أحدث التطورات والتطبيقات في بروتوكول الإجماع البلوكتشين
تعتبر تقنية البلوكتشين كتكنولوجيا دفتر أستاذ موزع غير مركزي، حيث يكمن جوهرها في بروتوكول الإجماع. يؤثر بروتوكول الإجماع بشكل مباشر على قابلية توسيع نظام البلوكتشين وأمانه. ستركز هذه المقالة على أحدث التطورات في بروتوكول الإجماع المتعلق بخطأ بيزنطي غير متزامن (BFT)، خاصة في مواجهة تأخيرات الشبكة وفشل بعض العقد.
نظرة عامة على نموذج BFT غير المتزامن
في نموذج BFT غير المتزامن، يتكون النظام من 3f+1 عملية، حيث يمكن أن يتم تدمير f من العمليات بشكل خبيث. تتواصل العمليات عبر قنوات غير متزامنة، ويخضع تأخير نقل الرسائل لسيطرة الخصم. تمتلك كل عملية زوج من المفاتيح العامة والخاصة للتوقيع والتحقق، لضمان صحة الرسائل وسلامتها.
متطلبات بروتوكول الإجماع على البلوكتشين الأساسية
بروتوكول الإجماع البلوكتشين يهدف إلى جعل جميع العقد الصادقة تتوصل إلى توافق بشأن حالة البلوكتشين. تشمل متطلبات الأساسية ما يلي:
النشاط: في التنفيذ غير المحدود، يوجد سلسلة بلوكتشين غير محدودة الطول تم تحديدها.
الاتساق: إذا كان هناك سلسلتان من البلوكتشين تم تحديدهما، يجب أن تكون واحدة منهما سابقة للأخرى.
جودة P: في البلوكتشين الذي تم تحديده، يجب أن تمثل المعاملات المدخلة من قبل العقد الصادقة على الأقل نسبة p.
التحديات الحالية لبروتوكول الإجماع غير المتزامن
يعتبر بروتوكول الإجماع غير المتزامن الأسرع حالياً هو 2-chain VABA، مع تأخير متوقع قدره 9.5δ. ومع ذلك، أظهرت الأبحاث أن هذا البروتوكول يعاني من عدة طرق هجوم قد تهدد توفيقه وحيويته. تشمل هذه الهجمات استغلال عيوب التحقق من الهوية، وإساءة استخدام استراتيجيات التعزيز، وتخفيف تعريف التحقق من القائد. على الرغم من إدخال آليات مبتكرة مثل تشغيل عدة نماذج متوازية، إلا أنها لم تتمكن من حل هذه المشكلات بشكل كامل.
تصميم بروتوكول جديد: 2PAC (الإجماع غير المتزامن على مرحلتين)
استنادًا إلى تحليل البروتوكولات الحالية، اقترح الباحثون بروتوكول 2PAC، الذي يحقق تحسينًا كبيرًا في الأداء من خلال تبسيط وتحسين عملية الإجماع. يتضمن 2PAC نوعين.
2PAClean:
تحقيق +90% من الإنتاجية و 9.5δ من التأخير المتوقع
تعقيد الرسالة هو O(n²)
تحسين الكفاءة من خلال القضاء على التفاعلات والحسابات غير الضرورية
2PACBIG:
أسرع بروتوكول إجماع على البلوكتشين تحت تعقيد الرسالة O(n³)
زمن تشغيل MVBA بلا أخطاء لمرة واحدة هو 4δ، مما يقلل بشكل كبير من التأخير
خط أنابيب كتلة فائق السرعة
اقترح الباحثون أيضًا تصميم كتلة خط أنابيب جديدة، مما يقلل بشكل كبير من تأخير كتلة الخط الأنابيب. من خلال إدخال آلية المسار السريع، قد تكون مدة اتخاذ القرار لكتلة الخط الأنابيب أقل حتى من كتلة غير خط الأنابيب تحت جدولة عادلة. تضمن هذه الآلية تأخير المسار السريع في جميع العمليات ولا تتأثر بسلوك العمليات المعطلة.
تحليل نتائج الكمية
من خلال التحليل النظري والاختبارات العملية، فإن التأخير المتوقع لـ 2PAClean في أسوأ الحالات هو 9.5δ، وفي الحالات الجيدة (بدون أعطال وموارد نصف عادلة) هو 6δ. بالمقارنة، فإن التأخير المتوقع لـ sMVBA هو 10δ، وفي الحالات الجيدة هو 6δ. لقد قلل 2PAClean التأخير في أسوأ الحالات بمقدار 0.5δ مع الحفاظ على نفس تأخير الحالات الجيدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الإنتاجية لـ 2PAClean ارتفعت بنسبة 80% إلى 100% مقارنة بـ sMVBA المتسلسل.
تعتبر 2PACBIG بروتوكولًا لقياس تعقيد الرسائل O(n³)، حيث يبلغ وقت التشغيل لمرة واحدة في MVBA 4δ، مما يتجاوز سرعة جميع البروتوكولات الحالية. تصميم كتلة خط أنابيب فائق السرعة يجعل s2PAClean و s2PACBIG يحققان على التوالي 4δ و 3δ في وقت اتخاذ قرار كتلة خط الأنابيب، مما يعزز أداء البروتوكول.
نتيجة التقييم الحسابي
تظهر التقييمات الحسابية الشاملة أن 2PAClean و 2PACBIG يظهران أداءً ممتازًا في ظروف الشبكة المختلفة، خاصة في بيئات ذات تأخير مرتفع ومعدل فشل مرتفع. يحقق 2PAClean توازنًا جيدًا بين تأخير الرسائل وتعقيد الحساب، بينما يحقق 2PACBIG تأخيرًا أقل من خلال التوازي وتحسين عملية التصويت.
اتجاهات البحث المستقبلية
بروتوكول تحسين: تبسيط وتحسين هيكل البروتوكول بشكل أكبر، وتقليل الرسائل غير الضرورية وتكاليف الحساب.
تحليل الأمان: تحليل متعمق لأمان البروتوكول الجديد في سيناريوهات الهجوم المختلفة لضمان موثوقيته في التطبيقات العملية.
التطبيقات العملية: تطبيق البروتوكول الجديد على أنظمة البلوكتشين الفعلية، والتحقق من أدائه في بيئة الشبكة الحقيقية.
الاستنتاج
تقوم هذه الدراسة بتحليل شامل لمزايا وعيوب بروتوكولات الإجماع غير المتزامنة الحالية على البلوكتشين، وتقترح تصميمين جديدين للبروتوكول: 2PAC وكتل خط الأنابيب الفائقة السرعة. تظهر هذه التصاميم الجديدة مزايا ملحوظة في زيادة الإنتاجية وتقليل التأخير، مما يوفر مرجعًا مهمًا لتطوير تقنيات البلوكتشين في المستقبل. من خلال البحث المستمر والتحسين، من المتوقع أن تلعب تقنيات البلوكتشين دورًا أكثر أهمية في الاقتصاد الرقمي المستقبلي، بينما ستوفر بروتوكولات الإجماع من الجيل الجديد أساسًا قويًا لتطوير هذه التقنية.
شاهد النسخة الأصلية
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
تسجيلات الإعجاب 13
أعجبني
13
7
مشاركة
تعليق
0/400
DevChive
· منذ 5 س
ما هذا البروتوكول الرائع؟ يكفي أن يكون أسرع من pow فقط~
شاهد النسخة الأصليةرد0
FloorSweeper
· منذ 12 س
فهمت فهمت لقد درست البيانات الضخمة لكننا لا نستطيع مواكبة الاتجاهات
شاهد النسخة الأصليةرد0
GasFeeVictim
· منذ 12 س
مرة أخرى هي خدعة أداء، من يصدق هو غبي
شاهد النسخة الأصليةرد0
GasBandit
· منذ 12 س
هل جاءنا مرة أخرى بصيغة التدوير؟ هل فهمت BFT هذه الموجة جيدًا؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
SilentObserver
· منذ 12 س
مرة أخرى BFT؟ كدت أموت في هذا الأمر قبل بضع سنوات.
اختراق جديد في BFT غير المتزامن: بروتوكول 2PAC يعزز أداء إجماع البلوكتشين
أحدث التطورات والتطبيقات في بروتوكول الإجماع البلوكتشين
تعتبر تقنية البلوكتشين كتكنولوجيا دفتر أستاذ موزع غير مركزي، حيث يكمن جوهرها في بروتوكول الإجماع. يؤثر بروتوكول الإجماع بشكل مباشر على قابلية توسيع نظام البلوكتشين وأمانه. ستركز هذه المقالة على أحدث التطورات في بروتوكول الإجماع المتعلق بخطأ بيزنطي غير متزامن (BFT)، خاصة في مواجهة تأخيرات الشبكة وفشل بعض العقد.
نظرة عامة على نموذج BFT غير المتزامن
في نموذج BFT غير المتزامن، يتكون النظام من 3f+1 عملية، حيث يمكن أن يتم تدمير f من العمليات بشكل خبيث. تتواصل العمليات عبر قنوات غير متزامنة، ويخضع تأخير نقل الرسائل لسيطرة الخصم. تمتلك كل عملية زوج من المفاتيح العامة والخاصة للتوقيع والتحقق، لضمان صحة الرسائل وسلامتها.
متطلبات بروتوكول الإجماع على البلوكتشين الأساسية
بروتوكول الإجماع البلوكتشين يهدف إلى جعل جميع العقد الصادقة تتوصل إلى توافق بشأن حالة البلوكتشين. تشمل متطلبات الأساسية ما يلي:
التحديات الحالية لبروتوكول الإجماع غير المتزامن
يعتبر بروتوكول الإجماع غير المتزامن الأسرع حالياً هو 2-chain VABA، مع تأخير متوقع قدره 9.5δ. ومع ذلك، أظهرت الأبحاث أن هذا البروتوكول يعاني من عدة طرق هجوم قد تهدد توفيقه وحيويته. تشمل هذه الهجمات استغلال عيوب التحقق من الهوية، وإساءة استخدام استراتيجيات التعزيز، وتخفيف تعريف التحقق من القائد. على الرغم من إدخال آليات مبتكرة مثل تشغيل عدة نماذج متوازية، إلا أنها لم تتمكن من حل هذه المشكلات بشكل كامل.
تصميم بروتوكول جديد: 2PAC (الإجماع غير المتزامن على مرحلتين)
استنادًا إلى تحليل البروتوكولات الحالية، اقترح الباحثون بروتوكول 2PAC، الذي يحقق تحسينًا كبيرًا في الأداء من خلال تبسيط وتحسين عملية الإجماع. يتضمن 2PAC نوعين.
2PAClean:
2PACBIG:
خط أنابيب كتلة فائق السرعة
اقترح الباحثون أيضًا تصميم كتلة خط أنابيب جديدة، مما يقلل بشكل كبير من تأخير كتلة الخط الأنابيب. من خلال إدخال آلية المسار السريع، قد تكون مدة اتخاذ القرار لكتلة الخط الأنابيب أقل حتى من كتلة غير خط الأنابيب تحت جدولة عادلة. تضمن هذه الآلية تأخير المسار السريع في جميع العمليات ولا تتأثر بسلوك العمليات المعطلة.
تحليل نتائج الكمية
من خلال التحليل النظري والاختبارات العملية، فإن التأخير المتوقع لـ 2PAClean في أسوأ الحالات هو 9.5δ، وفي الحالات الجيدة (بدون أعطال وموارد نصف عادلة) هو 6δ. بالمقارنة، فإن التأخير المتوقع لـ sMVBA هو 10δ، وفي الحالات الجيدة هو 6δ. لقد قلل 2PAClean التأخير في أسوأ الحالات بمقدار 0.5δ مع الحفاظ على نفس تأخير الحالات الجيدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الإنتاجية لـ 2PAClean ارتفعت بنسبة 80% إلى 100% مقارنة بـ sMVBA المتسلسل.
تعتبر 2PACBIG بروتوكولًا لقياس تعقيد الرسائل O(n³)، حيث يبلغ وقت التشغيل لمرة واحدة في MVBA 4δ، مما يتجاوز سرعة جميع البروتوكولات الحالية. تصميم كتلة خط أنابيب فائق السرعة يجعل s2PAClean و s2PACBIG يحققان على التوالي 4δ و 3δ في وقت اتخاذ قرار كتلة خط الأنابيب، مما يعزز أداء البروتوكول.
نتيجة التقييم الحسابي
تظهر التقييمات الحسابية الشاملة أن 2PAClean و 2PACBIG يظهران أداءً ممتازًا في ظروف الشبكة المختلفة، خاصة في بيئات ذات تأخير مرتفع ومعدل فشل مرتفع. يحقق 2PAClean توازنًا جيدًا بين تأخير الرسائل وتعقيد الحساب، بينما يحقق 2PACBIG تأخيرًا أقل من خلال التوازي وتحسين عملية التصويت.
اتجاهات البحث المستقبلية
الاستنتاج
تقوم هذه الدراسة بتحليل شامل لمزايا وعيوب بروتوكولات الإجماع غير المتزامنة الحالية على البلوكتشين، وتقترح تصميمين جديدين للبروتوكول: 2PAC وكتل خط الأنابيب الفائقة السرعة. تظهر هذه التصاميم الجديدة مزايا ملحوظة في زيادة الإنتاجية وتقليل التأخير، مما يوفر مرجعًا مهمًا لتطوير تقنيات البلوكتشين في المستقبل. من خلال البحث المستمر والتحسين، من المتوقع أن تلعب تقنيات البلوكتشين دورًا أكثر أهمية في الاقتصاد الرقمي المستقبلي، بينما ستوفر بروتوكولات الإجماع من الجيل الجديد أساسًا قويًا لتطوير هذه التقنية.