Kemajuan dan Aplikasi Terbaru Protokol Konsensus Blockchain
Teknologi blockchain sebagai teknologi buku besar terdistribusi yang terdesentralisasi, memastikan integritas dan konsistensi data melalui mekanisme konsensus. Mekanisme konsensus adalah inti dari sistem blockchain, dan kinerjanya secara langsung mempengaruhi skalabilitas dan keamanan blockchain. Mekanisme konsensus Byzantine Fault Tolerance (BFT) memiliki keunggulan unik dalam menangani latensi jaringan dan kegagalan sebagian node, sehingga menjadi fokus penelitian.
Artikel ini membahas perkembangan terkini dari protokol konsensus blockchain, dengan fokus pada analisis kemajuan terbaru dari protokol replikasi mesin status toleran kesalahan Bizantium asinkron (BFT SMR). Protokol asinkron tercepat saat ini adalah 2-chain VABA, tetapi karena adanya celah, ekspektasi latensi 9.5δ tidak dapat tercapai. Oleh karena itu, sMVBA menjadi protokol MVBA asinkron tercepat saat ini, dengan ekspektasi latensi sebesar 10δ. Artikel ini juga memperkenalkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC (konsensus asinkron dua fase) dan blok pipeline super cepat, yang menunjukkan perbaikan signifikan dalam hal throughput dan latensi.
Model dan Definisi
Dalam model BFT asinkron, sistem terdiri dari n = 3f + 1 proses, di mana f proses mungkin dirusak secara jahat. Proses-proses ini saling berkomunikasi melalui saluran asinkron, dan keterlambatan pengiriman pesan tidak dapat dikendalikan. Setiap proses memiliki sepasang kunci publik dan privat untuk tanda tangan dan verifikasi, memastikan keaslian dan integritas pesan.
Konsensus Blockchain
Protokol konsensus blockchain bertujuan untuk membuat semua node yang jujur mencapai kesepakatan tentang status blockchain. Setiap node terus menerima transaksi baru dan mengemasnya menjadi blok, memastikan bahwa blok-blok ini mencapai kesepakatan di semua node yang jujur melalui protokol konsensus. Protokol konsensus blockchain perlu memenuhi persyaratan dasar berikut:
Aktivitas: Dalam eksekusi tanpa batas, terdapat sebuah blockchain yang telah ditentukan dan tidak terbatas.
Konsistensi: Jika ada dua blockchain yang telah diputuskan, maka salah satu dari keduanya harus menjadi prefiks dari yang lain.
P kualitas: Dalam blockchain yang telah ditentukan, proporsi transaksi yang dimasukkan oleh node yang jujur setidaknya adalah p.
Tantangan Protokol Konsensus Asinkron Saat Ini
Meskipun VABA 2-chain diharapkan mengalami penundaan sebesar 9.5δ, terdapat berbagai cara serangan yang merusak konsistensi dan aktivitasnya. Misalnya, serangan yang disebabkan oleh kurangnya pemeriksaan otentikasi, serangan yang menghalangi aktivitas dengan memanfaatkan strategi peningkatan, serta serangan konsistensi akibat pelonggaran definisi otentikasi pemimpin. Meskipun beberapa mekanisme baru telah diperkenalkan, seperti menjalankan beberapa instansi paralel secara bersamaan, masalah ini masih belum sepenuhnya teratasi.
Berdasarkan analisis terhadap protokol yang ada, para peneliti mengusulkan protokol 2PAC. Protokol ini secara signifikan meningkatkan kinerja dengan menyederhanakan dan mengoptimalkan proses konsensus. Ini termasuk dua varian:
2PAClean：
Mencapai lebih dari 90% throughput dan 9.5δ latensi yang diharapkan, kompleksitas pesan adalah O(n²).
Meningkatkan efisiensi protokol dengan menghilangkan interaksi dan biaya perhitungan yang tidak perlu.
2PACBIG：
Merupakan protokol konsensus blockchain tercepat dengan kompleksitas pesan O(n³).
Waktu operasi MVBA tunggal tanpa kesalahan adalah 4δ, yang secara signifikan mengurangi latensi.
Jalur Blok Ultra Cepat
Peneliti telah mengusulkan desain blok pipa baru yang secara signifikan mengurangi latensi blok pipa. Dengan memperkenalkan mekanisme jalur cepat, waktu keputusan blok pipa bahkan lebih kecil dibandingkan dengan blok non-pipa di bawah penjadwal yang adil. Mekanisme ini menjamin latensi jalur cepat dalam semua eksekusi dan tidak terpengaruh oleh perilaku proses yang gagal.
Hasil Kuantitatif
Melalui analisis teoretis dan pengujian praktis, ekspektasi keterlambatan terburuk 2PAClean adalah 9.5δ, sedangkan dalam kondisi baik (tanpa kesalahan dan penjadwal semi-adil) adalah 6δ. Sebagai perbandingan, ekspektasi keterlambatan sMVBA adalah 10δ, dan dalam kondisi baik adalah 6δ. Oleh karena itu, 2PAClean mengurangi keterlambatan terburuk sebesar 0.5δ sambil mempertahankan keterlambatan dalam kondisi baik yang sama. Selain itu, throughput 2PAClean meningkat 80% hingga 100% dibandingkan sMVBA berbasis rantai, yang terutama disebabkan oleh desain baru yang menghindari pembuangan blok yang tidak perlu dan overhead perhitungan.
2PACBIG sebagai protokol dengan kompleksitas pesan O(n³), waktu eksekusi MVBA tunggalnya adalah 4δ, lebih cepat daripada semua protokol yang ada. Selain itu, desain blok pipa super cepat memungkinkan s2PAClean dan s2PACBIG untuk masing-masing mencapai waktu keputusan blok pipa 4δ dan 3δ, yang lebih lanjut meningkatkan kinerja protokol.
Evaluasi Perhitungan
Untuk memverifikasi kinerja protokol baru, peneliti melakukan evaluasi komputasi yang luas. Hasilnya menunjukkan bahwa 2PAClean dan 2PACBIG menunjukkan kinerja yang sangat baik di berbagai kondisi jaringan, terutama dalam lingkungan dengan latensi tinggi dan tingkat kegagalan tinggi. Secara khusus, 2PAClean mencapai keseimbangan yang baik antara latensi pengiriman pesan dan kompleksitas komputasi, sementara 2PACBIG mencapai latensi yang lebih rendah melalui paralelisasi dan pengoptimalan proses pemungutan suara.
Seiring dengan perkembangan teknologi blockchain yang terus menerus, protokol konsensus BFT asinkron akan memainkan peran yang semakin penting dalam menjamin keamanan dan meningkatkan kinerja. Desain 2PAC dan blok aliran super cepat menunjukkan arah perkembangan protokol konsensus blockchain di masa depan, yaitu dengan menyederhanakan struktur protokol dan mengoptimalkan proses konsensus untuk mencapai throughput yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah.
Arah Penelitian Masa Depan
Penelitian di masa depan dapat menjelajahi beberapa arah berikut:
Optimalisasi Protokol: Menyederhanakan dan mengoptimalkan struktur protokol lebih lanjut, mengurangi komunikasi yang tidak perlu dan biaya komputasi.
Analisis Keamanan: Menganalisis secara mendalam keamanan protokol baru dalam berbagai skenario serangan, memastikan keandalannya dalam aplikasi nyata.
Aplikasi nyata: Menerapkan protokol baru ke dalam sistem blockchain yang sebenarnya, memverifikasi kinerjanya dalam lingkungan jaringan yang nyata.
Singkatnya, artikel ini menganalisis secara rinci kelebihan dan kekurangan protokol konsensus blockchain asinkron saat ini, dan mengusulkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC dan blok pipeline super cepat. Desain baru ini menunjukkan keunggulan yang signifikan dalam meningkatkan throughput dan mengurangi latensi, memberikan referensi penting untuk perkembangan teknologi blockchain di masa depan. Protokol baru ini tidak hanya membuktikan keunggulannya secara teoritis, tetapi juga menunjukkan kinerja yang luar biasa dalam pengujian praktis, memberikan pemikiran baru untuk mewujudkan protokol konsensus blockchain yang efisien dan aman.
Melalui penelitian dan optimasi yang terus-menerus, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa teknologi blockchain akan memainkan peran yang semakin penting dalam ekonomi digital di masa depan, dan generasi baru protokol konsensus akan memberikan dasar yang kuat untuk pengembangan teknologi ini.
Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
11 Suka
Hadiah
11
7
Bagikan
Komentar
0/400
GhostWalletSleuth
· 07-16 18:59
Mengusung teknologi Blockchain terbaru, silakan debat jika tidak setuju.
Lihat AsliBalas0
AirdropHunter420
· 07-16 16:07
luar biasa Siapa yang menyangka bft bisa dimainkan seperti ini
Lihat AsliBalas0
StakeHouseDirector
· 07-16 06:08
protokol semakin banyak muncul dan semakin berkembang
Lihat AsliBalas0
GasFeeLady
· 07-13 20:33
masih lebih murah daripada gas eth l1 sejujurnya...
Lihat AsliBalas0
SchrodingerAirdrop
· 07-13 20:30
Kecepatan dipompa, siapa yang masih bermain dengan rantai lain
Lihat AsliBalas0
CrashHotline
· 07-13 20:27
Meningkat begitu cepat, sedang menambang sambil bermain?
Lihat AsliBalas0
BearMarketSurvivor
· 07-13 20:21
Mesin yang baik juga harus dilihat dari implementasinya.
Terobosan baru dalam konsensus BFT asinkron: Protokol 2PAC secara signifikan meningkatkan kinerja blockchain
Kemajuan dan Aplikasi Terbaru Protokol Konsensus Blockchain
Teknologi blockchain sebagai teknologi buku besar terdistribusi yang terdesentralisasi, memastikan integritas dan konsistensi data melalui mekanisme konsensus. Mekanisme konsensus adalah inti dari sistem blockchain, dan kinerjanya secara langsung mempengaruhi skalabilitas dan keamanan blockchain. Mekanisme konsensus Byzantine Fault Tolerance (BFT) memiliki keunggulan unik dalam menangani latensi jaringan dan kegagalan sebagian node, sehingga menjadi fokus penelitian.
Artikel ini membahas perkembangan terkini dari protokol konsensus blockchain, dengan fokus pada analisis kemajuan terbaru dari protokol replikasi mesin status toleran kesalahan Bizantium asinkron (BFT SMR). Protokol asinkron tercepat saat ini adalah 2-chain VABA, tetapi karena adanya celah, ekspektasi latensi 9.5δ tidak dapat tercapai. Oleh karena itu, sMVBA menjadi protokol MVBA asinkron tercepat saat ini, dengan ekspektasi latensi sebesar 10δ. Artikel ini juga memperkenalkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC (konsensus asinkron dua fase) dan blok pipeline super cepat, yang menunjukkan perbaikan signifikan dalam hal throughput dan latensi.
Model dan Definisi
Dalam model BFT asinkron, sistem terdiri dari n = 3f + 1 proses, di mana f proses mungkin dirusak secara jahat. Proses-proses ini saling berkomunikasi melalui saluran asinkron, dan keterlambatan pengiriman pesan tidak dapat dikendalikan. Setiap proses memiliki sepasang kunci publik dan privat untuk tanda tangan dan verifikasi, memastikan keaslian dan integritas pesan.
Konsensus Blockchain
Protokol konsensus blockchain bertujuan untuk membuat semua node yang jujur mencapai kesepakatan tentang status blockchain. Setiap node terus menerima transaksi baru dan mengemasnya menjadi blok, memastikan bahwa blok-blok ini mencapai kesepakatan di semua node yang jujur melalui protokol konsensus. Protokol konsensus blockchain perlu memenuhi persyaratan dasar berikut:
Tantangan Protokol Konsensus Asinkron Saat Ini
Meskipun VABA 2-chain diharapkan mengalami penundaan sebesar 9.5δ, terdapat berbagai cara serangan yang merusak konsistensi dan aktivitasnya. Misalnya, serangan yang disebabkan oleh kurangnya pemeriksaan otentikasi, serangan yang menghalangi aktivitas dengan memanfaatkan strategi peningkatan, serta serangan konsistensi akibat pelonggaran definisi otentikasi pemimpin. Meskipun beberapa mekanisme baru telah diperkenalkan, seperti menjalankan beberapa instansi paralel secara bersamaan, masalah ini masih belum sepenuhnya teratasi.
Desain Protokol Baru: 2PAC (Konsensus Asinkron 2 Tahap)
Berdasarkan analisis terhadap protokol yang ada, para peneliti mengusulkan protokol 2PAC. Protokol ini secara signifikan meningkatkan kinerja dengan menyederhanakan dan mengoptimalkan proses konsensus. Ini termasuk dua varian:
2PAClean：
2PACBIG：
Jalur Blok Ultra Cepat
Peneliti telah mengusulkan desain blok pipa baru yang secara signifikan mengurangi latensi blok pipa. Dengan memperkenalkan mekanisme jalur cepat, waktu keputusan blok pipa bahkan lebih kecil dibandingkan dengan blok non-pipa di bawah penjadwal yang adil. Mekanisme ini menjamin latensi jalur cepat dalam semua eksekusi dan tidak terpengaruh oleh perilaku proses yang gagal.
Hasil Kuantitatif
Melalui analisis teoretis dan pengujian praktis, ekspektasi keterlambatan terburuk 2PAClean adalah 9.5δ, sedangkan dalam kondisi baik (tanpa kesalahan dan penjadwal semi-adil) adalah 6δ. Sebagai perbandingan, ekspektasi keterlambatan sMVBA adalah 10δ, dan dalam kondisi baik adalah 6δ. Oleh karena itu, 2PAClean mengurangi keterlambatan terburuk sebesar 0.5δ sambil mempertahankan keterlambatan dalam kondisi baik yang sama. Selain itu, throughput 2PAClean meningkat 80% hingga 100% dibandingkan sMVBA berbasis rantai, yang terutama disebabkan oleh desain baru yang menghindari pembuangan blok yang tidak perlu dan overhead perhitungan.
2PACBIG sebagai protokol dengan kompleksitas pesan O(n³), waktu eksekusi MVBA tunggalnya adalah 4δ, lebih cepat daripada semua protokol yang ada. Selain itu, desain blok pipa super cepat memungkinkan s2PAClean dan s2PACBIG untuk masing-masing mencapai waktu keputusan blok pipa 4δ dan 3δ, yang lebih lanjut meningkatkan kinerja protokol.
Evaluasi Perhitungan
Untuk memverifikasi kinerja protokol baru, peneliti melakukan evaluasi komputasi yang luas. Hasilnya menunjukkan bahwa 2PAClean dan 2PACBIG menunjukkan kinerja yang sangat baik di berbagai kondisi jaringan, terutama dalam lingkungan dengan latensi tinggi dan tingkat kegagalan tinggi. Secara khusus, 2PAClean mencapai keseimbangan yang baik antara latensi pengiriman pesan dan kompleksitas komputasi, sementara 2PACBIG mencapai latensi yang lebih rendah melalui paralelisasi dan pengoptimalan proses pemungutan suara.
Seiring dengan perkembangan teknologi blockchain yang terus menerus, protokol konsensus BFT asinkron akan memainkan peran yang semakin penting dalam menjamin keamanan dan meningkatkan kinerja. Desain 2PAC dan blok aliran super cepat menunjukkan arah perkembangan protokol konsensus blockchain di masa depan, yaitu dengan menyederhanakan struktur protokol dan mengoptimalkan proses konsensus untuk mencapai throughput yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah.
Arah Penelitian Masa Depan
Penelitian di masa depan dapat menjelajahi beberapa arah berikut:
Singkatnya, artikel ini menganalisis secara rinci kelebihan dan kekurangan protokol konsensus blockchain asinkron saat ini, dan mengusulkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC dan blok pipeline super cepat. Desain baru ini menunjukkan keunggulan yang signifikan dalam meningkatkan throughput dan mengurangi latensi, memberikan referensi penting untuk perkembangan teknologi blockchain di masa depan. Protokol baru ini tidak hanya membuktikan keunggulannya secara teoritis, tetapi juga menunjukkan kinerja yang luar biasa dalam pengujian praktis, memberikan pemikiran baru untuk mewujudkan protokol konsensus blockchain yang efisien dan aman.
Melalui penelitian dan optimasi yang terus-menerus, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa teknologi blockchain akan memainkan peran yang semakin penting dalam ekonomi digital di masa depan, dan generasi baru protokol konsensus akan memberikan dasar yang kuat untuk pengembangan teknologi ini.