- Chủ đề
27k Phổ biến
10k Phổ biến
19k Phổ biến
4k Phổ biến
5k Phổ biến
10k Phổ biến
11k Phổ biến
46k Phổ biến
151k Phổ biến
1799k Phổ biến
- Ghim
27k Phổ biến
10k Phổ biến
19k Phổ biến
4k Phổ biến
5k Phổ biến
10k Phổ biến
11k Phổ biến
46k Phổ biến
151k Phổ biến
1799k Phổ biến
Bước đột phá mới trong nhận thức chung BFT bất đồng bộ: giao thức 2PAC cải thiện hiệu suất Blockchain
Những tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Công nghệ Blockchain như một công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và tính nhất quán của dữ liệu thông qua cơ chế nhận thức chung. Cơ chế nhận thức chung là cốt lõi của hệ thống Blockchain, hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và tính bảo mật của Blockchain. Cơ chế nhận thức chung BFT (tolerant Byzantine fault) có những ưu điểm độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một số nút, do đó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Báo cáo này khám phá tình hình phát triển của giao thức nhận thức chung Blockchain, tập trung phân tích những tiến bộ mới nhất của giao thức sao chép trạng thái Byzantine Fault Tolerant (BFT SMR). Giao thức bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, nhưng do tồn tại lỗ hổng, dự đoán độ trễ 9.5δ của nó không thể đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay, với độ trễ dự kiến là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (giao thức nhận thức bất đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh theo dòng, thể hiện sự cải tiến đáng kể về lưu lượng và độ trễ.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống được cấu thành từ n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị đối thủ phá hoại một cách ác ý. Những tiến trình này giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ truyền tin được kiểm soát bởi đối thủ. Mỗi tiến trình có một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích giúp tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của Blockchain. Cụ thể, mỗi nút liên tục nhận các giao dịch mới và đóng gói chúng thành các khối, thông qua giao thức nhận thức chung để đảm bảo rằng các khối này đạt được sự đồng thuận trên tất cả các nút trung thực. Giao thức nhận thức chung Blockchain cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
Thách thức của giao thức nhận thức chung không đồng bộ hiện tại
Giao thức nhận thức chung bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, với độ trễ dự kiến là 9.5δ. Tuy nhiên, giao thức này có nhiều phương thức tấn công, làm hỏng sự nhất quán và tính khả thi của nó. Chẳng hạn, các cuộc tấn công do thiếu kiểm tra chứng thực, các cuộc tấn công sử dụng chiến lược nâng cao để cản trở tính khả thi, và các cuộc tấn công nhất quán do nới lỏng định nghĩa chứng thực lãnh đạo. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, như hoạt động song song của nhiều phiên bản song song, nhưng vẫn chưa giải quyết hoàn toàn những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, các nhà nghiên cứu đã đề xuất giao thức 2PAC. Giao thức này thông qua việc đơn giản hóa và tối ưu hóa quá trình nhận thức chung, đã nâng cao đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
2PACBIG：
Siêu nhanh dòng chảy khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các quá trình gặp lỗi.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch bán công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. Do đó, 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn duy trì độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean đã tăng từ 80% đến 100% so với sMVBA dạng chuỗi, chủ yếu do thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG là giao thức có độ phức tạp thông điệp là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần của nó là 4δ, nhanh hơn tất cả các giao thức hiện có. Hơn nữa, thiết kế khối siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG đạt được thời gian quyết định khối 4δ và 3δ, nâng cao hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác minh hiệu suất của giao thức mới, các nhà nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quy trình bỏ phiếu, đạt được độ trễ thấp hơn.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức đồng thuận BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã chỉ ra hướng phát triển của giao thức đồng thuận Blockchain trong tương lai, đó là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quy trình đồng thuận, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau:
Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa liên tục, chúng tôi có lý do để tin rằng công nghệ Blockchain sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế số trong tương lai, trong khi thế hệ mới của giao thức nhận thức chung sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.