Blok Zinciri Konsensüs protokolünün son gelişmeleri ve uygulamaları
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlamak için Konsensüs mekanizmasını kullanır. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin çekirdeğidir ve performansı doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirliğini ve güvenliğini etkiler. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkmada benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmanın odak noktası olmuştur.
Bu rapor, Blok Zinciri Konsensüs protokolünün gelişim durumunu incelemekte ve asenkron Bizans hata toleranslı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Mevcut en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır, ancak güvenlik açıkları nedeniyle 9.5δ'lik beklenen gecikmeyi gerçekleştirememektedir. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolüdür ve beklenen gecikmesi 10δ'dir. Rapor ayrıca, throughput ve gecikme açısından önemli iyileştirmeleri gösteren iki yeni protokol tasarımı önermektedir: 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blok.
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 iletimindeki gecikme rakipler tarafından kontrol edilir. Her süreç, mesajların gerçekliğini ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer kamu-özel anahtar çiftine sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin blok zincirinin durumu üzerinde anlaşmaya varmasını sağlamayı amaçlar. Özellikle, her düğüm sürekli olarak yeni işlemler alır ve bunları bloklar haline paketler, bu blokların tüm dürüst düğümlerde konsensüse ulaşmasını sağlamak için konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri Konsensüs protokolü aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Canlılık (Liveness): Sonsuz yürütme içinde, belirlenmiş bir sonsuz uzunlukta Blok Zinciri vardır.
Tutarlılık (Consistency): Eğer iki tane kararlaştırılmış blok zinciri varsa, bunlardan biri diğerinin ön eki olmalıdır.
P Kalitesi (P-Quality): Karar verilmiş Blok Zinciri içinde, dürüst düğümlerin girdiği işlemlerin oranı en az p olmalıdır.
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikmesi 9.5δ'dir. Ancak, bu protokolün tutarlılığını ve canlılığını bozacak çeşitli saldırı türleri olduğunu keşfettik. Örneğin, doğrulama kontrolünün eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerinin kullanıldığı saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. 2-chain VABA, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar getirmiş olsa da, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, 2PAC protokolünü öneriyoruz. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirerek ve optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
%90'dan fazla bir verimlilik ve 9.5δ'lik bir beklenen gecikme sağlandı, mesaj karmaşıklığı O(n²).
Gereksiz etkileşimleri ve hesaplama maliyetlerini ortadan kaldırarak protokolün verimliliğini artırdı.
2PACBIG：
Şu anda mesaj karmaşıklığı O(n³) olan en hızlı blok zinciri konsensüs protokolüdür.
Hatasız bir kez MVBA çalışma süresi 4δ'dir, bu da gecikmeyi büyük ölçüde azaltmıştır.
Süper Hızlı Akış Bloku
Yeni bir akış hattı blok tasarımı öneriyoruz, bu da akış hattı bloklarının gecikmesini önemli ölçüde azaltıyor. Hızlı yol mekanizmasını tanıtarak, adil zamanlayıcı altında, akış hattı bloklarının karar verme süresi hatta sıralı olmayan bloklardan bile daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Niceliksel Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 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, zincirleme sMVBA'ya göre %80 ile %100 arasında artmıştır, bu da esasen yeni tasarımda gereksiz blok atıklarının ve hesaplama yüklerinin önlenmesinden kaynaklanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığına sahip bir protokol olarak, tek bir MVBA çalıştırma 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 gerçekleştirmesine olanak tanıyarak protokolün performansını daha da artırmaktadır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için kapsamlı bir hesaplama değerlendirmesi yaptık. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı ortamlarında gösterdi. Özellikle, 2PAClean mesaj iletim gecikmesi ile hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecini optimize ederek daha düşük gecikme süresi elde etti.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma açısından giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı blok tasarımı, gelecekteki Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir iş hacmi ve daha düşük gecikme sağlamaktır.
Gelecek Araştırma Yönleri
Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki birkaç yönü daha fazla keşfedebilir:
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirin ve optimize edin, gereksiz mesajlaşma ve hesaplama maliyetlerini azaltın.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz etmek, gerçek uygulamalardaki güvenilirliğini sağlamak.
Gerçek Uygulama: Yeni protokolü gerçek blok zinciri sistemlerinde uygulamak, gerçek ağ ortamındaki performansını doğrulamak.
Bu rapor, mevcut asenkron blok zinciri konsensüs protokollerinin avantajlarını ve dezavantajlarını detaylı bir şekilde analiz etmekte ve 2PAC ile süper hızlı boru hattı blokları olmak üzere iki yeni protokol tasarımı önermektedir. Yeni tasarımlar, verimliliği artırma ve gecikmeyi azaltma konularında dikkate değer avantajlar göstermekte, 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 bakış açısı sunmaktadır.
Sürekli araştırma ve optimizasyon sayesinde, Blok Zinciri teknolojisinin gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacağına ve yeni nesil konsensüs protokolünün bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacağına inanmak için sebeplerimiz var.
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.
14 Likes
Reward
14
7
Share
Comment
0/400
LiquidationWatcher
· 07-31 15:22
Zek Konsensüs hızı kritik bir noktadır
View OriginalReply0
ETHReserveBank
· 07-30 00:25
Konsensüs anlıyorum, hızlandırmalıyız!
View OriginalReply0
AirdropHunter007
· 07-28 20:49
Konsensüs çözüldü, çalışmaya başlandı.
View OriginalReply0
GateUser-1a2ed0b9
· 07-28 20:39
Konsensüs protokolü de bu kadar güçlü mü?
View OriginalReply0
CryptoAdventurer
· 07-28 20:37
Sarmak işin bitiyor, ne kadar sararsan o kadar ucuz.
2PAC protokolü: Daha hızlı ve verimli asenkron blok zinciri konsensüsü sağlamak
Blok Zinciri Konsensüs protokolünün son gelişmeleri ve uygulamaları
Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz bir dağıtık defter teknolojisi olarak, verilerin bütünlüğünü ve tutarlılığını sağlamak için Konsensüs mekanizmasını kullanır. Konsensüs mekanizması, blok zinciri sisteminin çekirdeğidir ve performansı doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirliğini ve güvenliğini etkiler. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızaları ile başa çıkmada benzersiz avantajlara sahiptir, bu nedenle araştırmanın odak noktası olmuştur.
Bu rapor, Blok Zinciri Konsensüs protokolünün gelişim durumunu incelemekte ve asenkron Bizans hata toleranslı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Mevcut en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır, ancak güvenlik açıkları nedeniyle 9.5δ'lik beklenen gecikmeyi gerçekleştirememektedir. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolüdür ve beklenen gecikmesi 10δ'dir. Rapor ayrıca, throughput ve gecikme açısından önemli iyileştirmeleri gösteren iki yeni protokol tasarımı önermektedir: 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blok.
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 iletimindeki gecikme rakipler tarafından kontrol edilir. Her süreç, mesajların gerçekliğini ve bütünlüğünü sağlamak için imzalama ve doğrulama amacıyla birer kamu-özel anahtar çiftine sahiptir.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin blok zincirinin durumu üzerinde anlaşmaya varmasını sağlamayı amaçlar. Özellikle, her düğüm sürekli olarak yeni işlemler alır ve bunları bloklar haline paketler, bu blokların tüm dürüst düğümlerde konsensüse ulaşmasını sağlamak için konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri Konsensüs protokolü aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolünün Zorlukları
Mevcut en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikmesi 9.5δ'dir. Ancak, bu protokolün tutarlılığını ve canlılığını bozacak çeşitli saldırı türleri olduğunu keşfettik. Örneğin, doğrulama kontrolünün eksikliğinden kaynaklanan saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerinin kullanıldığı saldırılar ve lider doğrulama tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. 2-chain VABA, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar getirmiş olsa da, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, 2PAC protokolünü öneriyoruz. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirerek ve optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
2PACBIG：
Süper Hızlı Akış Bloku
Yeni bir akış hattı blok tasarımı öneriyoruz, bu da akış hattı bloklarının gecikmesini önemli ölçüde azaltıyor. Hızlı yol mekanizmasını tanıtarak, adil zamanlayıcı altında, akış hattı bloklarının karar verme süresi hatta sıralı olmayan bloklardan bile daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Niceliksel Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 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, zincirleme sMVBA'ya göre %80 ile %100 arasında artmıştır, bu da esasen yeni tasarımda gereksiz blok atıklarının ve hesaplama yüklerinin önlenmesinden kaynaklanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığına sahip bir protokol olarak, tek bir MVBA çalıştırma 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 gerçekleştirmesine olanak tanıyarak protokolün performansını daha da artırmaktadır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için kapsamlı bir hesaplama değerlendirmesi yaptık. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı ortamlarında gösterdi. Özellikle, 2PAClean mesaj iletim gecikmesi ile hesaplama karmaşıklığı arasında iyi bir denge sağlarken, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecini optimize ederek daha düşük gecikme süresi elde etti.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliği sağlama ve performansı artırma açısından giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı blok tasarımı, gelecekteki Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir iş hacmi ve daha düşük gecikme sağlamaktır.
Gelecek Araştırma Yönleri
Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki birkaç yönü daha fazla keşfedebilir:
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirin ve optimize edin, gereksiz mesajlaşma ve hesaplama maliyetlerini azaltın.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz etmek, gerçek uygulamalardaki güvenilirliğini sağlamak.
Gerçek Uygulama: Yeni protokolü gerçek blok zinciri sistemlerinde uygulamak, gerçek ağ ortamındaki performansını doğrulamak.
Bu rapor, mevcut asenkron blok zinciri konsensüs protokollerinin avantajlarını ve dezavantajlarını detaylı bir şekilde analiz etmekte ve 2PAC ile süper hızlı boru hattı blokları olmak üzere iki yeni protokol tasarımı önermektedir. Yeni tasarımlar, verimliliği artırma ve gecikmeyi azaltma konularında dikkate değer avantajlar göstermekte, 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 bakış açısı sunmaktadır.
Sürekli araştırma ve optimizasyon sayesinde, Blok Zinciri teknolojisinin gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacağına ve yeni nesil konsensüs protokolünün bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacağına inanmak için sebeplerimiz var.