.
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследование предложило новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерного блока. Введя механизм быстрого пути, время принятия решений конвейерного блока под справедливым планировщиком оказывается даже меньше, чем у не конвейерного блока. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех исполнениях и не подвержен влиянию поведения сбойных процессов.
Количественные результаты
Через теоретический анализ и практическое тестирование ожидаемая задержка 2PAClean в наихудшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильный планировщик) — 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, а в хорошем случае — 6δ. Таким образом, 2PAClean снизил задержку в наихудшем случае на 0.5δ при сохранении той же задержки в хорошем случае. Кроме того, производительность 2PAClean по сравнению с цепочным sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном обусловлено тем, что в новом дизайне удалось избежать ненужных потерь блоков и вычислительных затрат.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), имеет время выполнения одного MVBA 4δ, что быстрее всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная блокировка позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия конвейерного блока в 4δ и 3δ соответственно, что further улучшает производительность протокола.
Оценка вычислений
Для проверки производительности нового Протокола было проведено обширное вычислительное оценивание. Результаты показывают, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные результаты 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 обеспечивает более низкую задержку благодаря параллелизации и оптимизации процесса голосования.
С развитием технологий Блокчейн, асинхронный BFT Протокол будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрой конвейерной Блоки демонстрирует направление развития будущих Протоколов Блокчейн, а именно упрощение структуры Протокола и оптимизация процесса согласования для достижения более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Будущие направления исследований
Будущие исследования могут дополнительно исследовать следующие направления:
Оптимизация протокола: дальнейшее упрощение и оптимизация структуры протокола, снижение ненужной передачи сообщений и вычислительных затрат.
Анализ безопасности: глубокий анализ новой протокола в различных сценариях атак, чтобы гарантировать его надежность в реальном применении.
Практическое применение: применение нового протокола в реальных системах Блокчейн для проверки его производительности в реальных сетевых условиях.
Данный отчет подробно анализирует текущие преимущества и недостатки асинхронных блокчейн-соглашений, а также предлагает два новых дизайна протоколов, а именно 2PAC и сверхбыструю конвейерную блокировку. Новые дизайны демонстрируют значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержки, что предоставляет важные рекомендации для будущего развития технологий блокчейн. Эти новые протоколы не только теоретически доказали свои преимущества, но и продемонстрировали выдающуюся производительность в практических испытаниях, предлагая новые идеи для достижения эффективных и безопасных блокчейн-соглашений.
Путем постоянных исследований и оптимизации, Блокчейн-технологии имеют перспективу играть более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Соглашений протокола 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» .
13 Лайков
Награда
13
4
Репост
Поделиться
комментарий
0/400
DefiOldTrickster
· 12ч назад
Арбитраж啥的都玩腻了，还得研究 Соглашение层捏 skr~
Посмотреть ОригиналОтветить0
LayerZeroHero
· 12ч назад
Снова пришли кликать на показатели производительности – мошенничество с данными.
Посмотреть ОригиналОтветить0
SelfRugger
· 12ч назад
День у уязвимого пса снова начался
Посмотреть ОригиналОтветить0
HodlTheDoor
· 12ч назад
Не успеваю... Эти обновления действительно быстрые.
Протокол 2PAC достиг прорыва: новый рубеж в производительности соглашения Блокчейн
Последние достижения и применение протокола согласования блокчейна
Аннотация отчета
В этом отчете рассматривается текущее состояние развития протоколов соглашения Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского устойчивого состояния машины репликации (BFT SMR). В настоящее время самым быстрым асинхронным протоколом был 2-chain VABA, но из-за уязвимости его ожидаемая задержка 9.5δ не была достигнута. Таким образом, sMVBA стал текущим самым быстрым асинхронным MVBA-протоколом с ожидаемой задержкой 10δ. Отчет также предлагает два новых проектирования протоколов, а именно 2PAC (асинхронное соглашение в 2 этапа) и сверхбыструю конвейерную блокчейн, которые демонстрируют значительное улучшение в отношении пропускной способности и задержки.
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределенная бухгалтерская технология, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм соглашения. Механизм соглашения является ядром системы Блокчейн, и его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейна. Асинхронный механизм Бейзантинской отказоустойчивости (BFT) имеет уникальные преимущества в борьбе с сетевыми задержками и частичными сбоями узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
Модели и определения
В асинхронной модели BFT система состоит из n = 3f + 1 процессов, где f процессов могут быть злонамеренно повреждены. Эти процессы обмениваются сообщениями через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытого и закрытого ключей для подписи и проверки, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол согласования Блокчейна предназначен для того, чтобы все честные узлы достигли согласия по состоянию Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая согласие этих Блоков на всех честных узлах через протокол согласования. Протокол согласования Блокчейна должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Текущие вызовы протокола асинхронного соглашения
Текущий самый быстрый асинхронный протокол согласования изначально был 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9.5δ. Однако исследования показали, что у этого протокола есть несколько способов атаки, которые подрывают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для блокировки активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера и т.д. Несмотря на то, что 2-chain VABA ввел некоторые новые механизмы, такие как параллельное выполнение нескольких экземпляров, он все же не смог полностью решить эти проблемы.
Новый дизайн протокола: 2PAC (2-фазное асинхронное соглашение)
На основе анализа существующих протоколов было предложено соглашение 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса согласования. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
2PACBIG:
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследование предложило новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерного блока. Введя механизм быстрого пути, время принятия решений конвейерного блока под справедливым планировщиком оказывается даже меньше, чем у не конвейерного блока. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех исполнениях и не подвержен влиянию поведения сбойных процессов.
Количественные результаты
Через теоретический анализ и практическое тестирование ожидаемая задержка 2PAClean в наихудшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильный планировщик) — 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, а в хорошем случае — 6δ. Таким образом, 2PAClean снизил задержку в наихудшем случае на 0.5δ при сохранении той же задержки в хорошем случае. Кроме того, производительность 2PAClean по сравнению с цепочным sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном обусловлено тем, что в новом дизайне удалось избежать ненужных потерь блоков и вычислительных затрат.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), имеет время выполнения одного MVBA 4δ, что быстрее всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная блокировка позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия конвейерного блока в 4δ и 3δ соответственно, что further улучшает производительность протокола.
Оценка вычислений
Для проверки производительности нового Протокола было проведено обширное вычислительное оценивание. Результаты показывают, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные результаты 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 обеспечивает более низкую задержку благодаря параллелизации и оптимизации процесса голосования.
С развитием технологий Блокчейн, асинхронный BFT Протокол будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрой конвейерной Блоки демонстрирует направление развития будущих Протоколов Блокчейн, а именно упрощение структуры Протокола и оптимизация процесса согласования для достижения более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Будущие направления исследований
Будущие исследования могут дополнительно исследовать следующие направления:
Данный отчет подробно анализирует текущие преимущества и недостатки асинхронных блокчейн-соглашений, а также предлагает два новых дизайна протоколов, а именно 2PAC и сверхбыструю конвейерную блокировку. Новые дизайны демонстрируют значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержки, что предоставляет важные рекомендации для будущего развития технологий блокчейн. Эти новые протоколы не только теоретически доказали свои преимущества, но и продемонстрировали выдающуюся производительность в практических испытаниях, предлагая новые идеи для достижения эффективных и безопасных блокчейн-соглашений.
Путем постоянных исследований и оптимизации, Блокчейн-технологии имеют перспективу играть более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Соглашений протокола обеспечит надежную основу для развития этой технологии.