أحدث التطورات والتطبيقات في بروتوكول إجماع البلوكتشين

تعتبر تقنية البلوكتشين كجوهر دفتر الأستاذ الموزع اللامركزي، حيث يؤثر بروتوكول الإجماع بشكل مباشر على قابلية توسيع النظام وأمانه. يركز هذا المقال على أحدث التطورات في بروتوكول النسخ المتزامن لمقاومة أخطاء بيزنطية غير متزامنة (BFT SMR)، ويحلل التحديات التي تواجه البروتوكولات الحالية، كما يقدم تصميمين جديدين للبروتوكول.

نظرة عامة على بروتوكول الإجماع غير المتزامن الحالي

حالياً، sMVBA هو أسرع بروتوكول MVBA غير المتزامن، مع تأخير متوقع قدره 10δ. كان يُعتبر بروتوكول 2-chain VABA الأسرع (مع تأخير متوقع قدره 9.5δ) لكنه لم يتمكن من تحقيق الأداء الذي ادعاه بسبب وجود ثغرات أمان متعددة. تشمل هذه الثغرات نقص في فحص المصادقة، واستغلال استراتيجيات التعزيز للتأثير على النشاط، بالإضافة إلى مشكلات التوافق الناتجة عن تخفيف تعريف مصادقة القادة.

تصميم بروتوكول جديد: 2PAC (الإجماع غير المتزامن في مرحلتين)

لحل مشاكل البروتوكول الحالي، اقترح الباحثون بروتوكول 2PAC، والذي يتضمن نوعين.

1. 2PAClean:

   • زيادة السعة بنسبة 90%، التأخير المتوقع 9.5δ
   • تعقيد الرسالة O(n²)
   • من خلال تحسين عملية الإجماع لزيادة الكفاءة

2. 2PACBIG:

   • أسرع بروتوكول إجماع بلوكتشين من حيث تعقيد الرسائل O(n³)
   • في حالة عدم وجود أعطال، فإن وقت تشغيل MVBA لمرة واحدة هو فقط 4δ

超快速流水线كتلة

اقترح الباحثون أيضًا تصميم كتلة جديدة من نوع خط الأنابيب، مما يقلل بشكل كبير من تأخير اتخاذ القرار. يقدم هذا الآلية مسارًا سريعًا، مما يجعل وقت اتخاذ القرار لكتلة خط الأنابيب قد يكون أقصر من كتلة غير خط الأنابيب تحت جدولة عادلة. يضمن هذا التصميم تأخير المسار السريع في بيئات التنفيذ المختلفة، غير متأثر بعمليات الفشل.

تقييم الأداء

تشير التحليلات النظرية والاختبارات العملية إلى أن:

• 2PAClean: أسوأ حالة متوقعة تأخير 9.5δ، حالة جيدة 6δ
• sMVBA: التأخير المتوقع 10δ، الحالة الجيدة 6δ
• 2PAClean معدل الإنتاجية أعلى من السلسلة sMVBA بنسبة 80%-100%
• وقت تشغيل 2PACBIG لمرة واحدة MVBA هو 4δ، وهو أفضل من جميع البروتوكولات الحالية
• زمن اتخاذ القرار في كتلة خط أنابيب s2PAClean و s2PACBIG هو 4δ و 3δ على التوالي

تظهر التقييمات الحسابية أن 2PAClean و 2PACBIG يؤدون بشكل ممتاز في ظروف الشبكة المختلفة، خاصة في بيئات ذات تأخير عالٍ ومعدل فشل مرتفع. يحقق 2PAClean توازنًا بين تأخير الرسائل وتعقيد الحساب، بينما يحقق 2PACBIG تأخيرًا أقل من خلال التوازي وتحسين عملية التصويت.

اتجاهات البحث المستقبلية

1. بروتوكول تم تحسينه بشكل أكبر، مما يقلل من تكاليف نقل الرسائل والحساب.
2. تحليل عميق لأمان البروتوكول الجديد في سيناريوهات الهجوم المختلفة
3. تطبيق البروتوكول الجديد على أنظمة البلوكتشين الفعلية، للتحقق من أداء بيئة الشبكة الحقيقية

مع تعمق البحث، ستوفر بروتوكولات الإجماع من الجيل الجديد أساسًا أكثر صلابة لتطبيقات تقنية البلوكتشين في الاقتصاد الرقمي. هذه الابتكارات لا تثبت تفوقها نظريًا فحسب، بل تظهر أيضًا أداءً متميزًا في الاختبارات العملية، مما يفتح آفاقًا جديدة لبروتوكولات إجماع البلوكتشين الفعالة والآمنة.