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.

Báo cáo nghiên cứu ngành: Những tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain--Báo cáo sâu về lĩnh vực tiền điện tử

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:

  • Hoạt tính: Trong việc thực hiện vô hạn, tồn tại một chuỗi khối đã quyết định vô hạn.
  • Tính nhất quán: Nếu có hai chuỗi Blockchain đã được xác định, thì một trong số đó phải là tiền tố của chuỗi còn lại.
  • Chất lượng P: Trong chuỗi khối đã được quyết định, tỷ lệ giao dịch do các nút trung thực nhập vào ít nhất là p.

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:

  1. 2PAClean:

    • Đạt được +90% thông lượng và độ trễ dự kiến 9.5δ, độ phức tạp thông điệp là O(n²).
    • Bằng cách loại bỏ các tương tác và chi phí tính toán không cần thiết, hiệu quả của giao thức được cải thiện.
  2. 2PACBIG:

    • Là giao thức nhận thức chung Blockchain nhanh nhất với độ phức tạp thông điệp hiện tại là O(n³).
    • Thời gian chạy MVBA một lần không có lỗi là 4δ, giảm thiểu độ trễ một cách đáng kể.

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:

  1. Giao thức tối ưu hóa: Tiến hành đơn giản hóa và tối ưu hóa cấu trúc giao thức, giảm thiểu việc truyền tải tin nhắn không cần thiết và chi phí tính toán.
  2. Phân tích an ninh: Phân tích sâu về độ an toàn của giao thức mới trong các kịch bản tấn công khác nhau, đảm bảo tính đáng tin cậy của nó trong ứng dụng thực tế.
  3. Ứng dụng thực tế: Áp dụng giao thức mới vào hệ thống Blockchain thực tế, xác minh hiệu suất của nó trong môi trường mạng thực.

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.

Báo cáo nghiên cứu ngành: Tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain--Báo cáo sâu của Bì giới网

Xem bản gốc
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.
  • Phần thưởng
  • 4
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
LightningClickervip
· 16giờ trước
Ôi, đến 9.5δ rồi mà vẫn không đáng tin cậy?
Xem bản gốcTrả lời0
GasFeeBeggarvip
· 20giờ trước
Quá tệ rồi, sMVBA mà không sửa bug này đã muốn lên Mạng chính.
Xem bản gốcTrả lời0
RetiredMinervip
· 20giờ trước
Lại đang làm loạn dữ liệu trễ rồi.
Xem bản gốcTrả lời0
PretendingToReadDocsvip
· 20giờ trước
VABA yyds lão ngu rồi
Xem bản gốcTrả lời0
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)