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 tính bảo mật của blockchain. Cơ chế nhận thức chung Byzantine bất đồng bộ (BFT) có những lợi thế 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.
Bài viết này khám phá tình hình 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 chịu lỗi Byzantine không đồng bộ (BFT SMR). Giao thức không đồng bộ nhanh nhất hiện nay là sMVBA, với độ trễ dự kiến là 10δ. Bài viết cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung không đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, 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 của việc truyền tin do đối thủ kiểm soát. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích giúp 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 đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
Hoạt tính (Liveness): Trong quá trình thực thi vô hạn, tồn tại một chuỗi blockchain đã được xác định vô hạn.
Tính nhất quán (Consistency): Nếu tồn tại hai blockchain đã được quyết định, thì một trong hai phải là tiền tố của cái còn lại.
Chất lượng P (P-Quality): Trong blockchain đã được xác định, tỷ lệ giao dịch do các nút trung thực nhập vào ít nhất là p.
Thách thức của giao thức nhận thức chung bất đồng bộ hiện tại
Hiện tại, giao thức nhận thức chung bất đồng bộ đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự phá hoại tiềm tàng về tính nhất quán và tính khả thi. Ví dụ, việc thiếu kiểm tra chứng nhận có thể dẫn đến các cuộc tấn công, việc sử dụng các chiến lược nâng cao có thể cản trở tính khả thi, và việc nới lỏng định nghĩa chứng nhận lãnh đạo có thể dẫn đến các cuộc tấn công về tính nhất quán, v.v. Mặc dù một số giao thức đã giới thiệu các cơ chế mới, chẳng hạn 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, các nhà nghiên cứu 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 nâng cao đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
Đạt được +90% thông lượng và độ trễ dự kiến 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, hiệu quả của giao thức đã được cải thiện.
2PACBIG：
Là giao thức nhận thức chung chuỗi khối nhanh nhất với độ phức tạp thông báo hiện tại là O(n³).
Thời gian chạy MVBA một lần không có lỗi là 4δ, giảm thiểu độ trễ một cách đáng kể.
Siêu nhanh dòng chảy khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống. 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 lỗi.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ mong đợi trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean 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 mong đợi của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. Do đó, 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn giữ được độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA chuỗi đã tăng từ 80% đến 100%, chủ yếu là do thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG với 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. Ngoài ra, thiết kế khối theo dòng siêu nhanh giúp s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt thời gian quyết định khối theo dòng 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, các nhà nghiên cứu đã tiến hành đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG thể hiện hiệu suất xuất sắc trong nhiều điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean 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.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu suất. Nghiên cứu trong tương lai có thể tiếp tục khám phá một số hướng sau đây:
Giao thức tối ưu: Tiếp tục đơn giản hóa và tối ưu hóa cấu trúc giao thức, giảm bớt việc truyền tin nhắn và chi phí tính toán không cần thiết.
Phân tích an ninh: Phân tích sâu về tính an toàn của giao thức mới trong các kịch bản tấn công khác nhau, đảm bảo tính đáng tin cậy của nó trong ứng dụng thực tế.
Ứng dụng thực tế: Áp dụng giao thức mới vào các hệ thống Blockchain thực tế, xác minh hiệu suất của nó trong môi trường mạng thực.
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 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.
19 thích
Phần thưởng
19
8
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
MetaverseVagrant
· 07-18 02:01
Lại bắt đầu đua hiệu suất rồi.
Xem bản gốcTrả lời0
AirdropChaser
· 07-17 09:11
Nâng cao gấp k lần phải không, lại nói khoác nữa.
Xem bản gốcTrả lời0
fork_in_the_road
· 07-17 07:48
Ai nghe hiểu cái này vậy?
Xem bản gốcTrả lời0
GateUser-3824aa38
· 07-15 05:57
Giao dịch tiền điện tử就得看Nhận thức chung效率!
Xem bản gốcTrả lời0
DefiEngineerJack
· 07-15 05:53
*thở dài* một 'đột phá' khác mà vẫn không thể đánh bại các rollups L2 được tối ưu hóa đúng cách...
Xem bản gốcTrả lời0
AlwaysMissingTops
· 07-15 05:45
Lại đang chơi cái bẫy này, cực khổ mà không được việc.
Xem bản gốcTrả lời0
Layer3Dreamer
· 07-15 05:45
nói một cách lý thuyết, tính chất đệ quy của các trạng thái chuyển tiếp của 2PAC là một thiên tài thuần túy...
Xem bản gốcTrả lời0
LiquidatorFlash
· 07-15 05:43
Quá nguy hiểm, TPS tăng 80% mà vẫn dám làm như vậy.
Giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ mới thúc đẩy sự đột phá hiệu suất Blockchain
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 tính bảo mật của blockchain. Cơ chế nhận thức chung Byzantine bất đồng bộ (BFT) có những lợi thế 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.
Bài viết này khám phá tình hình 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 chịu lỗi Byzantine không đồng bộ (BFT SMR). Giao thức không đồng bộ nhanh nhất hiện nay là sMVBA, với độ trễ dự kiến là 10δ. Bài viết cũng đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung không đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, 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 của việc truyền tin do đối thủ kiểm soát. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư để ký và xác thực, đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của tin nhắn.
Blockchain Nhận thức chung
Giao thức nhận thức chung Blockchain nhằm mục đích giúp 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 đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
Thách thức của giao thức nhận thức chung bất đồng bộ hiện tại
Hiện tại, giao thức nhận thức chung bất đồng bộ đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự phá hoại tiềm tàng về tính nhất quán và tính khả thi. Ví dụ, việc thiếu kiểm tra chứng nhận có thể dẫn đến các cuộc tấn công, việc sử dụng các chiến lược nâng cao có thể cản trở tính khả thi, và việc nới lỏng định nghĩa chứng nhận lãnh đạo có thể dẫn đến các cuộc tấn công về tính nhất quán, v.v. Mặc dù một số giao thức đã giới thiệu các cơ chế mới, chẳng hạn 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, các nhà nghiên cứu 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 nâng cao đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
2PACBIG：
Siêu nhanh dòng chảy khối
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống. 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 lỗi.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ mong đợi trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean 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 mong đợi của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. Do đó, 2PAClean đã giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất xuống 0.5δ trong khi vẫn giữ được độ trễ trong trường hợp tốt giống nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA chuỗi đã tăng từ 80% đến 100%, chủ yếu là do thiết kế mới đã tránh được việc loại bỏ khối không cần thiết và chi phí tính toán.
2PACBIG với 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. Ngoài ra, thiết kế khối theo dòng siêu nhanh giúp s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt thời gian quyết định khối theo dòng 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, các nhà nghiên cứu đã tiến hành đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG thể hiện hiệu suất xuất sắc trong nhiều điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. Cụ thể, 2PAClean 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.
Hướng nghiên cứu trong tương lai
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ Blockchain, giao thức nhận thức chung BFT bất đồng bộ sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu suất. Nghiên cứu trong tương lai có thể tiếp tục khám phá một số hướng sau đây:
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 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.