Blockchain Nhận thức chung giao thức của những tiến triển và ứng dụng mới nhất
Báo cáo này探讨了 sự phát triển của giao thức nhận thức chung Blockchain, đặc biệt phân tích những tiến bộ mới nhất của giao thức sao chép trạng thái chịu lỗi Byzantine không đồng bộ (BFT SMR). Giao thức không đồng bộ nhanh nhất hiện nay là sMVBA, với độ trễ dự kiến là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung không đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, cho thấy sự cải thiện đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Công nghệ Blockchain, như một loại công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu thông qua cơ chế nhận thức chung. Cơ chế nhận thức chung là cốt lõi của hệ thống blockchain, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và an ninh của blockchain. Cơ chế nhận thức chung lỗi Byzantine bất đồng bộ (BFT) có lợi thế độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một phần nút, do đó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống được cấu thành từ n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị phá hoại ác ý. Những tiến trình này giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ của việc truyền tải tin nhắn do đối thủ kiểm soát. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích làm cho tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của Blockchain. Mỗi nút liên tục nhận các giao dịch mới và đóng gói chúng thành các khối, thông qua giao thức nhận thức chung đảm bảo rằng các khối này được đồng thuận trên tất cả các nút trung thực. Giao thức nhận thức chung Blockchain cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản về tính hoạt động, tính nhất quán và chất lượng P.
Thách thức của giao thức nhận thức chung phi tập trung hiện tại
Hiện tại, giao thức nhận thức chung bất đồng bộ tồn tại nhiều phương thức tấn công, có thể làm hỏng tính nhất quán và tính khả thi của nó. Chẳng hạn, tấn công do thiếu kiểm tra xác thực, tấn công làm cản trở tính khả thi bằng cách sử dụng các chiến lược nâng cao, cũng như tấn công tính nhất quán do nới lỏng định nghĩa xác thực lãnh đạo, v.v. Mặc dù đã giới thiệu một số cơ chế mới, như chạy song song nhiều phiên bản, nhưng vẫn chưa thể giải quyết hoàn toàn những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, các nhà nghiên cứu đã đề xuất giao thức 2PAC. Giao thức này thông qua việc đơn giản hóa và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đã cải thiện đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
Đã đạt được +90% thông lượng và độ trễ dự kiến 9.5δ, độ phức tạp tin nhắn là O(n²).
Bằng cách loại bỏ các tương tác và chi phí tính toán không cần thiết, hiệu quả của giao thức đã được cải thiện.
2PACBIG：
Là giao thức nhận thức chung Blockchain nhanh nhất hiện nay với độ phức tạp thông báo là O(n³).
Thời gian chạy MVBA một lần không có lỗi là 4δ, giảm thiểu độ trễ một cách đáng kể.
Siêu nhanh dòng chảy khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình gặp sự cố.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và kiểm tra thực tế, độ trễ mong đợi trong trường hợp tồi tệ nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch nửa công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ mong đợi của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp tồi tệ nhất xuống 0.5δ trong khi giữ nguyên độ trễ trong trường hợp tốt. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA chuỗi tăng từ 80% đến 100%.
2PACBIG là một giao thức có độ phức tạp thông điệp là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần của nó là 4δ, nhanh hơn tất cả các giao thức hiện có. Thiết kế khối ống siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG đạt được thời gian quyết định khối ống lần lượt là 4δ và 3δ, nâng cao hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác thực hiệu suất của giao thức mới, các nhà nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. 2PAClean đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG đạt được độ trễ thấp hơn thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
tối ưu hóa giao thức: đơn giản hóa và tối ưu hóa cấu trúc giao thức, giảm thiểu việc truyền tin nhắn và chi phí tính toán không cần thiết.
Phân tích an ninh: Phân tích sâu về tính an ninh của giao thức mới trong các tình huống tấn công khác nhau, đảm bảo tính đáng tin cậy của nó trong ứng dụng thực tế.
Ứng dụng thực tế: Áp dụng giao thức mới vào các hệ thống Blockchain thực tế, xác minh hiệu suất của nó trong môi trường mạng thực.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức đồng thuận BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã cho thấy hướng phát triển của các giao thức đồng thuận Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quá trình đồng thuận, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Các giao thức mới này không chỉ chứng minh được ưu điểm của chúng trên lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội trong các thử nghiệm thực tế, mở ra những hướng đi mới cho việc thực hiện các giao thức nhận thức chung an toàn và hiệu quả. Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa không ngừng, công nghệ blockchain sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế số tương lai, và các giao thức nhận thức chung thế hệ mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Giao thức 2PAC dẫn đầu sự đột phá mới trong nhận thức chung BFT bất đồng bộ: Tốc độ nhanh hơn, khả năng xử lý cao hơn
Blockchain Nhận thức chung giao thức của những tiến triển và ứng dụng mới nhất
Báo cáo này探讨了 sự phát triển của giao thức nhận thức chung Blockchain, đặc biệt phân tích những tiến bộ mới nhất của giao thức sao chép trạng thái chịu lỗi Byzantine không đồng bộ (BFT SMR). Giao thức không đồng bộ nhanh nhất hiện nay là sMVBA, với độ trễ dự kiến là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung không đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, cho thấy sự cải thiện đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Công nghệ Blockchain, như một loại công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu thông qua cơ chế nhận thức chung. Cơ chế nhận thức chung là cốt lõi của hệ thống blockchain, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và an ninh của blockchain. Cơ chế nhận thức chung lỗi Byzantine bất đồng bộ (BFT) có lợi thế độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một phần nút, do đó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống được cấu thành từ n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị phá hoại ác ý. Những tiến trình này giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ của việc truyền tải tin nhắn do đối thủ kiểm soát. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích làm cho tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của Blockchain. Mỗi nút liên tục nhận các giao dịch mới và đóng gói chúng thành các khối, thông qua giao thức nhận thức chung đảm bảo rằng các khối này được đồng thuận trên tất cả các nút trung thực. Giao thức nhận thức chung Blockchain cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản về tính hoạt động, tính nhất quán và chất lượng P.
Thách thức của giao thức nhận thức chung phi tập trung hiện tại
Hiện tại, giao thức nhận thức chung bất đồng bộ tồn tại nhiều phương thức tấn công, có thể làm hỏng tính nhất quán và tính khả thi của nó. Chẳng hạn, tấn công do thiếu kiểm tra xác thực, tấn công làm cản trở tính khả thi bằng cách sử dụng các chiến lược nâng cao, cũng như tấn công tính nhất quán do nới lỏng định nghĩa xác thực lãnh đạo, v.v. Mặc dù đã giới thiệu một số cơ chế mới, như chạy song song nhiều phiên bản, nhưng vẫn chưa thể giải quyết hoàn toàn những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, các nhà nghiên cứu đã đề xuất giao thức 2PAC. Giao thức này thông qua việc đơn giản hóa và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đã cải thiện đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
2PACBIG：
Siêu nhanh dòng chảy khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình gặp sự cố.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và kiểm tra thực tế, độ trễ mong đợi trong trường hợp tồi tệ nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch nửa công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ mong đợi của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp tồi tệ nhất xuống 0.5δ trong khi giữ nguyên độ trễ trong trường hợp tốt. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA chuỗi tăng từ 80% đến 100%.
2PACBIG là một giao thức có độ phức tạp thông điệp là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần của nó là 4δ, nhanh hơn tất cả các giao thức hiện có. Thiết kế khối ống siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG đạt được thời gian quyết định khối ống lần lượt là 4δ và 3δ, nâng cao hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác thực hiệu suất của giao thức mới, các nhà nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. 2PAClean đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG đạt được độ trễ thấp hơn thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức đồng thuận BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã cho thấy hướng phát triển của các giao thức đồng thuận Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quá trình đồng thuận, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Các giao thức mới này không chỉ chứng minh được ưu điểm của chúng trên lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội trong các thử nghiệm thực tế, mở ra những hướng đi mới cho việc thực hiện các giao thức nhận thức chung an toàn và hiệu quả. Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa không ngừng, công nghệ blockchain sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế số tương lai, và các giao thức nhận thức chung thế hệ mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.