أحدث التطورات والتطبيقات في بروتوكولات التوافق على البلوكشين

تعتبر تقنية البلوك تشين تمثيلًا لتقنية دفتر الأستاذ الموزع اللامركزي، حيث يكمن جوهرها في آلية الإجماع. تؤثر آلية الإجماع بشكل مباشر على قابلية توسيع نظام البلوك تشين وأمنه. ستتناول هذه المقالة حالة تطوير بروتوكولات الإجماع في البلوك تشين، مع التركيز على تحليل أحدث التطورات في بروتوكول النسخ المتزامن القابل للتحمل للأخطاء البيزنطية غير المتزامن (BFT SMR).

نظرة عامة على بروتوكول الإجماع غير المتزامن الحالي

حالياً، يُعتبر sMVBA أسرع بروتوكول MVBA غير المتزامن، مع تأخير متوقع قدره 10δ. على الرغم من أن VABA ثنائية السلسلة كانت قد زعمت تحقيق تأخير متوقع قدره 9.5δ، إلا أن الأداء الفعلي لها موضع تساؤل بسبب وجود عدة ثغرات أمنية. تشمل هذه الثغرات نقص فحص الاعتماد، واستغلال استراتيجيات التعزيز التي تعيق النشاط، والهجمات على التوافق الناتجة عن تخفيف تعريف اعتماد القائد.

تصميم البروتوكول الجديد

2PAC ( المرحلة الثانية من الإجماع غير المتزامن )

لحل مشاكل البروتوكولات الحالية، اقترح الباحثون بروتوكول 2PAC، والذي يتضمن نوعين.

1. 2PAClean:

   • تحقيق أكثر من 90% من السعة و9.5δ تأخير متوقع
   • تعقيد الرسالة هو O(n²)
   • تحسين الكفاءة من خلال تحسين العمليات

2. 2PACBIG:

   • أسرع بروتوكول إجماع على البلوكشين في تعقيد الرسائل O(n³) حاليًا
   • زمن تشغيل MVBA لمرة واحدة دون أي أعطال هو فقط 4δ

خط التجميع السريع الفائق

اقترح الباحثون أيضًا تصميمًا جديدًا لكتل الأنابيب يقلل بشكل كبير من تأخير كتلة الأنابيب. يقدم هذا الآلية مسارات سريعة، وتحت الجدولة العادلة، قد يكون وقت اتخاذ القرار لكتلة الأنابيب أقل حتى من كتلة غير الأنابيب. يضمن هذا التصميم تأخير المسار السريع في جميع التنفيذات، ولا يتأثر بعمليات الفشل.

تقييم الأداء

تشير التحليلات النظرية والاختبارات العملية إلى أن:

• من المتوقع أن تكون التأخيرات في أسوأ الحالات لـ 2PAClean 9.5δ، وفي الحالات الجيدة (بدون أعطال وبدون جدولة غير عادلة) 6δ
• 2PAClean يرفع معدل الإنتاجية بنسبة 80%-100% مقارنةً بـsMVBA القائم على السلسلة
• وقت تشغيل 2PACBIG لمرة واحدة MVBA هو 4δ، أفضل من جميع البروتوكولات الحالية
• s2PAClean و s2PACBIG يحققان على التوالي زمن قرار الكتلة المتسلسل 4δ و 3δ

اتجاهات البحث المستقبلية

1. تحسين البروتوكول: تبسيط الهيكل أكثر، وتقليل الرسائل غير الضرورية وأعباء الحساب.
2. تحليل الأمان: دراسة متعمقة لأداء البروتوكول الجديد في مختلف سيناريوهات الهجوم
3. التطبيق العملي: تطبيق البروتوكول الجديد على أنظمة blockchain الحقيقية، والتحقق من الأداء في بيئات الشبكة الحقيقية.

الخاتمة

تصميم بروتوكول الإجماع من الجيل الجديد قد حسّن بشكل ملحوظ من قدرة نظام blockchain على معالجة البيانات وأداء تأخيرها. هذه التقدمات وضعت الأساس لدور أكبر لتقنية blockchain في الاقتصاد الرقمي المستقبلي. مع تعمق الأبحاث وتحسين التكنولوجيا، لدينا أسباب للاعتقاد بأن blockchain ستجد تطبيقات أوسع في جميع القطاعات، مما يدفع التطور السريع للاقتصاد الرقمي.