Những tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Công nghệ Blockchain, như một loại công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và 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 độ an toàn của blockchain. Cơ chế nhận thức chung BFT (Toleransi lỗi Byzantine không đồng bộ) 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 trạng phát triển của giao thức nhận thức chung Blockchain, tập trung phân tích những tiến triển mới nhất của giao thức sao chép trạng thái bất thường Byzantine Fault Tolerance (BFT SMR). Giao thức bất thường nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, nhưng do có lỗ hổng, nên độ trễ mong đợi 9.5δ của nó đã không đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất thường nhanh nhất hiện nay, với độ trễ mong đợi là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung bất thường 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh theo dòng, thể hiện sự cải tiến đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống bao gồm n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị đối thủ phá hoại một cách ác ý. Các tiến trình giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ trong việc truyền tải tin nhắn được kiểm soát bởi đối thủ. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác minh, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích khiến 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 phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
Hoạt tính (Liveness): Trong quá trình thực hiện vô hạn, tồn tại một chuỗi Blockchain đã được quyết định vô hạn.
Tính nhất quán (Consistency): Nếu tồn tại hai chuỗi Blockchain đã được quyết định, thì một chuỗi phải là tiền tố của chuỗi kia.
P chất lượng (P-Quality): Trong blockchain 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, chúng tôi phát hiện ra rằng giao thức này tồn tại nhiều phương thức tấn công khác nhau, làm phá hủy tính nhất quán và tính khả dụng của nó. Ví dụ, tấn công do thiếu kiểm tra xác thực, tấn công cản trở tính khả dụng do sử dụng chiến lược nâng cao, và tấn công tính nhất quán do định nghĩa xác thực của người lãnh đạo bị nới lỏng. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, như nhiều phiên bản song song chạy đồng thời, nhưng vẫn chưa giải quyết triệt để 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, chúng tôi 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 cải thiện đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
Đã đạt được +90% thông lượng và độ trễ dự kiến là 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, đã cải thiện hiệu quả của giao thức.
2PACBIG：
Là giao thức nhận thức chung blockchain nhanh nhất với độ phức tạp thông tin hiện tại là O(n³).
Thời gian chạy MVBA một lần không có sự cố là 4δ, giảm thiểu đáng kể độ trễ.
Siêu nhanh dòng chảy Khối
Chúng tôi đã đề xuất một thiết kế khối theo đường ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối theo đường ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, thời gian quyết định của khối theo đường ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không theo đường ống dưới bộ lập lịch công bằng. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường dẫn nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình gặp sự cố.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng của 2PAClean trong trường hợp tồi tệ nhất là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch nửa 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 tồi tệ nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn duy trì độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA theo chuỗi tăng từ 80% đến 100%, chủ yếu nhờ vào việc thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG là một 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 ống siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG đạt được thời gian quyết định khối ống lần lượt là 4δ và 3δ, nâng cao hơn nữa hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác minh hiệu suất của giao thức mới, chúng tôi đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc dưới nhiều điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean đã đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG đạt được độ trễ thấp hơn thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quy trình bỏ phiếu.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đảm bảo an ninh và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối dòng siêu nhanh đã cho thấy hướng phát triển của các giao thức nhận thức chung Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quy trình nhận thức chung, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau:
Giao thức tối ưu: Tiếp tục đơn giản hóa và tối ưu cấu trúc giao thức, giảm thiểu việc truyền tải thông điệp không cần thiết và chi phí tính toán.
Phân tích an ninh: Phân tích sâu về tính an ninh của giao thức mới trong các tình huống tấn công khác nhau, đảm bảo độ tin cậy của nó trong ứng dụng thực tế.
Ứng dụng thực tế: Áp dụng giao thức mới vào hệ thống Blockchain thực tế, xác nhận hiệu suất của nó trong môi trường mạng thực.
Báo cáo này phân tích chi tiết những ưu điểm và nhược điểm của các giao thức nhận thức chung blockchain không đồng bộ hiện tại, và đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC và Khối dòng siêu nhanh. Thiết kế mới thể hiện những lợi thế đáng kể trong việc tăng thông lượng và giảm độ trễ, cung cấp tham khảo quan trọng cho sự phát triển công nghệ blockchain trong tương lai. Những giao thức mới này không chỉ chứng minh tính ưu việt của chúng về lý thuyết, mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội trong các thử nghiệm thực tế, cung cấp những ý tưởng mới cho việc đạt được các giao thức nhận thức chung blockchain hiệu quả và an toàn.
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, và thế hệ giao thức nhận thức chung mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
14 thích
Phần thưởng
14
7
Chia sẻ
Bình luận
0/400
LiquidationWatcher
· 07-31 15:22
啧 Nhận thức chung tốc độ là điểm then chốt
Xem bản gốcTrả lời0
ETHReserveBank
· 07-30 00:25
Nhận thức chung tôi hiểu, chỉ cần tăng tốc!
Xem bản gốcTrả lời0
AirdropHunter007
· 07-28 20:49
Nhận thức chung đã giải quyết xong, bắt tay vào làm rồi.
2PAC giao thức:实现更快更高效的异步 Blockchain Nhận thức chung
Những tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Công nghệ Blockchain, như một loại công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và 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 độ an toàn của blockchain. Cơ chế nhận thức chung BFT (Toleransi lỗi Byzantine không đồng bộ) 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 trạng phát triển của giao thức nhận thức chung Blockchain, tập trung phân tích những tiến triển mới nhất của giao thức sao chép trạng thái bất thường Byzantine Fault Tolerance (BFT SMR). Giao thức bất thường nhanh nhất hiện nay là 2-chain VABA, nhưng do có lỗ hổng, nên độ trễ mong đợi 9.5δ của nó đã không đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất thường nhanh nhất hiện nay, với độ trễ mong đợi là 10δ. Báo cáo cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung bất thường 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh theo dòng, thể hiện sự cải tiến đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Mô hình và định nghĩa
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống bao gồm n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị đối thủ phá hoại một cách ác ý. Các tiến trình giao tiếp với nhau qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ trong việc truyền tải tin nhắn được kiểm soát bởi đối thủ. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác minh, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích khiến 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 phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
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, chúng tôi phát hiện ra rằng giao thức này tồn tại nhiều phương thức tấn công khác nhau, làm phá hủy tính nhất quán và tính khả dụng của nó. Ví dụ, tấn công do thiếu kiểm tra xác thực, tấn công cản trở tính khả dụng do sử dụng chiến lược nâng cao, và tấn công tính nhất quán do định nghĩa xác thực của người lãnh đạo bị nới lỏng. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, như nhiều phiên bản song song chạy đồng thời, nhưng vẫn chưa giải quyết triệt để 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, chúng tôi 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 cải thiện đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
2PACBIG：
Siêu nhanh dòng chảy Khối
Chúng tôi đã đề xuất một thiết kế khối theo đường ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối theo đường ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, thời gian quyết định của khối theo đường ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không theo đường ống dưới bộ lập lịch công bằng. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường dẫn nhanh trong tất cả các thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình gặp sự cố.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng của 2PAClean trong trường hợp tồi tệ nhất là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và bộ lập lịch nửa 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 tồi tệ nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn duy trì độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA theo chuỗi tăng từ 80% đến 100%, chủ yếu nhờ vào việc thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG là một 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 ống siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG đạt được thời gian quyết định khối ống lần lượt là 4δ và 3δ, nâng cao hơn nữa hiệu suất của giao thức.
Đánh giá tính toán
Để xác minh hiệu suất của giao thức mới, chúng tôi đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc dưới nhiều điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean đã đạt được sự cân bằng tốt giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG đạt được độ trễ thấp hơn thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quy trình bỏ phiếu.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đảm bảo an ninh và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối dòng siêu nhanh đã cho thấy hướng phát triển của các giao thức nhận thức chung Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quy trình nhận thức chung, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau:
Giao thức tối ưu: Tiếp tục đơn giản hóa và tối ưu cấu trúc giao thức, giảm thiểu việc truyền tải thông điệp không cần thiết và chi phí tính toán.
Phân tích an ninh: Phân tích sâu về tính an ninh của giao thức mới trong các tình huống tấn công khác nhau, đảm bảo độ tin cậy của nó trong ứng dụng thực tế.
Ứng dụng thực tế: Áp dụng giao thức mới vào hệ thống Blockchain thực tế, xác nhận hiệu suất của nó trong môi trường mạng thực.
Báo cáo này phân tích chi tiết những ưu điểm và nhược điểm của các giao thức nhận thức chung blockchain không đồng bộ hiện tại, và đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC và Khối dòng siêu nhanh. Thiết kế mới thể hiện những lợi thế đáng kể trong việc tăng thông lượng và giảm độ trễ, cung cấp tham khảo quan trọng cho sự phát triển công nghệ blockchain trong tương lai. Những giao thức mới này không chỉ chứng minh tính ưu việt của chúng về lý thuyết, mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội trong các thử nghiệm thực tế, cung cấp những ý tưởng mới cho việc đạt được các giao thức nhận thức chung blockchain hiệu quả và an toàn.
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, và thế hệ giao thức nhận thức chung mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.