Últimos avances y aplicaciones del protocolo de consenso de la cadena de bloques
La tecnología de cadena de bloques, como una tecnología de libro de contabilidad distribuido y descentralizado, asegura la integridad y consistencia de los datos a través de mecanismos de consenso. El mecanismo de consenso es el núcleo del sistema de cadena de bloques, y su rendimiento afecta directamente la escalabilidad y seguridad de la cadena de bloques. El mecanismo de consenso de tolerancia a fallos de Bizancio asíncrono (BFT) tiene ventajas únicas para enfrentar la latencia de la red y la falla parcial de nodos, por lo que se ha convertido en un foco de investigación.
Este informe explora el estado actual del desarrollo de los protocolos de consenso de cadena de bloques, centrándose en el análisis de los últimos avances en el protocolo de replicación de máquinas de estado tolerantes a fallos bizantinos asíncronos (BFT SMR). El protocolo asíncrono más rápido actualmente es el 2-chain VABA, pero debido a vulnerabilidades, su retraso esperado de 9.5δ no se ha logrado. Por lo tanto, el sMVBA se ha convertido en el protocolo MVBA asíncrono más rápido hasta la fecha, con un retraso esperado de 10δ. El informe también propone dos nuevos diseños de protocolo, a saber, 2PAC (consenso asíncrono de 2 fases) y bloques de tubería ultrarrápidos, que muestran mejoras significativas en términos de rendimiento y retraso.
Modelo y definición
En el modelo BFT asíncrono, el sistema está compuesto por n = 3f + 1 procesos, donde f procesos pueden ser maliciosamente dañados por un adversario. Estos procesos se comunican entre sí a través de canales asíncronos, y la latencia de la transmisión de mensajes es controlada por el adversario. Cada proceso posee un par de claves públicas y privadas para firmar y verificar, asegurando la autenticidad y la integridad de los mensajes.
Cadena de bloques Consenso
El protocolo de consenso de la cadena de bloques tiene como objetivo lograr que todos los nodos honestos lleguen a un acuerdo sobre el estado de la cadena de bloques. En concreto, cada nodo recibe continuamente nuevas transacciones y las agrupa en bloques, asegurando a través del protocolo de consenso que estos bloques sean aceptados por todos los nodos honestos. El protocolo de consenso de la cadena de bloques debe cumplir con los siguientes requisitos básicos:
Actividad: En la ejecución infinita, existe una cadena de bloques decidida de longitud infinita.
Consistencia: Si existen dos cadenas de bloques decididas, una de ellas debe ser un prefijo de la otra.
Calidad P: En la cadena de bloques ya decidida, la proporción de transacciones ingresadas por nodos honestos es al menos p.
Desafíos actuales del protocolo de consenso asíncrono
El protocolo de consenso asíncrono más rápido actualmente es 2-chain VABA, cuyo retraso esperado es de 9.5δ. Sin embargo, este protocolo presenta diversas formas de ataque que comprometen su consistencia y actividad. Por ejemplo, ataques que surgen de la falta de verificación de la autenticación, ataques que utilizan estrategias de elevación para obstaculizar la actividad, y ataques de consistencia derivados de una definición de autenticación del líder demasiado laxa, entre otros. A pesar de que 2-chain VABA introduce algunos nuevos mecanismos, como la ejecución paralela de múltiples instancias paralelas, aún no ha logrado resolver completamente estos problemas.
Nuevo diseño de protocolo: 2PAC (Consenso asíncrono en 2 fases)
Basado en el análisis del protocolo existente, los investigadores propusieron el protocolo 2PAC. Este protocolo mejora significativamente el rendimiento al simplificar y optimizar el proceso de consenso. En concreto, incluye dos variantes:
2PAClean：
Se logró más del 90% de capacidad de procesamiento y una latencia esperada de 9.5δ, con una complejidad de mensaje de O(n²).
Se mejoró la eficiencia del protocolo al eliminar interacciones y costos de cálculo innecesarios.
2PACBIG：
Es el protocolo de consenso de cadena de bloques más rápido con una complejidad de mensaje actual de O(n³).
El tiempo de ejecución único de MVBA sin fallos es de 4δ, lo que reduce drásticamente la latencia.
Ultra rápida línea de bloques
Los investigadores propusieron un nuevo diseño de bloques en tubería, que reduce significativamente la latencia de los bloques en tubería. Al introducir un mecanismo de ruta rápida, el tiempo de decisión de los bloques en tubería es incluso menor que el de los bloques no en tubería bajo un programador justo. Este mecanismo garantiza la latencia de la ruta rápida en todas las ejecuciones y no se ve afectado por el comportamiento de procesos fallidos.
Resultados cuantitativos
A través del análisis teórico y pruebas prácticas, la latencia esperada de 2PAClean en el peor de los casos es de 9.5δ, mientras que en el buen caso (sin fallos y con un programador semifehaciente) es de 6δ. En comparación, la latencia esperada de sMVBA es de 10δ, y en el buen caso es de 6δ. Por lo tanto, 2PAClean reduce la latencia en el peor de los casos en 0.5δ manteniendo la misma latencia en el buen caso. Además, el rendimiento de 2PAClean mejora entre un 80% y un 100% en comparación con el sMVBA en cadena, principalmente debido a que el nuevo diseño evita el descarte innecesario de bloques y los costos computacionales.
2PACBIG como un protocolo con una complejidad de mensaje de O(n³), tiene un tiempo de ejecución de MVBA de 4δ, siendo más rápido que todos los protocolos existentes. Además, el diseño de bloques en línea de ultra rápida permite que s2PAClean y s2PACBIG logren tiempos de decisión de bloques en línea de 4δ y 3δ respectivamente, mejorando aún más el rendimiento del protocolo.
Evaluación de cálculos
Para validar el rendimiento del nuevo protocolo, los investigadores realizaron una amplia evaluación computacional. Los resultados mostraron que 2PAClean y 2PACBIG demostraron un rendimiento excepcional en diversas condiciones de red, especialmente en entornos de alta latencia y alta tasa de fallos. Específicamente, 2PAClean logró un buen equilibrio entre la latencia de mensajería y la complejidad computacional, mientras que 2PACBIG logró una menor latencia a través de la paralelización y optimización del proceso de votación.
Con el continuo desarrollo de la tecnología de la cadena de bloques, el protocolo de consenso BFT asíncrono jugará un papel cada vez más importante en la garantía de la seguridad y la mejora del rendimiento. El diseño de 2PAC y bloques de tubería ultrarrápida muestra la dirección de desarrollo de los protocolos de consenso de la cadena de bloques en el futuro, es decir, lograr un mayor rendimiento y una menor latencia mediante la simplificación de la estructura del protocolo y la optimización del proceso de consenso.
Direcciones futuras de investigación
Las investigaciones futuras pueden explorar aún más las siguientes direcciones:
Optimización del protocolo: simplificar y optimizar aún más la estructura del protocolo, reduciendo la mensajería innecesaria y los costos de cálculo.
Análisis de seguridad: análisis en profundidad de la seguridad del nuevo protocolo en diversos escenarios de ataque, asegurando su fiabilidad en aplicaciones reales.
Aplicación práctica: aplicar el nuevo protocolo en sistemas de cadena de bloques reales para verificar su rendimiento en un entorno de red real.
Este informe analiza en detalle las ventajas y desventajas actuales de los protocolos de consenso asíncronos de Cadena de bloques, y propone dos nuevos diseños de protocolo, a saber, 2PAC y bloque de línea de producción súper rápido. Los nuevos diseños muestran una ventaja significativa en el aumento del rendimiento y la reducción de la latencia, proporcionando una referencia importante para el desarrollo futuro de la tecnología de Cadena de bloques. Estos nuevos protocolos no solo han demostrado su superioridad teóricamente, sino que también han mostrado un rendimiento excepcional en pruebas prácticas, ofreciendo nuevas ideas para lograr protocolos de consenso de Cadena de bloques eficientes y seguros.
A través de la investigación y optimización constantes, la tecnología de la cadena de bloques desempeñará un papel cada vez más importante en la economía digital futura, y la nueva generación de protocolos de consenso proporcionará una base sólida para el desarrollo de esta tecnología.
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CryptoSourGrape
· 07-25 01:16
Otra vez es una partida de alto nivel jugada por expertos... Los técnicos suben todos los días, yo solo sé hacer Autoinversión trampa.
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SillyWhale
· 07-24 10:40
BFT alcista ah
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MevTears
· 07-22 02:14
¿Otra vez poniendo en apuros a la gente común?
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MEV_Whisperer
· 07-22 02:09
experto果然是experto
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Ser_APY_2000
· 07-22 02:08
Este BFT parece un Comercio de criptomonedas, ¡es realmente alcista!
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MEVHunter
· 07-22 02:01
solo otro francotirador de mempool observando tus txns
El protocolo 2PAC supera el límite de rendimiento del consenso de la cadena de bloques asíncrona
Últimos avances y aplicaciones del protocolo de consenso de la cadena de bloques
La tecnología de cadena de bloques, como una tecnología de libro de contabilidad distribuido y descentralizado, asegura la integridad y consistencia de los datos a través de mecanismos de consenso. El mecanismo de consenso es el núcleo del sistema de cadena de bloques, y su rendimiento afecta directamente la escalabilidad y seguridad de la cadena de bloques. El mecanismo de consenso de tolerancia a fallos de Bizancio asíncrono (BFT) tiene ventajas únicas para enfrentar la latencia de la red y la falla parcial de nodos, por lo que se ha convertido en un foco de investigación.
Este informe explora el estado actual del desarrollo de los protocolos de consenso de cadena de bloques, centrándose en el análisis de los últimos avances en el protocolo de replicación de máquinas de estado tolerantes a fallos bizantinos asíncronos (BFT SMR). El protocolo asíncrono más rápido actualmente es el 2-chain VABA, pero debido a vulnerabilidades, su retraso esperado de 9.5δ no se ha logrado. Por lo tanto, el sMVBA se ha convertido en el protocolo MVBA asíncrono más rápido hasta la fecha, con un retraso esperado de 10δ. El informe también propone dos nuevos diseños de protocolo, a saber, 2PAC (consenso asíncrono de 2 fases) y bloques de tubería ultrarrápidos, que muestran mejoras significativas en términos de rendimiento y retraso.
Modelo y definición
En el modelo BFT asíncrono, el sistema está compuesto por n = 3f + 1 procesos, donde f procesos pueden ser maliciosamente dañados por un adversario. Estos procesos se comunican entre sí a través de canales asíncronos, y la latencia de la transmisión de mensajes es controlada por el adversario. Cada proceso posee un par de claves públicas y privadas para firmar y verificar, asegurando la autenticidad y la integridad de los mensajes.
Cadena de bloques Consenso
El protocolo de consenso de la cadena de bloques tiene como objetivo lograr que todos los nodos honestos lleguen a un acuerdo sobre el estado de la cadena de bloques. En concreto, cada nodo recibe continuamente nuevas transacciones y las agrupa en bloques, asegurando a través del protocolo de consenso que estos bloques sean aceptados por todos los nodos honestos. El protocolo de consenso de la cadena de bloques debe cumplir con los siguientes requisitos básicos:
Desafíos actuales del protocolo de consenso asíncrono
El protocolo de consenso asíncrono más rápido actualmente es 2-chain VABA, cuyo retraso esperado es de 9.5δ. Sin embargo, este protocolo presenta diversas formas de ataque que comprometen su consistencia y actividad. Por ejemplo, ataques que surgen de la falta de verificación de la autenticación, ataques que utilizan estrategias de elevación para obstaculizar la actividad, y ataques de consistencia derivados de una definición de autenticación del líder demasiado laxa, entre otros. A pesar de que 2-chain VABA introduce algunos nuevos mecanismos, como la ejecución paralela de múltiples instancias paralelas, aún no ha logrado resolver completamente estos problemas.
Nuevo diseño de protocolo: 2PAC (Consenso asíncrono en 2 fases)
Basado en el análisis del protocolo existente, los investigadores propusieron el protocolo 2PAC. Este protocolo mejora significativamente el rendimiento al simplificar y optimizar el proceso de consenso. En concreto, incluye dos variantes:
2PAClean：
2PACBIG：
Ultra rápida línea de bloques
Los investigadores propusieron un nuevo diseño de bloques en tubería, que reduce significativamente la latencia de los bloques en tubería. Al introducir un mecanismo de ruta rápida, el tiempo de decisión de los bloques en tubería es incluso menor que el de los bloques no en tubería bajo un programador justo. Este mecanismo garantiza la latencia de la ruta rápida en todas las ejecuciones y no se ve afectado por el comportamiento de procesos fallidos.
Resultados cuantitativos
A través del análisis teórico y pruebas prácticas, la latencia esperada de 2PAClean en el peor de los casos es de 9.5δ, mientras que en el buen caso (sin fallos y con un programador semifehaciente) es de 6δ. En comparación, la latencia esperada de sMVBA es de 10δ, y en el buen caso es de 6δ. Por lo tanto, 2PAClean reduce la latencia en el peor de los casos en 0.5δ manteniendo la misma latencia en el buen caso. Además, el rendimiento de 2PAClean mejora entre un 80% y un 100% en comparación con el sMVBA en cadena, principalmente debido a que el nuevo diseño evita el descarte innecesario de bloques y los costos computacionales.
2PACBIG como un protocolo con una complejidad de mensaje de O(n³), tiene un tiempo de ejecución de MVBA de 4δ, siendo más rápido que todos los protocolos existentes. Además, el diseño de bloques en línea de ultra rápida permite que s2PAClean y s2PACBIG logren tiempos de decisión de bloques en línea de 4δ y 3δ respectivamente, mejorando aún más el rendimiento del protocolo.
Evaluación de cálculos
Para validar el rendimiento del nuevo protocolo, los investigadores realizaron una amplia evaluación computacional. Los resultados mostraron que 2PAClean y 2PACBIG demostraron un rendimiento excepcional en diversas condiciones de red, especialmente en entornos de alta latencia y alta tasa de fallos. Específicamente, 2PAClean logró un buen equilibrio entre la latencia de mensajería y la complejidad computacional, mientras que 2PACBIG logró una menor latencia a través de la paralelización y optimización del proceso de votación.
Con el continuo desarrollo de la tecnología de la cadena de bloques, el protocolo de consenso BFT asíncrono jugará un papel cada vez más importante en la garantía de la seguridad y la mejora del rendimiento. El diseño de 2PAC y bloques de tubería ultrarrápida muestra la dirección de desarrollo de los protocolos de consenso de la cadena de bloques en el futuro, es decir, lograr un mayor rendimiento y una menor latencia mediante la simplificación de la estructura del protocolo y la optimización del proceso de consenso.
Direcciones futuras de investigación
Las investigaciones futuras pueden explorar aún más las siguientes direcciones:
Este informe analiza en detalle las ventajas y desventajas actuales de los protocolos de consenso asíncronos de Cadena de bloques, y propone dos nuevos diseños de protocolo, a saber, 2PAC y bloque de línea de producción súper rápido. Los nuevos diseños muestran una ventaja significativa en el aumento del rendimiento y la reducción de la latencia, proporcionando una referencia importante para el desarrollo futuro de la tecnología de Cadena de bloques. Estos nuevos protocolos no solo han demostrado su superioridad teóricamente, sino que también han mostrado un rendimiento excepcional en pruebas prácticas, ofreciendo nuevas ideas para lograr protocolos de consenso de Cadena de bloques eficientes y seguros.
A través de la investigación y optimización constantes, la tecnología de la cadena de bloques desempeñará un papel cada vez más importante en la economía digital futura, y la nueva generación de protocolos de consenso proporcionará una base sólida para el desarrollo de esta tecnología.