Останні досягнення та застосування консенсусних протоколів блокчейну

Технологія блокчейн, як представник децентралізованої розподіленої технології реєстрації, має в своїй основі механізм консенсусу. Механізм консенсусу безпосередньо впливає на масштабованість і безпеку системи блокчейн. У цій статті буде розглянуто сучасний стан розвитку консенсусних протоколів блокчейн, зокрема, буде приділено увагу останнім досягненням протоколу асинхронного байєзантинського відмовостійкого станового машинного копіювання (BFT SMR).

Поточний огляд асинхронних протоколів консенсусу

На даний момент sMVBA є найшвидшим асинхронним протоколом MVBA з очікуваною затримкою 10δ. Хоча 2-chain VABA стверджував, що досягнув очікуваної затримки 9,5δ, його фактична продуктивність ставиться під сумнів через наявність різних вразливостей безпеки. Ці вразливості включають відсутність перевірки автентифікації, використання стратегій підвищення, що заважають активності, а також атаки на узгодженість, викликані послабленням визначення автентифікації лідера.

Новий дизайн протоколу

2PAC (2 етап асинхронного консенсусу )

Для вирішення проблем існуючих протоколів дослідники запропонували протокол 2PAC, який включає два варіанти:

1. 2PAClean:

   • Досягнення +90% пропускної здатності та 9.5δ очікуваної затримки
   • Складність повідомлення становить O(n²)
   • Підвищення ефективності шляхом оптимізації процесів
2. 2. ПАКБІГ:
   • Наразі найбільш швидкий блокчейн консенсусний протокол у складності повідомлень O(n³)
   • Час одноразового виконання MVBA становить лише 4δ за відсутності збоїв.

Супер швидка лінія блоків

Дослідники також запропонували новий дизайн конвеєрних блоків, який значно зменшує затримку конвеєрних блоків. Цей механізм вводить швидкий шлях, при справедливому плануванні час прийняття рішень для конвеєрних блоків може бути навіть меншим, ніж для не конвеєрних блоків. Цей дизайн гарантує затримку швидкого шляху у всіх виконаннях і не підлягає впливу збоїв процесу.

Оцінка продуктивності

Теоретичний аналіз і практичні випробування показують:

• 2PAClean у найгіршому випадку очікувана затримка становить 9,5δ, у хорошому випадку (без збоїв та напівсправедливий планувальник) — 6δ
• 2PAClean пропускна здатність вища на 80%-100% в порівнянні з ланцюговим sMVBA
• Час виконання одного MVBA 2PACBIG становить 4δ, що краще за всі існуючі протоколи
• s2PAClean та s2PACBIG відповідно реалізують 4δ та 3δ часи прийняття рішень у конвеєрних блоках.

Майбутні дослідницькі напрямки

1. Оптимізація протоколу: подальше спрощення структури, зменшення непотрібної передачі повідомлень та обчислювальних витрат
2. Аналіз безпеки: глибоке дослідження роботи нового протоколу в різних сценаріях атак
3. Реальне застосування: впровадження нового протоколу в реальні блокчейн-системи для перевірки продуктивності в умовах справжнього мережевого середовища

Висновок

Дизайн нового покоління консенсусного протоколу значно підвищив пропускну здатність і затримку в системах блокчейн. Ці досягнення заклали основу для більшої ролі технології блокчейн у майбутній цифровій економіці. З поглибленням досліджень і оптимізацією технологій, у нас є підстави вірити, що блокчейн знайде більш широке застосування в різних галузях, сприяючи швидкому розвитку цифрової економіки.