Останні досягнення та застосування протоколу консенсусу Блокчейн

Блокчейн технологія як основа децентралізованих розподілених реєстрів, її механізм консенсусу безпосередньо впливає на масштабованість і безпеку системи. У цій статті основну увагу приділено останнім досягненням протоколу асинхронного візантійського відмовостійкого стану машини (BFT SMR), проаналізовано виклики, з якими стикається поточний протокол, і представлені два нові проекти протоколу.

Поточний огляд асинхронного консенсус-протоколу

Наразі sMVBA є найшвидшим асинхронним MVBA-протоколом, очікувана затримка становить 10δ. Раніше вважався найшвидшим 2-chain VABA-протоколом (очікувана затримка 9.5δ), але через наявність кількох вразливостей безпеки не зміг досягти заявленої продуктивності. Ці вразливості включають відсутність перевірок автентичності, використання стратегій підвищення впливу на активність, а також проблеми з узгодженістю, викликані послабленням визначення автентифікації лідера.

Новий протокол: 2PAC (2-етапний асинхронний консенсус)

Для вирішення проблеми існуючого протоколу дослідники запропонували протокол 2PAC, що включає два варіанти:

1. 2PAClean:

   • Підвищення пропускної здатності на 90%, очікувана затримка 9.5δ
   • Складність повідомлення O(n²)
   • Підвищення ефективності шляхом оптимізації процесу консенсусу
2. 2. ПАКБІГ:
   • Наразі найшвидший O(n³) повідомлення складності Блокчейн Консенсус протокол
   • Безвідмовна робота MVBA триває лише 4δ за один запуск.

Надшвидкий конвейер Блок

Дослідники також запропонували новий дизайн конвеєрних Блоків, який значно зменшує затримку прийняття рішень. Цей механізм вводить швидкий шлях, що дозволяє у випадку справедливого планувальника час прийняття рішень для конвеєрних Блоків може бути коротшим, ніж у неконвеєрних Блоків. Цей дизайн гарантує затримку швидкого шляху в різних середовищах виконання, не підлягаючи впливу збоїв процесів.

Оцінка продуктивності

Теоретичний аналіз та практичні випробування показують:

• 2PAClean: найгірший сценарій очікується затримка 9.5δ, хороший сценарій 6δ
• sMVBA: очікувана затримка 10δ, хороший випадок 6δ
• 2PAClean пропускна здатність перевищує 80%-100% порівняно з ланцюговим sMVBA
• Час виконання одного MVBA 2PACBIG складає 4δ, що перевищує всі існуючі протоколи
• Час прийняття рішень по блоках у конвеєрах s2PAClean і s2PACBIG становить відповідно 4δ і 3δ

Розрахункова оцінка показує, що 2PAClean та 2PACBIG демонструють відмінні результати в різних мережевих умовах, особливо в умовах високої затримки та високої частоти відмов. 2PAClean досягає балансу між затримкою повідомлень та обчислювальною складністю, тоді як 2PACBIG реалізує нижчу затримку за рахунок паралелізації та оптимізації процесу голосування.

Майбутні напрямки досліджень

1. Протокол подлягає подальшій оптимізації, зменшуючи витрати на передачу повідомлень та обчислення
2. Глибокий аналіз безпеки нового протоколу в різних сценаріях атаки
3. Застосувати новий протокол до реальної системи Блокчейн, перевірити продуктивність у реальному мережевому середовищі

З поглибленням досліджень нове покоління консенсус-протоколів забезпечить більш міцну основу для застосування технології блокчейн в цифровій економіці. Ці інновації не тільки теоретично довели свою перевагу, але й продемонстрували видатні характеристики в практичних випробуваннях, відкриваючи нові шляхи для ефективних і безпечних консенсус-протоколів блокчейн.