Derniers progrès et applications du protocole de consensus Blockchain
La technologie Blockchain, en tant que technologie de registre distribué décentralisé, repose sur un mécanisme de Consensus. Le mécanisme de Consensus influence directement l'évolutivité et la sécurité des systèmes Blockchain. Cet article se concentrera sur les derniers développements du mécanisme de Consensus BFT asynchrone (, en mettant particulièrement en avant ses avantages uniques pour faire face aux retards de réseau et aux défaillances de certains nœuds.
Aperçu du modèle BFT asynchrone
Dans le modèle BFT asynchrone, le système est composé de 3f+1 processus, dont f peuvent être compromis de manière malveillante. Les processus communiquent via des canaux asynchrones, et le temps de transmission des messages est contrôlé par l'adversaire. Chaque processus possède une paire de clés publiques et privées pour signer et vérifier, garantissant l'authenticité et l'intégrité des messages.
Exigences fondamentales du protocole de consensus Blockchain
Le protocole de consensus de la Blockchain vise à faire en sorte que tous les nœuds honnêtes parviennent à un accord sur l'état de la Blockchain. Ses exigences fondamentales comprennent :
Activité : Dans une exécution infinie, il existe une blockchain décidée infinie.
Cohérence : S'il existe deux chaînes de blocs décidées, l'une doit être le préfixe de l'autre.
Qualité P : Dans une Blockchain décidée, la proportion de transactions entrées par des nœuds honnêtes doit être d'au moins p.
Défis actuels du protocole de consensus asynchrone
Le protocole de consensus asynchrone le plus rapide à ce jour était considéré comme le 2-chain VABA, avec un délai prévu de 9,5δ. Cependant, des recherches ont révélé que ce protocole présentait plusieurs vecteurs d'attaque, pouvant compromettre sa cohérence et sa vivacité. Ces attaques incluent l'exploitation de défauts de vérification d'authentification, l'abus de stratégies d'élévation et l'assouplissement des définitions d'authentification des leaders, entre autres. Bien que des mécanismes innovants tels que l'exécution parallèle de multiples instances aient été introduits, ces problèmes n'ont toujours pas été entièrement résolus.
Nouveau design de protocole : 2PAC (Consensus asynchrone en 2 étapes)
Sur la base de l'analyse des protocoles existants, les chercheurs ont proposé le protocole 2PAC, qui améliore considérablement les performances en simplifiant et en optimisant le processus de consensus. 2PAC comprend deux variantes :
2PAClean :
Réaliser +90% de débit et un délai d'attente prévu de 9,5δ
La complexité des messages est O)n²(
Améliorer l'efficacité en éliminant les interactions et les coûts de calcul inutiles
2PACBIG :
Le protocole de consensus Blockchain le plus rapide sous la complexité des messages O)n³(.
Le temps d'exécution unique de MVBA sans défaut est de 4δ, réduisant considérablement la latence.
![Rapport de recherche sectorielle : Derniers progrès et applications des protocoles de consensus Blockchain -- Rapport approfondi de CoinWorld])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4610d324100d148ad62952ca490d119c.webp(
Super pipeline Bloc
Les chercheurs ont également proposé un nouveau design de bloc de pipeline, réduisant considérablement la latence des blocs de pipeline. En introduisant un mécanisme de chemin rapide, le temps de décision des blocs de pipeline pourrait même être inférieur à celui des blocs non pipelinés sous un ordonnanceur équitable. Ce mécanisme garantit la latence du chemin rapide dans toutes les exécutions et n'est pas affecté par le comportement des processus en panne.
Analyse des résultats quantitatifs
Par une analyse théorique et des tests pratiques, le 2PAClean a un délai d'attente attendu de 9.5δ dans le pire des cas, et de 6δ dans le meilleur des cas (sans échec et avec un ordonnanceur semi-fair). En comparaison, le délai d'attente attendu du sMVBA est de 10δ, et de 6δ dans le meilleur des cas. Le 2PAClean a réduit le délai d'attente dans le pire des cas de 0.5δ tout en maintenant le même délai du meilleur des cas. De plus, le débit du 2PAClean a augmenté de 80% à 100% par rapport au sMVBA en chaîne.
2PACBIG en tant que protocole de complexité de message O)n³(, son temps d'exécution MVBA unique est de 4δ, dépassant la vitesse de tous les protocoles existants. La conception de blocs en pipeline ultra-rapide permet à s2PAClean et s2PACBIG de réaliser respectivement des temps de décision de blocs en pipeline de 4δ et 3δ, améliorant encore la performance du protocole.
Calcul des résultats d'évaluation
Une évaluation de calcul approfondie montre que 2PAClean et 2PACBIG présentent d'excellentes performances dans diverses conditions réseau, en particulier dans des environnements à forte latence et à taux de défaillance élevé. 2PAClean réalise un bon équilibre entre la latence de messagerie et la complexité de calcul, tandis que 2PACBIG atteint une latence plus faible grâce à la parallélisation et à l'optimisation du processus de vote.
Directions de recherche futures
protocole d'optimisation : simplifier et optimiser davantage la structure du protocole, réduire les messages inutiles et les frais de calcul.
Analyse de la sécurité : analyser en profondeur la sécurité du nouveau protocole dans divers scénarios d'attaque afin de garantir sa fiabilité dans les applications réelles.
Application réelle : appliquer le nouveau protocole aux systèmes Blockchain réels, vérifier ses performances dans un environnement de réseau réel.
Conclusion
Cette étude analyse en détail les avantages et les inconvénients des protocoles de consensus Blockchain asynchrone actuels et propose deux nouveaux designs de protocole : 2PAC et Pipeline de Bloc Ultra Rapide. Ces nouvelles conceptions montrent des avantages significatifs en termes d'augmentation du débit et de réduction de la latence, fournissant des références importantes pour le développement futur de la technologie Blockchain. Grâce à une recherche et une optimisation continues, la technologie Blockchain devrait jouer un rôle de plus en plus important dans l'économie numérique future, tandis qu'une nouvelle génération de protocoles de consensus fournira une base solide pour le développement de cette technologie.
![Rapport de recherche sur l'industrie : Derniers progrès et applications des protocoles de consensus Blockchain -- Rapport approfondi de CoinWorld])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-3843cbecc561fa8bc9d1b870e8808d34.webp(
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LayerZeroEnjoyer
· Il y a 5m
Mécanisme de consensus tôt ou tard devra être remplacé
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DevChive
· Il y a 5h
C'est quoi ce protocole sophistiqué ? Tant que ça va plus vite que le pow, tout est bon~
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FloorSweeper
· Il y a 12h
Compris, compris. J'ai étudié les grandes données, mais je ne peux pas suivre la tendance.
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GasFeeVictim
· Il y a 12h
Encore une fois, c'est de la performance trompeuse, celui qui y croit est un imbécile.
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GasBandit
· Il y a 12h
Encore en train de faire des folies avec des formules ? BFT a-t-il compris cette vague ?
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SilentObserver
· Il y a 12h
Encore du BFT ? J'ai failli mourir là-dessus à l'époque.
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ParanoiaKing
· Il y a 12h
Il y a trop de théories, disons juste que celui qui est rapide gagne.
Nouveau breakthrough asynchrone BFT : le protocole 2PAC améliore les performances de consensus de la Blockchain
Derniers progrès et applications du protocole de consensus Blockchain
La technologie Blockchain, en tant que technologie de registre distribué décentralisé, repose sur un mécanisme de Consensus. Le mécanisme de Consensus influence directement l'évolutivité et la sécurité des systèmes Blockchain. Cet article se concentrera sur les derniers développements du mécanisme de Consensus BFT asynchrone (, en mettant particulièrement en avant ses avantages uniques pour faire face aux retards de réseau et aux défaillances de certains nœuds.
Aperçu du modèle BFT asynchrone
Dans le modèle BFT asynchrone, le système est composé de 3f+1 processus, dont f peuvent être compromis de manière malveillante. Les processus communiquent via des canaux asynchrones, et le temps de transmission des messages est contrôlé par l'adversaire. Chaque processus possède une paire de clés publiques et privées pour signer et vérifier, garantissant l'authenticité et l'intégrité des messages.
Exigences fondamentales du protocole de consensus Blockchain
Le protocole de consensus de la Blockchain vise à faire en sorte que tous les nœuds honnêtes parviennent à un accord sur l'état de la Blockchain. Ses exigences fondamentales comprennent :
Défis actuels du protocole de consensus asynchrone
Le protocole de consensus asynchrone le plus rapide à ce jour était considéré comme le 2-chain VABA, avec un délai prévu de 9,5δ. Cependant, des recherches ont révélé que ce protocole présentait plusieurs vecteurs d'attaque, pouvant compromettre sa cohérence et sa vivacité. Ces attaques incluent l'exploitation de défauts de vérification d'authentification, l'abus de stratégies d'élévation et l'assouplissement des définitions d'authentification des leaders, entre autres. Bien que des mécanismes innovants tels que l'exécution parallèle de multiples instances aient été introduits, ces problèmes n'ont toujours pas été entièrement résolus.
Nouveau design de protocole : 2PAC (Consensus asynchrone en 2 étapes)
Sur la base de l'analyse des protocoles existants, les chercheurs ont proposé le protocole 2PAC, qui améliore considérablement les performances en simplifiant et en optimisant le processus de consensus. 2PAC comprend deux variantes :
2PAClean :
2PACBIG :
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Super pipeline Bloc
Les chercheurs ont également proposé un nouveau design de bloc de pipeline, réduisant considérablement la latence des blocs de pipeline. En introduisant un mécanisme de chemin rapide, le temps de décision des blocs de pipeline pourrait même être inférieur à celui des blocs non pipelinés sous un ordonnanceur équitable. Ce mécanisme garantit la latence du chemin rapide dans toutes les exécutions et n'est pas affecté par le comportement des processus en panne.
Analyse des résultats quantitatifs
Par une analyse théorique et des tests pratiques, le 2PAClean a un délai d'attente attendu de 9.5δ dans le pire des cas, et de 6δ dans le meilleur des cas (sans échec et avec un ordonnanceur semi-fair). En comparaison, le délai d'attente attendu du sMVBA est de 10δ, et de 6δ dans le meilleur des cas. Le 2PAClean a réduit le délai d'attente dans le pire des cas de 0.5δ tout en maintenant le même délai du meilleur des cas. De plus, le débit du 2PAClean a augmenté de 80% à 100% par rapport au sMVBA en chaîne.
2PACBIG en tant que protocole de complexité de message O)n³(, son temps d'exécution MVBA unique est de 4δ, dépassant la vitesse de tous les protocoles existants. La conception de blocs en pipeline ultra-rapide permet à s2PAClean et s2PACBIG de réaliser respectivement des temps de décision de blocs en pipeline de 4δ et 3δ, améliorant encore la performance du protocole.
Calcul des résultats d'évaluation
Une évaluation de calcul approfondie montre que 2PAClean et 2PACBIG présentent d'excellentes performances dans diverses conditions réseau, en particulier dans des environnements à forte latence et à taux de défaillance élevé. 2PAClean réalise un bon équilibre entre la latence de messagerie et la complexité de calcul, tandis que 2PACBIG atteint une latence plus faible grâce à la parallélisation et à l'optimisation du processus de vote.
Directions de recherche futures
Conclusion
Cette étude analyse en détail les avantages et les inconvénients des protocoles de consensus Blockchain asynchrone actuels et propose deux nouveaux designs de protocole : 2PAC et Pipeline de Bloc Ultra Rapide. Ces nouvelles conceptions montrent des avantages significatifs en termes d'augmentation du débit et de réduction de la latence, fournissant des références importantes pour le développement futur de la technologie Blockchain. Grâce à une recherche et une optimisation continues, la technologie Blockchain devrait jouer un rôle de plus en plus important dans l'économie numérique future, tandis qu'une nouvelle génération de protocoles de consensus fournira une base solide pour le développement de cette technologie.
![Rapport de recherche sur l'industrie : Derniers progrès et applications des protocoles de consensus Blockchain -- Rapport approfondi de CoinWorld])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-3843cbecc561fa8bc9d1b870e8808d34.webp(