Últimos avances y aplicaciones del protocolo de consenso de la cadena de bloques
Resumen del informe
Este informe explora en profundidad el estado actual del desarrollo de los protocolos de consenso de la cadena de bloques, centrándose en el análisis de los últimos avances en el protocolo de replicación de máquinas de estado tolerante a fallos bizantinos asíncronos (BFT SMR). Actualmente, sMVBA se considera el protocolo asíncrono MVBA más rápido, con una latencia esperada de 10δ. El informe también presenta dos diseños de protocolo innovadores: 2PAC (consenso asíncrono de 2 fases) y bloques de tuberías ultrarrápidas, que muestran mejoras significativas en términos de capacidad de procesamiento y latencia.
Resumen del mecanismo de consenso de la cadena de bloques
La tecnología de cadena de bloques, como una tecnología de libro mayor distribuido y descentralizado, asegura la integridad y consistencia de los datos a través de un mecanismo de consenso. El mecanismo de consenso es el núcleo de los sistemas de cadena de bloques, afectando directamente su escalabilidad y seguridad. El mecanismo de consenso de tolerancia a fallos bizantinos asíncrono (BFT) tiene ventajas únicas en el manejo de la latencia de la red y la falla de nodos parciales, por lo que se ha convertido en un foco de investigación.
Modelo y definición
En el modelo BFT asincrónico, el sistema está compuesto por n = 3f + 1 procesos, donde f procesos pueden ser maliciosamente comprometidos. Estos procesos se comunican entre sí a través de canales asincrónicos, y la latencia del mensaje 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 del mensaje.
Requisitos de consenso de la cadena de bloques
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
A pesar de que algunos protocolos han introducido nuevos mecanismos, como la ejecución paralela de múltiples instancias, todavía existen problemas como la falta de verificación de autenticación, el uso de estrategias de mejora que obstaculizan la actividad, y la relajación de la definición de autenticación del líder, que pueden llevar a la destrucción de la consistencia y la actividad.
Nuevo diseño de protocolo: 2PAC (consenso asíncrono en 2 etapas)
Basado en el análisis de los protocolos existentes, los investigadores propusieron el protocolo 2PAC, que incluye dos variantes:
2PAClean:
Se logró más del 90% de rendimiento y una latencia esperada de 9.5δ, la complejidad del mensaje es O(n²).
Se mejoró la eficiencia del protocolo al eliminar interacciones y costos computacionales 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 significativamente la latencia.
Ultra rápida línea de bloques
Los investigadores han propuesto un nuevo diseño de bloque en línea, que, al introducir un mecanismo de ruta rápida, reduce significativamente la latencia de los bloques en línea. Con un programador justo, el tiempo de decisión de los bloques en línea puede ser incluso menor que el de los bloques no en línea.
Resultados cuantitativos
A través del análisis teórico y pruebas prácticas, el retraso esperado de 2PAClean en el peor de los casos es de 9.5δ, mientras que en el mejor de los casos es de 6δ. En comparación, el retraso esperado de sMVBA es de 10δ, y en el mejor de los casos es de 6δ. El rendimiento de 2PAClean mejora entre un 80% y un 100% en comparación con el sMVBA en cadena.
El tiempo de ejecución de una sola MVBA de 2PACBIG es de 4δ, más rápido que el protocolo existente. El diseño de bloque de línea de flujo ultrarrápido permite que s2PAClean y s2PACBIG logren tiempos de decisión de bloque de línea de flujo de 4δ y 3δ respectivamente.
Evaluación de cálculo
Evaluaciones de cálculo extensas muestran que 2PAClean y 2PACBIG exhiben un rendimiento excepcional en diversas condiciones de red, especialmente en entornos de alta latencia y alta tasa de fallos. 2PAClean logra un buen equilibrio entre la latencia de mensajería y la complejidad computacional, mientras que 2PACBIG logra una menor latencia mediante la paralelización y optimización del proceso de votación.
Direcciones de investigación futuras
Optimización del protocolo: simplificar y optimizar aún más la estructura del protocolo, reduciendo la comunicación innecesaria y los costos de cálculo.
Análisis de seguridad: analizar en profundidad la seguridad del nuevo protocolo en diversos escenarios de ataque, asegurando su fiabilidad en aplicaciones prácticas.
Aplicación práctica: aplicar el nuevo protocolo en sistemas de cadena de bloques reales, verificando su rendimiento en un entorno de red real.
Conclusión
Este informe analiza en detalle las ventajas y desventajas de los actuales protocolos de consenso asíncrono de cadena de bloques y presenta dos nuevos diseños de protocolo: 2PAC y Bloque de canalización ultrarrápida. Estos nuevos diseños muestran ventajas significativas 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. A través de una investigación y optimización continuas, se espera que la tecnología de cadena de bloques desempeñe un papel aún más importante en la futura economía digital, y la nueva generación de protocolos de consenso proporcionará una base sólida para el desarrollo de esta tecnología.
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SellTheBounce
· 07-08 12:16
Escribir y escribir no puede escapar de las debilidades humanas.
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bridge_anxiety
· 07-07 15:03
¡Es ridículo! TPS ha vuelto a subir.
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AirdropHarvester
· 07-06 15:34
¿Para qué sirve el rendimiento si no dan dulces?
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TopBuyerBottomSeller
· 07-06 03:56
Otra vez la velocidad de bloques como volar
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CryptoMotivator
· 07-06 03:55
¿Se puede empujar esta ola?
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ForkPrince
· 07-06 03:55
La línea de montaje es la verdad
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FlatlineTrader
· 07-06 03:55
¿2pac también viene a comerciar con criptomonedas?
El nuevo protocolo 2PAC y la línea de bloques ultra rápida mejoran la eficiencia del consenso de la cadena de bloques.
Últimos avances y aplicaciones del protocolo de consenso de la cadena de bloques
Resumen del informe
Este informe explora en profundidad el estado actual del desarrollo de los protocolos de consenso de la cadena de bloques, centrándose en el análisis de los últimos avances en el protocolo de replicación de máquinas de estado tolerante a fallos bizantinos asíncronos (BFT SMR). Actualmente, sMVBA se considera el protocolo asíncrono MVBA más rápido, con una latencia esperada de 10δ. El informe también presenta dos diseños de protocolo innovadores: 2PAC (consenso asíncrono de 2 fases) y bloques de tuberías ultrarrápidas, que muestran mejoras significativas en términos de capacidad de procesamiento y latencia.
Resumen del mecanismo de consenso de la cadena de bloques
La tecnología de cadena de bloques, como una tecnología de libro mayor distribuido y descentralizado, asegura la integridad y consistencia de los datos a través de un mecanismo de consenso. El mecanismo de consenso es el núcleo de los sistemas de cadena de bloques, afectando directamente su escalabilidad y seguridad. El mecanismo de consenso de tolerancia a fallos bizantinos asíncrono (BFT) tiene ventajas únicas en el manejo de la latencia de la red y la falla de nodos parciales, por lo que se ha convertido en un foco de investigación.
Modelo y definición
En el modelo BFT asincrónico, el sistema está compuesto por n = 3f + 1 procesos, donde f procesos pueden ser maliciosamente comprometidos. Estos procesos se comunican entre sí a través de canales asincrónicos, y la latencia del mensaje 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 del mensaje.
Requisitos de consenso de la cadena de bloques
El protocolo de consenso de la cadena de bloques debe cumplir con los siguientes requisitos básicos:
Desafíos actuales del protocolo de consenso asíncrono
A pesar de que algunos protocolos han introducido nuevos mecanismos, como la ejecución paralela de múltiples instancias, todavía existen problemas como la falta de verificación de autenticación, el uso de estrategias de mejora que obstaculizan la actividad, y la relajación de la definición de autenticación del líder, que pueden llevar a la destrucción de la consistencia y la actividad.
Nuevo diseño de protocolo: 2PAC (consenso asíncrono en 2 etapas)
Basado en el análisis de los protocolos existentes, los investigadores propusieron el protocolo 2PAC, que incluye dos variantes:
2PAClean:
2PACBIG：
Ultra rápida línea de bloques
Los investigadores han propuesto un nuevo diseño de bloque en línea, que, al introducir un mecanismo de ruta rápida, reduce significativamente la latencia de los bloques en línea. Con un programador justo, el tiempo de decisión de los bloques en línea puede ser incluso menor que el de los bloques no en línea.
Resultados cuantitativos
A través del análisis teórico y pruebas prácticas, el retraso esperado de 2PAClean en el peor de los casos es de 9.5δ, mientras que en el mejor de los casos es de 6δ. En comparación, el retraso esperado de sMVBA es de 10δ, y en el mejor de los casos es de 6δ. El rendimiento de 2PAClean mejora entre un 80% y un 100% en comparación con el sMVBA en cadena.
El tiempo de ejecución de una sola MVBA de 2PACBIG es de 4δ, más rápido que el protocolo existente. El diseño de bloque de línea de flujo ultrarrápido permite que s2PAClean y s2PACBIG logren tiempos de decisión de bloque de línea de flujo de 4δ y 3δ respectivamente.
Evaluación de cálculo
Evaluaciones de cálculo extensas muestran que 2PAClean y 2PACBIG exhiben un rendimiento excepcional en diversas condiciones de red, especialmente en entornos de alta latencia y alta tasa de fallos. 2PAClean logra un buen equilibrio entre la latencia de mensajería y la complejidad computacional, mientras que 2PACBIG logra una menor latencia mediante la paralelización y optimización del proceso de votación.
Direcciones de investigación futuras
Conclusión
Este informe analiza en detalle las ventajas y desventajas de los actuales protocolos de consenso asíncrono de cadena de bloques y presenta dos nuevos diseños de protocolo: 2PAC y Bloque de canalización ultrarrápida. Estos nuevos diseños muestran ventajas significativas 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. A través de una investigación y optimización continuas, se espera que la tecnología de cadena de bloques desempeñe un papel aún más importante en la futura economía digital, y la nueva generación de protocolos de consenso proporcionará una base sólida para el desarrollo de esta tecnología.