Розвиток стану протоколу консенсусу Блокчейн та обговорення нового дизайну

Блокчейн технологія як представник децентралізованих розподілених реєстрів, її основа полягає у Консенсус механізмі. У цій статті глибоко досліджуються останні досягнення в протоколі асинхронного візантійського толерантного до помилок стану машини (BFT SMR) та пропонуються два інноваційні дизайни протоколу.

Поточний огляд асинхронного консенсус-протоколу

Наразі протокол sMVBA є найшвидшим асинхронним MVBA протоколом з очікуваною затримкою 10δ. Хоча 2-chain VABA стверджував, що досягнув очікуваної затримки 9.5δ, його фактична продуктивність не виправдала цього через наявність кількох вразливостей у безпеці.

Новий дизайн протоколу

1. 2PAC (2 етапний асинхронний консенсус)

На основі глибокого аналізу існуючого протоколу ми пропонуємо протокол 2PAC, основні варіанти якого включають:

• 2PAClean: реалізовано підвищення пропускної здатності більш ніж на 90%, очікувана затримка становить 9.5δ, складність повідомлення дорівнює O(n²).
• 2PACBIG: Наразі складність повідомлення становить O(n³) найшвидшого блокчейн протоколу консенсусу, безвідмовний час виконання одноразового MVBA лише 4δ.

2. Супер швидка конвеєрна Блок

Цей інноваційний дизайн значно зменшує затримки конвеєрних блоків. У випадку справедливого планувальника, час прийняття рішень для конвеєрних блоків може бути навіть нижчим, ніж для непотокових блоків. Цей механізм забезпечує затримку швидкого шляху протягом усіх виконавчих процесів, не підлягаючи впливу несправних процесів.

Оцінка продуктивності

Теоретичний аналіз і практичні випробування показують:

• 2PAClean в найгіршому випадку очікувана затримка складає 9.5δ, в хорошому випадку - 6δ.
• Час виконання одноразового MVBA 2PACBIG становить 4δ, що краще за всі існуючі протоколи.
• Надшвидкий проект блоків у конвеєрі дозволив s2PAClean і s2PACBIG досягти часу прийняття рішень у конвеєрі блоків 4δ та 3δ відповідно.

Результати оцінки обчислень показують, що 2PAClean та 2PACBIG демонструють відмінні результати за різних умов мережі, особливо в середовищі з високою затримкою та високою частотою відмов. 2PAClean досягає хорошого балансу між затримкою передачі повідомлень та обчислювальною складністю, тоді як 2PACBIG реалізує нижчу затримку завдяки паралелізації та оптимізації процесу голосування.

Майбутні напрямки досліджень

1. Оптимізація протоколу: подальше спрощення структури протоколу, зменшення непотрібної передачі повідомлень та обчислювальних витрат.
2. Аналіз безпеки: глибоке вивчення безпеки нового протоколу в різних сценаріях атак.
3. Фактичне застосування: Застосування нового протоколу в реальних системах Блокчейн, перевірка його роботи в реальному мережевому середовищі.

З розвитком технологій Блокчейн, асинхронний протокол Консенсусу BFT відіграватиме все більш важливу роль у забезпеченні безпеки та підвищенні продуктивності. Дизайн 2PAC та надшвидких конвеєрних Блоків вказує на напрямок розвитку майбутніх протоколів Консенсусу Блокчейн: спрощення структури протоколу та оптимізація процесу Консенсусу для досягнення більшої пропускної здатності та нижчої затримки.

Ці інновації не тільки теоретично довели свою перевагу, але й продемонстрували видатну продуктивність в практичних випробуваннях, запропонувавши нові підходи для досягнення ефективного та безпечного протоколу Блокчейн. З поглибленням досліджень і оптимізацією технологій, Блокчейн має перспективи відігравати ще більш ключову роль у майбутній цифровій економіці, а нове покоління Консенсус протоколів закладе міцний фундамент для розвитку цієї технології.