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 temelini oluşturur ve performansı doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirliğini ve güvenliğini etkiler. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) Konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızalarıyla başa çıkmada benzersiz avantajlar sunar, bu nedenle araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Bu rapor, Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim durumunu araştırmakta ve özellikle asenkron Bizans hata toleransı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Şu anda en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır, ancak güvenlik açıkları nedeniyle 9.5δ'lik beklenen gecikmeyi başaramamaktadır. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolü olup, beklenen gecikmesi 10δ'dir. Rapor ayrıca iki yeni protokol tasarımı önermektedir: 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blokları, bu da throughput ve gecikme açısından önemli iyileştirmeleri göstermektedir.
Model ve Tanımlar
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç rakip tarafından kötü niyetle bozulabilir. Bu süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar ve mesajların iletim gecikmesi rakip tarafından kontrol edilir. Her bir sürecin imzalama ve doğrulama için bir adet açık anahtar ve bir adet özel anahtarı vardır; bu, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlar.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde mutabakata varmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Özellikle, her düğüm sürekli olarak yeni işlemleri alır ve bunları bloklara paketler, bu blokların tüm dürüst düğümlerde mutabakata varmasını sağlamak için Konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri Konsensüs protokolü, aşağıdaki birkaç temel gerekliliği karşılamalıdır:
Canlılık (Liveness): Sonsuz yürütmede, belirlenmiş bir sonsuz uzunlukta blok zinciri vardır.
Tutarlılık (Consistency): Eğer iki kararlaştırılmış blok zinciri varsa, bunlardan biri diğerinin ön eki olmalıdır.
P Kalitesi (P-Quality): Kararlaştırılan blok zincirinde, dürüst düğümlerin girdiği işlemlerin oranı en az p olmalıdır.
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolü'nün Zorlukları
Mevcut en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikmesi 9.5δ'dir. Ancak, bu protokolün tutarlılığını ve canlılığını bozan çeşitli saldırı yöntemleri vardır. Örneğin, kontrol sertifikalarının yokluğundan kaynaklanan saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider sertifikası tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. 2-chain VABA, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar getirmiş olmasına rağmen, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirip optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
%90'dan fazla bir throughput ve 9.5δ beklenen gecikme sağlandı, mesaj karmaşıklığı O(n²).
Gereksiz etkileşimleri ve hesaplama yükünü ortadan kaldırarak protokolün verimliliğini artırdı.
2PACBIG：
Şu anda mesaj karmaşıklığı O(n³) olan en hızlı blok zinciri konsensüs protokolüdür.
Kesintisiz bir MVBA çalışma süresi 4δ olup, gecikmeyi büyük ölçüde azaltmaktadır.
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, yeni bir akış kanalı Blok tasarımı önerdiler ve akış kanalı Blok'un gecikmesini önemli ölçüde azalttılar. Hızlı yol mekanizmasının getirilmesiyle, adil zamanlayıcı altında, akış kanalı Blok'un karar verme süresi, hatta non-akış kanalı Blok'tan daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Kuantitatif Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ iken, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ' dir. Bu nedenle, 2PAClean en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltırken aynı iyi durum gecikmesini korumaktadır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincir tabanlı sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır; bu da yeni tasarımda gereksiz blok atma ve hesaplama yükünden kaçınılmasından kaynaklanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığında bir protokol olarak, tek seferdeki MVBA çalışma süresi 4δ'dir ve 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 gerçekleştirmesini sağlayarak protokolün performansını daha da artırmaktadır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar kapsamlı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel bir 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, paralel işlem ve oylama sürecinin optimizasyonu ile daha düşük gecikme elde etti.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliğin sağlanması ve performansın artırılması konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı bloklarının tasarımı, gelecekteki Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani, protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir verim ve daha düşük bir gecikme sağlamaktır.
Gelecek Araştırma Yönleri
Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki birkaç yönü daha fazla keşfedebilir:
Protokol optimizasyonu: Protokol yapısını daha da basitleştirmek ve optimize etmek, gereksiz mesajlaşma ve hesaplama maliyetlerini azaltmak.
Güvenlik Analizi: Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz ederek, 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, işleme kapasitesini artırma ve gecikmeyi azaltma konularında önemli avantajlar göstermekte, gelecekteki blok zinciri teknolojisi gelişimine önemli referanslar sunmaktadır. Bu yeni protokoller, yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmayıp, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek etkili ve güvenli blok zinciri konsensüs protokollerinin gerçekleştirilmesi için yeni bir bakış açısı sağlamaktadır.
Sürekli araştırma ve optimizasyon sayesinde, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil konsensüs protokolü bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.
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.
17 Likes
Reward
17
8
Share
Comment
0/400
GateUser-2fce706c
· 07-15 11:33
Daha önce de dedim, bu 2023'ün en büyük fırsatı. Bir pozisyon girin, neyi bekliyorsunuz?
Asenkron BFT konsensüsünde yeni bir atılım: 2PAC protokolü daha yüksek işlem hacmi ve daha düşük gecikme süresi sağlıyor.
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 temelini oluşturur ve performansı doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirliğini ve güvenliğini etkiler. Asenkron Bizans Hata Toleransı (BFT) Konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızalarıyla başa çıkmada benzersiz avantajlar sunar, bu nedenle araştırmaların odak noktası haline gelmiştir.
Bu rapor, Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim durumunu araştırmakta ve özellikle asenkron Bizans hata toleransı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son ilerlemelerini analiz etmektedir. Şu anda en hızlı asenkron protokol 2-chain VABA'dır, ancak güvenlik açıkları nedeniyle 9.5δ'lik beklenen gecikmeyi başaramamaktadır. Bu nedenle, sMVBA şu anda en hızlı asenkron MVBA protokolü olup, beklenen gecikmesi 10δ'dir. Rapor ayrıca iki yeni protokol tasarımı önermektedir: 2PAC (2 aşamalı asenkron konsensüs) ve süper hızlı boru hattı blokları, bu da throughput ve gecikme açısından önemli iyileştirmeleri göstermektedir.
Model ve Tanımlar
Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç rakip tarafından kötü niyetle bozulabilir. Bu süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar ve mesajların iletim gecikmesi rakip tarafından kontrol edilir. Her bir sürecin imzalama ve doğrulama için bir adet açık anahtar ve bir adet özel anahtarı vardır; bu, mesajların doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlar.
Blok Zinciri Konsensüs
Blok Zinciri Konsensüs protokolü, tüm dürüst düğümlerin Blok Zinciri'nin durumu üzerinde mutabakata varmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Özellikle, her düğüm sürekli olarak yeni işlemleri alır ve bunları bloklara paketler, bu blokların tüm dürüst düğümlerde mutabakata varmasını sağlamak için Konsensüs protokolünü kullanır. Blok Zinciri Konsensüs protokolü, aşağıdaki birkaç temel gerekliliği karşılamalıdır:
Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolü'nün Zorlukları
Mevcut en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA'dır ve beklenen gecikmesi 9.5δ'dir. Ancak, bu protokolün tutarlılığını ve canlılığını bozan çeşitli saldırı yöntemleri vardır. Örneğin, kontrol sertifikalarının yokluğundan kaynaklanan saldırılar, canlılığı engelleyen yükseltme stratejilerini kullanan saldırılar ve lider sertifikası tanımının gevşetilmesinden kaynaklanan tutarlılık saldırıları gibi. 2-chain VABA, çoklu paralel örneklerin eşzamanlı çalışması gibi bazı yeni mekanizmalar getirmiş olmasına rağmen, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramamıştır.
Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)
Mevcut protokollerin analizi temelinde, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdiler. Bu protokol, konsensüs sürecini basitleştirip optimize ederek performansı önemli ölçüde artırmaktadır. Özellikle iki varyantı içermektedir:
2PAClean：
2PACBIG：
Süper Hızlı Akış Hattı Blok
Araştırmacılar, yeni bir akış kanalı Blok tasarımı önerdiler ve akış kanalı Blok'un gecikmesini önemli ölçüde azalttılar. Hızlı yol mekanizmasının getirilmesiyle, adil zamanlayıcı altında, akış kanalı Blok'un karar verme süresi, hatta non-akış kanalı Blok'tan daha kısa olabiliyor. Bu mekanizma, tüm yürütmelerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerin davranışından etkilenmez.
Kuantitatif Sonuç
Teorik analiz ve pratik testler yoluyla, 2PAClean'in en kötü durumda beklenen gecikmesi 9.5δ iken, iyi durumda (arızasız ve yarı adil planlayıcı) 6δ'dir. Buna karşılık, sMVBA'nın beklenen gecikmesi 10δ, iyi durumda ise 6δ' dir. Bu nedenle, 2PAClean en kötü durum gecikmesini 0.5δ azaltırken aynı iyi durum gecikmesini korumaktadır. Ayrıca, 2PAClean'in verimliliği, zincir tabanlı sMVBA'ya göre %80 ila %100 oranında artmıştır; bu da yeni tasarımda gereksiz blok atma ve hesaplama yükünden kaçınılmasından kaynaklanmaktadır.
2PACBIG, O(n³) karmaşıklığında bir protokol olarak, tek seferdeki MVBA çalışma süresi 4δ'dir ve 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 gerçekleştirmesini sağlayarak protokolün performansını daha da artırmaktadır.
Hesaplama Değerlendirmesi
Yeni protokolün performansını doğrulamak için araştırmacılar kapsamlı hesaplama değerlendirmeleri gerçekleştirdi. Sonuçlar, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel bir 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, paralel işlem ve oylama sürecinin optimizasyonu ile daha düşük gecikme elde etti.
Blok Zinciri teknolojisinin sürekli gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenliğin sağlanması ve performansın artırılması konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. 2PAC ve süper hızlı boru hattı bloklarının tasarımı, gelecekteki Blok Zinciri konsensüs protokollerinin gelişim yönünü göstermektedir; yani, protokol yapısını basitleştirerek ve konsensüs sürecini optimize ederek daha yüksek bir verim ve daha düşük bir gecikme sağlamaktır.
Gelecek Araştırma Yönleri
Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki birkaç yönü daha fazla keşfedebilir:
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, işleme kapasitesini artırma ve gecikmeyi azaltma konularında önemli avantajlar göstermekte, gelecekteki blok zinciri teknolojisi gelişimine önemli referanslar sunmaktadır. Bu yeni protokoller, yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmayıp, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek etkili ve güvenli blok zinciri konsensüs protokollerinin gerçekleştirilmesi için yeni bir bakış açısı sağlamaktadır.
Sürekli araştırma ve optimizasyon sayesinde, Blok Zinciri teknolojisi gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynayacak ve yeni nesil konsensüs protokolü bu teknolojinin gelişimine sağlam bir temel sağlayacaktır.