Blok Zinciri Konsensüs protokolü son gelişmeler araştırma raporu
Bu rapor, Blok Zinciri konsensüs protokolünün gelişim durumunu derinlemesine incelemekte ve asenkron Bizans hata toleranslı durum makinesi çoğaltma (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Şu anda, sMVBA en hızlı asenkron MVBA protokolü olarak kabul edilmektedir ve 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 iyileştirmeleri sergilemektedir.
Blok zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlamak için konsensüs mekanizması aracılığıyla çalışır. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin temelini oluşturur ve performansı doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirliği ve güvenliği üzerinde etki eder. Asenkron Bizans hata toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızalarıyla başa çıkmada benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmanın odak noktası haline gelmiştir.
Model ve Tanım
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç rakipler tarafından kötü niyetle bozulabilir. Bu süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar ve mesaj iletim gecikmeleri rakipler tarafından kontrol edilir. Her süreç, mesajların gerçekliğini ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer ortak-özel anahtar çiftine sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin blok zincirinin durumu üzerinde mutabık kalmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Daha spesifik olarak, her düğüm sürekli olarak yeni işlemleri almakta ve bunları bloklar halinde paketlemekte, bu blokların tüm dürüst düğümlerde mutabık kalmasını sağlamak için konsensüs protokolünü kullanmaktadır. Blok zinciri konsensüs protokolü, aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Canlılık (Liveness): Sonsuz yürütme içinde, belirlenmiş bir sonsuz uzunlukta Blok Zinciri vardır.
Tutarlılık (Consistency): Eğer iki karar verilmiş Blok Zinciri varsa, bunlardan biri diğerinin ön eki olmalıdır.
P Kalitesi (P-Quality): Belirlenmiş Blok Zinciri'nde, dürüst düğümlerin girdiği işlemlerin oranı en az p olmalıdır.
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut asenkron Konsensüs protokolü, protokolün tutarlılığını ve canlılığını tehdit eden çeşitli saldırı türleri ile karşı karşıya. Örneğin, doğrulama eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. Bazı protokoller çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi yeni mekanizmalar getirse de, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirerek ve optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean:
%90'ın üzerinde bir throughput ve 9.5δ'lik bir beklenen gecikme sağlandı, mesaj karmaşıklığı O(n²).
Gereksiz etkileşimleri ve hesaplama yüklerini ortadan kaldırarak protokolün verimliliğini artırdı.
2PACBIG:
Şu anda mesaj karmaşıklığı O(n³) olan en hızlı Blok Zinciri Konsensüs protokolüdür.
Arızasız tek MVBA çalışma süresi 4δ'dir, bu da gecikmeyi büyük ölçüde azaltmıştır.
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akışkan blokların gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akışkan blok tasarımı önerdiler. Hızlı yol mekanizmasının tanıtılmasıyla, adil zamanlayıcı altında, akışkan blokların karar verme süresi, akışkan olmayan bloklardan bile daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti etmekte ve arızalı süreçlerin davranışlarından etkilenmemektedir.
Nicel Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler aracılığıyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ, iyi durumda (arızasız ve yarı adil zamanlayıcı) ise 6δ'dir. Bununla birlikte, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. Bu nedenle, 2PAClean, aynı iyi durum gecikmesini koruyarak en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincirli sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır; bu, yeni tasarımda gereksiz blok atmalarının ve hesaplama yükünün önlenmesinden kaynaklanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklıkta bir protokol olarak, tek bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Ayrıca, süper hızlı boru hattı blok tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerine ulaşmasını 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 mükemmel bir performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı olan ortamlarda gösterdi. Özellikle, 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ve hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecinin optimizasyonu yoluyla daha düşük gecikme elde etti.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimi ile birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı bloğu tasarımı, gelecekteki Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir throughput ve daha düşük bir gecikme sağlamak.
Gelecek Araştırma Yönleri
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirip optimize ederek gereksiz mesajlaşma ve hesaplama yükünü azaltma.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz ederek, gerçek uygulamalardaki güvenilirliğini sağlamak.
Gerçek Uygulama: Yeni protokolü gerçek blok zinciri sistemlerinde uygulamak ve gerçek ağ ortamındaki performansını doğrulamak.
Bu rapor, mevcut asenkron blok zinciri konsensüs protokollerinin avantaj ve dezavantajlarını detaylı bir şekilde analiz etmekte ve 2PAC ile ultra hızlı akış blokları olmak üzere iki yeni protokol tasarımı önermektedir. Yeni tasarımlar, verimliliği artırma ve gecikmeyi azaltma konusunda belirgin avantajlar sunmakta olup, gelecekteki blok zinciri teknolojisi gelişimi için önemli bir referans sağlamaktadır. Bu yeni protokoller, yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmayıp, aynı zamanda pratik testlerde de olağanüstü performans sergileyerek, etkili ve güvenli blok zinciri konsensüs protokollerinin gerçekleştirilmesi için yeni bir yaklaşım sunmaktadır.
Sürekli araştırma ve optimizasyon sayesinde, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil Konsensüs protokolleri bu teknolojinin gelişimine 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.
Asenkron BFT konsensüsünde yeni bir atılım: 2PAC protokolü blok zinciri performansını önemli ölçüde artırıyor
Blok Zinciri Konsensüs protokolü son gelişmeler araştırma raporu
Bu rapor, Blok Zinciri konsensüs protokolünün gelişim durumunu derinlemesine incelemekte ve asenkron Bizans hata toleranslı durum makinesi çoğaltma (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Şu anda, sMVBA en hızlı asenkron MVBA protokolü olarak kabul edilmektedir ve 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 iyileştirmeleri sergilemektedir.
Blok zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlamak için konsensüs mekanizması aracılığıyla çalışır. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin temelini oluşturur ve performansı doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirliği ve güvenliği üzerinde etki eder. Asenkron Bizans hata toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızalarıyla başa çıkmada benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmanın odak noktası haline gelmiştir.
Model ve Tanım
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç rakipler tarafından kötü niyetle bozulabilir. Bu süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar ve mesaj iletim gecikmeleri rakipler tarafından kontrol edilir. Her süreç, mesajların gerçekliğini ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer ortak-özel anahtar çiftine sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin blok zincirinin durumu üzerinde mutabık kalmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Daha spesifik olarak, her düğüm sürekli olarak yeni işlemleri almakta ve bunları bloklar halinde paketlemekte, bu blokların tüm dürüst düğümlerde mutabık kalmasını sağlamak için konsensüs protokolünü kullanmaktadır. Blok zinciri konsensüs protokolü, aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut asenkron Konsensüs protokolü, protokolün tutarlılığını ve canlılığını tehdit eden çeşitli saldırı türleri ile karşı karşıya. Örneğin, doğrulama eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. Bazı protokoller çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi yeni mekanizmalar getirse de, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirerek ve optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean:
2PACBIG:
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, akışkan blokların gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akışkan blok tasarımı önerdiler. Hızlı yol mekanizmasının tanıtılmasıyla, adil zamanlayıcı altında, akışkan blokların karar verme süresi, akışkan olmayan bloklardan bile daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti etmekte ve arızalı süreçlerin davranışlarından etkilenmemektedir.
Nicel Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler aracılığıyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ, iyi durumda (arızasız ve yarı adil zamanlayıcı) ise 6δ'dir. Bununla birlikte, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ'dir. Bu nedenle, 2PAClean, aynı iyi durum gecikmesini koruyarak en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltmıştır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincirli sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır; bu, yeni tasarımda gereksiz blok atmalarının ve hesaplama yükünün önlenmesinden kaynaklanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklıkta bir protokol olarak, tek bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, mevcut tüm protokollerden daha hızlıdır. Ayrıca, süper hızlı boru hattı blok tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ boru hattı blok karar sürelerine ulaşmasını 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 mükemmel bir performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı olan ortamlarda gösterdi. Özellikle, 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ve hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecinin optimizasyonu yoluyla daha düşük gecikme elde etti.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimi ile birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı bloğu tasarımı, gelecekteki Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir throughput ve daha düşük bir gecikme sağlamak.
Gelecek Araştırma Yönleri
Bu rapor, mevcut asenkron blok zinciri konsensüs protokollerinin avantaj ve dezavantajlarını detaylı bir şekilde analiz etmekte ve 2PAC ile ultra hızlı akış blokları olmak üzere iki yeni protokol tasarımı önermektedir. Yeni tasarımlar, verimliliği artırma ve gecikmeyi azaltma konusunda belirgin avantajlar sunmakta olup, gelecekteki blok zinciri teknolojisi gelişimi için önemli bir referans sağlamaktadır. Bu yeni protokoller, yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmayıp, aynı zamanda pratik testlerde de olağanüstü performans sergileyerek, etkili ve güvenli blok zinciri konsensüs protokollerinin gerçekleştirilmesi için yeni bir yaklaşım sunmaktadır.
Sürekli araştırma ve optimizasyon sayesinde, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil Konsensüs protokolleri bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.