Derniers progrès et applications des protocoles de consensus Blockchain
La technologie Blockchain, en tant que représentant de la technologie de registre distribué décentralisé, repose sur un mécanisme de Consensus. La performance du mécanisme de Consensus influence directement l'évolutivité et la sécurité du système Blockchain. Ces dernières années, le mécanisme de Consensus tolérant aux fautes byzantines asynchrones (BFT) est devenu un sujet de recherche populaire en raison de ses avantages dans la gestion des délais réseau et des défaillances partielles des nœuds.
Modèles et définitions
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, avec un délai de transmission des messages imprévisible. Chaque processus possède une paire de clés publique et privée, utilisée pour garantir l'authenticité et l'intégrité des messages.
Exigences de consensus Blockchain
Le protocole de consensus de la Blockchain doit répondre aux exigences de base suivantes :
Activité : Assurez-vous qu'il existe une chaîne de blocs décidée à longueur infinie en exécution illimitée.
Cohérence : garantir que dans une Blockchain décidée, l'une des deux chaînes est toujours le préfixe de l'autre.
Qualité : garantir que la proportion des transactions des nœuds honnêtes décidés dans la Blockchain n'est pas inférieure au seuil prédéfini.
Défis actuels du protocole de consensus asynchrone
Actuellement, le VABA 2-chain est considéré comme le protocole de consensus asynchrone le plus rapide, avec un délai prévu de 9,5δ. Cependant, des recherches ont révélé que ce protocole présente plusieurs vulnérabilités de sécurité qui pourraient compromettre la cohérence et l'activité. Ces problèmes incluent des vérifications d'authentification insuffisantes, l'utilisation de stratégies de relèvement entravant l'activité, ainsi qu'une définition trop laxiste de l'authentification des leaders.
Nouveau protocole de conception : 2PAC
Pour résoudre les problèmes des protocoles existants, les chercheurs ont proposé le protocole 2PAC (Consensus asynchrone en 2 phases). Ce protocole améliore considérablement les performances en simplifiant et en optimisant le processus de consensus. 2PAC comprend deux variantes :
2PAClean :
Amélioration du débit de 90 %, latence prévue de 9.5δ
Complexité de message O(n²)
Améliorer l'efficacité en réduisant les interactions et les calculs inutiles
2PACBIG :
Le protocole de consensus Blockchain le plus rapide sous la complexité O(n³).
En l'absence de pannes, le temps d'exécution unique du MVBA est de seulement 4δ
Super pipeline de blocs ultra-rapide
Les chercheurs ont également proposé une nouvelle conception de bloc en pipeline, réduisant considérablement la latence des blocs en pipeline. En introduisant un mécanisme de chemin rapide, le temps de décision des blocs en pipeline pourrait même être inférieur à celui des blocs non en pipeline sous un ordonnanceur équitable. Ce mécanisme garantit une latence de chemin rapide dans toutes les exécutions et n'est pas affecté par les processus défaillants.
Évaluation des performances
L'analyse théorique et les tests pratiques montrent que :
2PAClean s'attend à un retard de 9.5δ dans le pire des cas et de 6δ dans le meilleur des cas.
2PAClean a une capacité de traitement 80%-100% supérieure à celle du sMVBA en chaîne.
Le temps d'exécution unique de MVBA 2PACBIG est de 4δ, ce qui en fait le plus rapide actuellement.
La conception de pipeline ultra-rapide permet à s2PAClean et s2PACBIG d'atteindre respectivement des temps de décision de blocs de pipeline de 4δ et 3δ.
L'évaluation des performances montre que 2PAClean et 2PACBIG excellent dans diverses conditions réseau, en particulier dans des environnements à forte latence et à taux de défaillance élevé.
Directions de recherche futures
Le protocole est davantage optimisé, réduisant les coûts de transmission de messages et de calcul.
Analyse approfondie de la sécurité du nouveau protocole dans divers scénarios d'attaque
Appliquer le nouveau protocole aux systèmes Blockchain réels, valider les performances dans un environnement réseau réel.
Avec le développement continu de la technologie Blockchain, le protocole de consensus BFT asynchrone jouera un rôle de plus en plus important dans la garantie de la sécurité et l'amélioration des performances. La conception de 2PAC et des blocs à pipeline ultra-rapide montre la direction de l'évolution des protocoles de consensus Blockchain : en simplifiant la structure du protocole et en optimisant le processus de consensus, il est possible d'atteindre un débit plus élevé et une latence plus faible. Ces innovations offrent de nouvelles idées pour réaliser des protocoles de consensus Blockchain efficaces et sécurisés, et devraient favoriser un plus grand rôle de la technologie Blockchain dans la future économie numérique.
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NestedFox
· Il y a 11h
Cela peut être asynchrone, il n'est pas nécessaire de le changer en bf.
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ForkTongue
· Il y a 15h
Tsk tsk, on a encore créé un nouveau Consensus.
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SolidityJester
· Il y a 16h
L'asynchrone BFT est encore en train de s'emballer ?? Hum
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SatoshiSherpa
· 07-26 06:49
Encore une fois, c'est le roi de la performance BFT.
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FloorPriceNightmare
· 07-26 06:46
Encore du BFT, je suis fatigué de le voir, je ne comprends pas.
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WhaleSurfer
· 07-26 06:32
Cette avancée de performance, quel bull !
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BearMarketMonk
· 07-26 06:24
Ah, tous les Consensus ne peuvent pas rivaliser avec la chute à zéro de la nature humaine.
Innover le protocole 2PAC : nouvelle percée dans les performances de consensus BFT asynchrone
Derniers progrès et applications des protocoles de consensus Blockchain
La technologie Blockchain, en tant que représentant de la technologie de registre distribué décentralisé, repose sur un mécanisme de Consensus. La performance du mécanisme de Consensus influence directement l'évolutivité et la sécurité du système Blockchain. Ces dernières années, le mécanisme de Consensus tolérant aux fautes byzantines asynchrones (BFT) est devenu un sujet de recherche populaire en raison de ses avantages dans la gestion des délais réseau et des défaillances partielles des nœuds.
Modèles et définitions
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, avec un délai de transmission des messages imprévisible. Chaque processus possède une paire de clés publique et privée, utilisée pour garantir l'authenticité et l'intégrité des messages.
Exigences de consensus Blockchain
Le protocole de consensus de la Blockchain doit répondre aux exigences de base suivantes :
Défis actuels du protocole de consensus asynchrone
Actuellement, le VABA 2-chain est considéré comme le protocole de consensus asynchrone le plus rapide, avec un délai prévu de 9,5δ. Cependant, des recherches ont révélé que ce protocole présente plusieurs vulnérabilités de sécurité qui pourraient compromettre la cohérence et l'activité. Ces problèmes incluent des vérifications d'authentification insuffisantes, l'utilisation de stratégies de relèvement entravant l'activité, ainsi qu'une définition trop laxiste de l'authentification des leaders.
Nouveau protocole de conception : 2PAC
Pour résoudre les problèmes des protocoles existants, les chercheurs ont proposé le protocole 2PAC (Consensus asynchrone en 2 phases). Ce protocole améliore considérablement les performances en simplifiant et en optimisant le processus de consensus. 2PAC comprend deux variantes :
2PAClean :
2PACBIG :
Super pipeline de blocs ultra-rapide
Les chercheurs ont également proposé une nouvelle conception de bloc en pipeline, réduisant considérablement la latence des blocs en pipeline. En introduisant un mécanisme de chemin rapide, le temps de décision des blocs en pipeline pourrait même être inférieur à celui des blocs non en pipeline sous un ordonnanceur équitable. Ce mécanisme garantit une latence de chemin rapide dans toutes les exécutions et n'est pas affecté par les processus défaillants.
Évaluation des performances
L'analyse théorique et les tests pratiques montrent que :
L'évaluation des performances montre que 2PAClean et 2PACBIG excellent dans diverses conditions réseau, en particulier dans des environnements à forte latence et à taux de défaillance élevé.
Directions de recherche futures
Avec le développement continu de la technologie Blockchain, le protocole de consensus BFT asynchrone jouera un rôle de plus en plus important dans la garantie de la sécurité et l'amélioration des performances. La conception de 2PAC et des blocs à pipeline ultra-rapide montre la direction de l'évolution des protocoles de consensus Blockchain : en simplifiant la structure du protocole et en optimisant le processus de consensus, il est possible d'atteindre un débit plus élevé et une latence plus faible. Ces innovations offrent de nouvelles idées pour réaliser des protocoles de consensus Blockchain efficaces et sécurisés, et devraient favoriser un plus grand rôle de la technologie Blockchain dans la future économie numérique.