Последние достижения и применение протокола соглашения Блокчейн
Этот отчет исследует текущее состояние развития протоколов согласования Блокчейн, с особым акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского отказоустойчивого состояния машины (BFT SMR). В настоящее время самым быстрым асинхронным протоколом является sMVBA, ожидаемая задержка составляет 10δ. В отчете также представлены два новых проектирования протокола, а именно 2PAC (асинхронное согласование на 2 этапах) и сверхбыстрая конвейерная блокировка, которые демонстрируют значительные улучшения в пропускной способности и задержке.
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределённая технология учета, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм Соглашения. Механизм Соглашения является ядром системы Блокчейн, его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный механизм Бейзантинского отказоустойчивости (BFT) обладает уникальными преимуществами в управлении 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 нарушены. Эти процессы общаются друг с другом через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытого и закрытого ключей для подписи и верификации, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол Соглашения Блокчейн предназначен для того, чтобы все честные узлы пришли к единому мнению о состоянии Блокчейн. Каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в блоки, обеспечивая согласие этих блоков на всех честных узлах через Протокол Соглашения. Протокол Соглашения Блокчейн должен удовлетворять основным требованиям к активности, согласованности и качеству P.
Текущие проблемы асинхронного соглашения Протокола
Текущие асинхронные соглашения по протоколам имеют различные способы атак, которые могут нарушить их согласованность и активность. Например, атаки, возникающие из-за отсутствия проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для препятствования активности, а также атаки на согласованность, возникающие в результате ослабления определения аутентификации лидера. Несмотря на введение некоторых новых механизмов, таких как параллельная работа нескольких экземпляров, эти проблемы все еще не были полностью решены.
Новый протокол проектирования: 2PAC (2-этапное асинхронное соглашение)
На основе анализа существующих протоколов исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
Реализована пропускная способность более 90% 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).
Безошибочное время одноразового выполнения MVBA составляет 4δ, что значительно снижает задержку.
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследователи предложили новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерного блока. За счет введения механизма быстрого пути, время принятия решений для конвейерного блока даже меньше, чем у неконвейерного блока при справедливом планировщике. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех выполнениях и не подвержен влиянию поведения неисправных процессов.
Результаты квантования
С помощью теоретического анализа и практического тестирования, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильный планировщик) - 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, в хорошем случае - 6δ. 2PAClean уменьшает задержку в худшем случае на 0.5δ при сохранении той же задержки в хорошем случае. Кроме того, пропускная способность 2PAClean увеличилась на 80% до 100% по сравнению с цепочечным sMVBA.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), имеет время одного выполнения MVBA 4δ, что быстрее всех существующих протоколов. Супербыстрая конвейерная блокировка позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия решения по конвейерным блокам 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно улучшает производительность протокола.
Оценка вычислений
Для проверки производительности нового протокола исследователи провели обширную вычислительную оценку. Результаты показывают, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные характеристики в различных сетевых условиях, особенно в средах с высокой задержкой и высокой частотой сбоев. 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.
Будущие направления исследований
Оптимизация протокола: дальнейшее упрощение и оптимизация структуры протокола, сокращение ненужной передачи сообщений и вычислительных затрат.
Анализ безопасности: глубокий анализ безопасности нового протокола в различных сценариях атак, чтобы обеспечить его надежность в реальных приложениях.
Практическое применение: применение нового Протокола в реальных системах Блокчейн для проверки его производительности в условиях реальной сети.
С развитием технологий Блокчейн, асинхронный протокол Соглашения BFT будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрых конвейерных Блоков демонстрирует направление развития будущих протоколов Соглашения Блокчейн, а именно упрощение структуры протокола и оптимизация процесса Соглашения для достижения более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Эти новые протоколы не только теоретически доказали свое превосходство, но и продемонстрировали выдающуюся производительность в практических испытаниях, предоставив новые идеи для реализации эффективного и безопасного Блокчейн-соглашения. Благодаря постоянным исследованиям и оптимизации, Блокчейн-технология сыграет еще более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение соглашений 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» .
Протокол 2PAC ведет к новому прорыву в асинхронном BFT Соглашении: более высокая скорость, более высокая пропускная способность
Последние достижения и применение протокола соглашения Блокчейн
Этот отчет исследует текущее состояние развития протоколов согласования Блокчейн, с особым акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского отказоустойчивого состояния машины (BFT SMR). В настоящее время самым быстрым асинхронным протоколом является sMVBA, ожидаемая задержка составляет 10δ. В отчете также представлены два новых проектирования протокола, а именно 2PAC (асинхронное согласование на 2 этапах) и сверхбыстрая конвейерная блокировка, которые демонстрируют значительные улучшения в пропускной способности и задержке.
Технология Блокчейн, как децентрализованная распределённая технология учета, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм Соглашения. Механизм Соглашения является ядром системы Блокчейн, его производительность напрямую влияет на масштабируемость и безопасность Блокчейн. Асинхронный механизм Бейзантинского отказоустойчивости (BFT) обладает уникальными преимуществами в управлении 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 нарушены. Эти процессы общаются друг с другом через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытого и закрытого ключей для подписи и верификации, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол Соглашения Блокчейн предназначен для того, чтобы все честные узлы пришли к единому мнению о состоянии Блокчейн. Каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в блоки, обеспечивая согласие этих блоков на всех честных узлах через Протокол Соглашения. Протокол Соглашения Блокчейн должен удовлетворять основным требованиям к активности, согласованности и качеству P.
Текущие проблемы асинхронного соглашения Протокола
Текущие асинхронные соглашения по протоколам имеют различные способы атак, которые могут нарушить их согласованность и активность. Например, атаки, возникающие из-за отсутствия проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для препятствования активности, а также атаки на согласованность, возникающие в результате ослабления определения аутентификации лидера. Несмотря на введение некоторых новых механизмов, таких как параллельная работа нескольких экземпляров, эти проблемы все еще не были полностью решены.
Новый протокол проектирования: 2PAC (2-этапное асинхронное соглашение)
На основе анализа существующих протоколов исследователи предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно улучшает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAClean:
2PACBIG:
Супербыстрая конвейерная Блок
Исследователи предложили новый дизайн конвейерного блока, который значительно уменьшает задержку конвейерного блока. За счет введения механизма быстрого пути, время принятия решений для конвейерного блока даже меньше, чем у неконвейерного блока при справедливом планировщике. Этот механизм гарантирует задержку быстрого пути во всех выполнениях и не подвержен влиянию поведения неисправных процессов.
Результаты квантования
С помощью теоретического анализа и практического тестирования, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полуправильный планировщик) - 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, в хорошем случае - 6δ. 2PAClean уменьшает задержку в худшем случае на 0.5δ при сохранении той же задержки в хорошем случае. Кроме того, пропускная способность 2PAClean увеличилась на 80% до 100% по сравнению с цепочечным sMVBA.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), имеет время одного выполнения MVBA 4δ, что быстрее всех существующих протоколов. Супербыстрая конвейерная блокировка позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия решения по конвейерным блокам 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно улучшает производительность протокола.
Оценка вычислений
Для проверки производительности нового протокола исследователи провели обширную вычислительную оценку. Результаты показывают, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные характеристики в различных сетевых условиях, особенно в средах с высокой задержкой и высокой частотой сбоев. 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.
Будущие направления исследований
С развитием технологий Блокчейн, асинхронный протокол Соглашения BFT будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрых конвейерных Блоков демонстрирует направление развития будущих протоколов Соглашения Блокчейн, а именно упрощение структуры протокола и оптимизация процесса Соглашения для достижения более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Эти новые протоколы не только теоретически доказали свое превосходство, но и продемонстрировали выдающуюся производительность в практических испытаниях, предоставив новые идеи для реализации эффективного и безопасного Блокчейн-соглашения. Благодаря постоянным исследованиям и оптимизации, Блокчейн-технология сыграет еще более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение соглашений обеспечит прочную основу для развития этой технологии.