新协议2PAC和超快速流水线区块提升区块链共识效率

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区块链共识协议的最新进展与应用

报告摘要

本报告深入探讨了区块链共识协议的发展现状,重点分析了异步拜占庭容错状态机复制(BFT SMR)协议的最新进展。目前,sMVBA被认为是最快的异步MVBA协议,预期延迟为10δ。报告还介绍了两种创新的协议设计:2PAC(2阶段异步共识)和超快速流水线区块,这些新设计在吞吐量和延迟方面都展现出显著的改进。

行业研究报告:区块链共识协议的最新进展与应用--币界网深度报道

区块链共识机制概述

区块链技术作为去中心化的分布式账本技术,通过共识机制确保数据的完整性和一致性。共识机制是区块链系统的核心,直接影响其可扩展性和安全性。异步拜占庭容错(BFT)共识机制在应对网络延迟和部分节点失效方面具有独特优势,因此成为研究重点。

模型与定义

在异步BFT模型中,系统由n = 3f + 1个进程组成,其中f个进程可能被恶意破坏。这些进程通过异步通道相互通信,消息传递延迟由对手控制。每个进程拥有一对公私钥用于签名和验证,确保消息的真实性和完整性。

区块链共识要求

区块链共识协议需要满足以下基本要求:

  1. 活性:在无限执行中,存在一条无限长的已决定区块链。
  2. 一致性:如果存在两条已决定区块链,则其中一条必须是另一条的前缀。
  3. P质量:在已决定区块链中,由诚实节点输入的交易占比至少为p。

当前异步共识协议的挑战

尽管一些协议引入了新机制,如多平行实例并行运行,但仍存在诸如缺乏检查认证、利用提升策略阻碍活性、以及放宽领导者认证定义等问题,这些问题可能导致一致性和活性的破坏。

新协议设计:2PAC(2阶段异步共识)

基于对现有协议的分析,研究者提出了2PAC协议,包括两个变种:

  1. 2PAClean:

    • 实现了+90%的吞吐量和9.5δ的预期延迟,消息复杂度为O(n²)。
    • 通过消除不必要的交互和计算开销,提高了协议效率。
  2. 2PACBIG:

    • 是目前消息复杂度为O(n³)的最快区块链共识协议。
    • 无故障的单次MVBA运行时间为4δ,显著降低了延迟。

超快速流水线区块

研究者提出了一种新的流水线区块设计,通过引入快速路径机制,显著减少了流水线区块的延迟。在公平调度器下,流水线区块的决策时间甚至可能小于非流水线区块。

量化结果

通过理论分析和实际测试,2PAClean在最坏情况下的预期延迟为9.5δ,良好情况下为6δ。相比之下,sMVBA的预期延迟为10δ,良好情况下为6δ。2PAClean的吞吐量相比链式sMVBA提高了80%至100%。

2PACBIG的单次MVBA运行时间为4δ,比现有协议更快。超快速流水线区块设计使得s2PAClean和s2PACBIG分别实现了4δ和3δ的流水线区块决策时间。

计算评估

广泛的计算评估显示,2PAClean和2PACBIG在各种网络条件下都表现出优异的性能,特别是在高延迟和高故障率的环境中。2PAClean在消息传递延迟和计算复杂度之间实现了良好平衡,而2PACBIG则通过并行化和优化投票过程,实现了更低的延迟。

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未来研究方向

  1. 协议优化:进一步简化和优化协议结构,减少不必要的消息传递和计算开销。
  2. 安全性分析:深入分析新协议在各种攻击场景下的安全性,确保其在实际应用中的可靠性。
  3. 实际应用:将新协议应用于实际的区块链系统中,验证其在真实网络环境中的性能。

结论

本报告详细分析了当前异步区块链共识协议的优缺点,并提出了两种新的协议设计:2PAC和超快速流水线区块。这些新设计在提高吞吐量和减少延迟方面表现出显著优势,为未来的区块链技术发展提供了重要参考。通过不断的研究和优化,区块链技术有望在未来的数字经济中发挥更加重要的作用,而新一代的共识协议将为这一技术的发展提供坚实的基础。

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评论
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SellTheBouncevip
· 07-08 12:16
写来写去还是跑不了人性的弱点
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bridge_anxietyvip
· 07-07 15:03
就离谱 tps又涨了
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空投资深收割机vip
· 07-06 15:34
吞吐量有啥用 还不给糖吃
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买顶卖底王vip
· 07-06 03:56
又是飞一样的区块速度
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币圈鸡汤哥vip
· 07-06 03:55
这波可以冲?
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分叉小王子vip
· 07-06 03:55
流水线才是真理
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FlatlineTradervip
· 07-06 03:55
2pac也来炒币了?
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RugPull Therapistvip
· 07-06 03:49
这速度牛逼了
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pumpamentalistvip
· 07-06 03:41
溜到飞起啊
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