Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları
Bu rapor, Blok Zinciri Konsensüs protokollerinin gelişim durumunu incelemektedir ve asenkron Bizans hatalarına dayanıklı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son gelişmelerine odaklanmaktadır. Şu anda en hızlı asenkron protokol sMVBA'dır ve beklenen gecikme 10δ'dir. Rapor ayrıca iki yeni protokol tasarımını önermektedir; bunlar 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blok olup, verimlilik ve gecikme açısından önemli iyileşmeler göstermektedir.
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, Konsensüs mekanizması aracılığıyla verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlar. Konsensüs mekanizması, Blok Zinciri sisteminin merkezidir ve performansı, Blok Zinciri'nin ölçeklenebilirliği ve güvenliği üzerinde doğrudan etki yapar. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkma konusunda benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Model ve Tanım
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşmaktadır, burada f süreç kötü niyetli bir şekilde bozulabilir. Bu süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar ve mesajların iletim gecikmesi rakip tarafından kontrol edilir. Her süreç, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer kamu-özel anahtar çiftine sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde mutabakata varmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Her düğüm sürekli olarak yeni işlemler alır ve bunları bloklara paketler, Konsensüs protokolü aracılığıyla bu blokların tüm dürüst düğümlerde mutabakata varmasını garanti eder. Blok Zinciri Konsensüs protokolü, aktivite, tutarlılık ve P kalitesi gibi temel gereksinimleri karşılamalıdır.
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut asenkron konsensüs protokolü, tutarlılığını ve aktivitesini bozabilecek çeşitli saldırı yöntemlerine sahiptir. Örneğin, doğrulama eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, aktiviteyi engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesi nedeniyle ortaya çıkan tutarsızlık saldırıları gibi. Bazı yeni mekanizmalar, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi, tanıtılmış olsa da bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizine dayalı olarak, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirerek ve optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
%90'dan fazla bir verimlilik ve 9.5δ beklenen gecikme sağlandı, mesaj karmaşıklığı O(n²).
Gereksiz etkileşimleri ve hesaplama yüklerini ortadan kaldırarak protokolün verimliliğini artırdı.
2PACBIG：
Şu anda mesaj karmaşıklığı O(n³) olan en hızlı blok zinciri konsensüs protokolüdür.
Arızasız tek MVBA çalışma süresi 4δ'dir, bu da gecikmeyi önemli ölçüde azaltmıştır.
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akışkan blok tasarımında önemli bir gecikme azalması sağlayan yeni bir yöntem önerdi. Hızlı yol mekanizmasını tanıtarak, adil zamanlayıcı altında akışkan blokların karar alma süresi, hatta normal bloklardan daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışlarından etkilenmez.
Nicel sonuç
Teorik analiz ve pratik testler aracılığıyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ iken, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. 2PAClean, aynı iyi durumda gecikmeyi koruyarak en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincirli sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklıkta bir protokol olarak, tek bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Süper hızlı boru hattı blok tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerine ulaşmasını sağlayarak protokolün performansını daha da artırmıştır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar geniş çaplı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında üstün bir performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı ortamlarında gösterdi. 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ile hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG paralelleştirme ve oylama sürecini optimize ederek daha düşük gecikme elde etti.
Gelecek Araştırma Yönleri
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirmek ve optimize etmek, gereksiz mesajlaşma ve hesaplama yükünü azaltmak.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz ederek, gerçek uygulamalardaki güvenilirliğini sağlamak.
Gerçek Uygulama: Yeni protokolün gerçek blok zinciri sistemlerinde uygulanması, gerçek ağ ortamındaki performansını doğrulamak.
Blok zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma açısından giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. 2PAC ve ultra hızlı boru hattı bloklarının tasarımı, gelecekteki blok zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir iş hacmi ve daha düşük gecikme süresi sağlamak.
Bu yeni protokoller sadece teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek yüksek verimli ve güvenli Blok Zinciri Konsensüs protokollerinin gerçekleştirilmesi için yeni bir bakış açısı sundu. Sürekli araştırma ve optimizasyon yoluyla, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil Konsensüs protokolleri bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.
View Original
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
2PAC protokolü, asenkron BFT Konsensüsünde yeni bir atılım gerçekleştiriyor: daha hızlı hız, daha yüksek işleme kapasitesi.
Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları
Bu rapor, Blok Zinciri Konsensüs protokollerinin gelişim durumunu incelemektedir ve asenkron Bizans hatalarına dayanıklı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son gelişmelerine odaklanmaktadır. Şu anda en hızlı asenkron protokol sMVBA'dır ve beklenen gecikme 10δ'dir. Rapor ayrıca iki yeni protokol tasarımını önermektedir; bunlar 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blok olup, verimlilik ve gecikme açısından önemli iyileşmeler göstermektedir.
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, Konsensüs mekanizması aracılığıyla verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlar. Konsensüs mekanizması, Blok Zinciri sisteminin merkezidir ve performansı, Blok Zinciri'nin ölçeklenebilirliği ve güvenliği üzerinde doğrudan etki yapar. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkma konusunda benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Model ve Tanım
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşmaktadır, burada f süreç kötü niyetli bir şekilde bozulabilir. Bu süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar ve mesajların iletim gecikmesi rakip tarafından kontrol edilir. Her süreç, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer kamu-özel anahtar çiftine sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde mutabakata varmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Her düğüm sürekli olarak yeni işlemler alır ve bunları bloklara paketler, Konsensüs protokolü aracılığıyla bu blokların tüm dürüst düğümlerde mutabakata varmasını garanti eder. Blok Zinciri Konsensüs protokolü, aktivite, tutarlılık ve P kalitesi gibi temel gereksinimleri karşılamalıdır.
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut asenkron konsensüs protokolü, tutarlılığını ve aktivitesini bozabilecek çeşitli saldırı yöntemlerine sahiptir. Örneğin, doğrulama eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, aktiviteyi engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesi nedeniyle ortaya çıkan tutarsızlık saldırıları gibi. Bazı yeni mekanizmalar, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi, tanıtılmış olsa da bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizine dayalı olarak, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirerek ve optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
2PACBIG：
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akışkan blok tasarımında önemli bir gecikme azalması sağlayan yeni bir yöntem önerdi. Hızlı yol mekanizmasını tanıtarak, adil zamanlayıcı altında akışkan blokların karar alma süresi, hatta normal bloklardan daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışlarından etkilenmez.
Nicel sonuç
Teorik analiz ve pratik testler aracılığıyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ iken, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. 2PAClean, aynı iyi durumda gecikmeyi koruyarak en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincirli sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklıkta bir protokol olarak, tek bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Süper hızlı boru hattı blok tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerine ulaşmasını sağlayarak protokolün performansını daha da artırmıştır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar geniş çaplı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında üstün bir performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı ortamlarında gösterdi. 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ile hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG paralelleştirme ve oylama sürecini optimize ederek daha düşük gecikme elde etti.
Gelecek Araştırma Yönleri
Blok zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma açısından giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. 2PAC ve ultra hızlı boru hattı bloklarının tasarımı, gelecekteki blok zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir iş hacmi ve daha düşük gecikme süresi sağlamak.
Bu yeni protokoller sadece teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek yüksek verimli ve güvenli Blok Zinciri Konsensüs protokollerinin gerçekleştirilmesi için yeni bir bakış açısı sundu. Sürekli araştırma ve optimizasyon yoluyla, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil Konsensüs protokolleri bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.