Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz dağıtılmış defter teknolojisi olarak, verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlamak için Konsensüs mekanizmasını kullanır. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin kalbidir ve performansı, blok zincirinin ölçeklenebilirliği ve güvenliği üzerinde doğrudan etki yapar. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkmada benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Bu rapor, Blok Zinciri konsensüs protokolünün gelişim durumunu incelemekte ve asenkron Bizans hata toleransı durum makinesi replikasyonu (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Mevcut en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikme 9.5δ'dir. Ancak, bazı açıklar nedeniyle bu protokol beklenen performansını gerçekleştirememiştir. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolü olup, beklenen gecikme 10δ'dir. Rapor ayrıca, 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blokları olmak üzere iki yeni protokol tasarımını sunmakta ve bunların verimlilik ve gecikme açısından önemli iyileştirmeler gösterdiğini ortaya koymaktadır.
Model ve Tanım
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç kötü niyetli olarak bozulabilir. Bu süreçler, mesaj iletiminin gecikmesinin kontrol edilemediği asenkron kanallar üzerinden birbirleriyle iletişim kurar. Her süreç, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer çift açık-özel anahtarına sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüsü
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde uzlaşmasını sağlamayı amaçlar. Her düğüm sürekli olarak yeni işlemler alır, bunları bloklara paketler ve bu blokların tüm dürüst düğümlerde uzlaşmasını sağlamak için Konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri Konsensüs protokolü, aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Aktiflik: Sonsuz yürütmelerde, belirlenmiş sonsuz uzunlukta bir Blok Zinciri bulunur.
Tutarlılık: Eğer iki belirlenmiş blok zinciri varsa, bunlardan biri diğerinin ön eki olmalıdır.
P kalitesi: Kararlaştırılmış blok zincirinde, dürüst düğümler tarafından girilen işlemlerin oranı en az p olmalıdır.
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
2-chain VABA protokolü, beklenen gecikmenin 9.5δ olmasına rağmen, tutarlılığını ve canlılığını tehdit eden birçok saldırı türü bulunmaktadır. Örneğin, kontrol sertifikasının eksikliği nedeniyle meydana gelen saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider sertifikası tanımının gevşetilmesi nedeniyle ortaya çıkan tutarlılık saldırıları gibi. Bu protokol, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar getirmiş olmasına rağmen, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdi. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirip optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean:
%90'ın üzerinde bir verimlilik ve 9.5δ'lik bir beklenen gecikme sağlandı, mesaj karmaşıklığı O(n²).
Gereksiz etkileşimleri ve hesaplama maliyetlerini ortadan kaldırarak protokolün verimliliği artırılmıştır.
2PACBIG：
Şu anda haber karmaşıklığı O(n³) olan en hızlı blok zinciri konsensüs protokolüdür.
Hatasız tek seferlik MVBA çalışma süresi 4δ olup, gecikmeyi büyük ölçüde azaltmıştır.
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akış hattı bloklarının gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akış hattı blok tasarımı önerdiler. Hızlı yol mekanizmasının tanıtılmasıyla, adil zamanlayıcı altında akış hattı bloklarının karar verme süresi, hatta akış hattı olmayan bloklardan daha kısa olabilmektedir. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Kuantitatif Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ, iyi durumda (arızasız ve yarı adil zamanlayıcı) ise 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. Bu nedenle, 2PAClean, aynı iyi durum gecikmesini korurken en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincir tabanlı sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır; bu da yeni tasarımda gereksiz blok atma ve hesaplama yükünden kaçınmasına atfedilmektedir.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığına sahip bir protokol olarak, tek seferdeki MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Ayrıca, ultra hızlı boru hattı blok tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerini gerçekleştirmesini sağlayarak protokolün performansını daha da artırmıştır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar kapsamlı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında olağanüstü performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı olan ortamlarda dikkat çektiğini gösterdi. Özellikle, 2PAClean mesaj iletim gecikmesi ve hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG paralelleştirme ve oylama sürecinin optimizasyonu sayesinde daha düşük gecikme elde etti.
Gelecek Araştırma Yönleri
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirmek ve optimize etmek, gereksiz mesajlaşma ve hesaplama maliyetlerini azaltmak.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz etmek, gerçek uygulamadaki güvenilirliğini sağlamak.
Gerçek Uygulama: Yeni protokolü gerçek blok zinciri sistemlerinde uygulamak ve gerçek ağ ortamındaki performansını doğrulamak.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı bloklarının tasarımı, gelecekteki blok zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek throughput ve daha düşük gecikme elde etmek.
Bu yeni protokoller yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek etkili ve güvenli bir Blok Zinciri konsensüs protokolü geliştirmek için yeni bir fikir sundu. Sürekli araştırma ve optimizasyon yoluyla, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil konsensüs protokolleri bu teknolojinin gelişimi için sağlam bir temel sağlayacaktır.
View Original
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.
2PAC protokol yeniliği: Blok Zinciri Konsensüsü 9.5δ gecikme süresi ve %90 throughput artışı sağlıyor
Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz dağıtılmış defter teknolojisi olarak, verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlamak için Konsensüs mekanizmasını kullanır. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin kalbidir ve performansı, blok zincirinin ölçeklenebilirliği ve güvenliği üzerinde doğrudan etki yapar. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkmada benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Bu rapor, Blok Zinciri konsensüs protokolünün gelişim durumunu incelemekte ve asenkron Bizans hata toleransı durum makinesi replikasyonu (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Mevcut en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikme 9.5δ'dir. Ancak, bazı açıklar nedeniyle bu protokol beklenen performansını gerçekleştirememiştir. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolü olup, beklenen gecikme 10δ'dir. Rapor ayrıca, 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blokları olmak üzere iki yeni protokol tasarımını sunmakta ve bunların verimlilik ve gecikme açısından önemli iyileştirmeler gösterdiğini ortaya koymaktadır.
Model ve Tanım
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç kötü niyetli olarak bozulabilir. Bu süreçler, mesaj iletiminin gecikmesinin kontrol edilemediği asenkron kanallar üzerinden birbirleriyle iletişim kurar. Her süreç, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer çift açık-özel anahtarına sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüsü
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde uzlaşmasını sağlamayı amaçlar. Her düğüm sürekli olarak yeni işlemler alır, bunları bloklara paketler ve bu blokların tüm dürüst düğümlerde uzlaşmasını sağlamak için Konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri Konsensüs protokolü, aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
2-chain VABA protokolü, beklenen gecikmenin 9.5δ olmasına rağmen, tutarlılığını ve canlılığını tehdit eden birçok saldırı türü bulunmaktadır. Örneğin, kontrol sertifikasının eksikliği nedeniyle meydana gelen saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider sertifikası tanımının gevşetilmesi nedeniyle ortaya çıkan tutarlılık saldırıları gibi. Bu protokol, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar getirmiş olmasına rağmen, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdi. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirip optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean:
2PACBIG：
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akış hattı bloklarının gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akış hattı blok tasarımı önerdiler. Hızlı yol mekanizmasının tanıtılmasıyla, adil zamanlayıcı altında akış hattı bloklarının karar verme süresi, hatta akış hattı olmayan bloklardan daha kısa olabilmektedir. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Kuantitatif Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ, iyi durumda (arızasız ve yarı adil zamanlayıcı) ise 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. Bu nedenle, 2PAClean, aynı iyi durum gecikmesini korurken en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincir tabanlı sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır; bu da yeni tasarımda gereksiz blok atma ve hesaplama yükünden kaçınmasına atfedilmektedir.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığına sahip bir protokol olarak, tek seferdeki MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Ayrıca, ultra hızlı boru hattı blok tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerini gerçekleştirmesini sağlayarak protokolün performansını daha da artırmıştır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar kapsamlı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında olağanüstü performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı olan ortamlarda dikkat çektiğini gösterdi. Özellikle, 2PAClean mesaj iletim gecikmesi ve hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG paralelleştirme ve oylama sürecinin optimizasyonu sayesinde daha düşük gecikme elde etti.
Gelecek Araştırma Yönleri
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı bloklarının tasarımı, gelecekteki blok zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek throughput ve daha düşük gecikme elde etmek.
Bu yeni protokoller yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek etkili ve güvenli bir Blok Zinciri konsensüs protokolü geliştirmek için yeni bir fikir sundu. Sürekli araştırma ve optimizasyon yoluyla, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil konsensüs protokolleri bu teknolojinin gelişimi için sağlam bir temel sağlayacaktır.