Những tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Tóm tắt báo cáo
Báo cáo này khám phá tình trạng phát triển của giao thức nhận thức chung blockchain, tập trung phân tích những tiến bộ mới nhất của giao thức sao chép trạng thái BFT SMR (tolerance Byzantine sai lệch). Hiện tại, giao thức bất đồng bộ nhanh nhất là 2-chain VABA, nhưng do tồn tại lỗ hổng, độ trễ kỳ vọng 9.5δ của nó không thể đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay, với độ trễ kỳ vọng là 10δ. Báo cáo cũng đưa ra hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, cho thấy sự cải tiến đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Công nghệ Blockchain như một loại công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và tính 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 sự an toàn của blockchain. Cơ chế nhận thức chung BFT (Toleran lỗi Byzantine bất đồng bộ) có những lợi thế độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự thất bại của một phần nút, vì vậy nó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
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 tấn công 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 có 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 khiến 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 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 phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
Hoạt tính: Trong việc thực hiện vô hạn, tồn tại một chuỗi khối vô hạn đã được quyết định.
Tính nhất quán: Nếu tồn tại hai chuỗi Blockchain đã được quyết định, thì một trong số đó phải là tiền tố của chuỗi còn lại.
Chất lượng P: Trong blockchain đã được quyết định, tỷ lệ giao dịch do các nút trung thực nhập vào ít nhất là p.
Thách thức của giao thức nhận thức chung không đồng bộ hiện tại
Giao thức đồng thuận bất đồng bộ nhanh nhất hiện tại là 2-chain VABA, với độ trễ dự kiến là 9.5δ. Tuy nhiên, nghiên cứu đã phát hiện ra rằng giao thức này tồn tại nhiều phương thức tấn công, làm hỏng tính nhất quán và tính khả dụng của nó. Ví dụ, các cuộc tấn công do thiếu kiểm tra chứng thực, các cuộc tấn công sử dụng chiến lược nâng cao để cản trở tính khả dụng, và các cuộc tấn công về tính nhất quán do nới lỏng định nghĩa chứng thực lãnh đạo, v.v. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, chẳng hạn như nhiều phiên bản song song hoạt động cùng lúc, nhưng vẫn không thể giải quyết hoàn toàn những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung không đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, 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 cải thiện đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
Đã 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, đã nâng cao hiệu quả của giao thức.
2PACBIG：
Là giao thức nhận thức chung Blockchain nhanh nhất với độ phức tạp thông điệp hiện tại là O(n³).
Thời gian chạy MVBA một lần không có lỗi là 4δ, giảm đáng kể độ trễ.
Siêu nhanh dòng chảy Khối
Nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống dẫn mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống dẫn. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống dẫn thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống dẫn. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường dẫn nhanh trong mọi thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình lỗi.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và lập lịch nửa công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng 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 độ trễ trong trường hợp tốt như nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA dạng 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 được coi là giao thức có 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. Hơn nữa, thiết kế khối siêu nhanh đã giúp s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt được thời gian quyết định khối 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, nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các 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 giảm thiểu độ trễ hơn nữa thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
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 tính an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối dòng chảy siêu nhanh đã thể hiện hướng phát triển của các giao thức nhận thức chung Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quá trình nhận thức, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau đây:
Giao thức tối ưu: Tiến hành đơn giản hóa và tối ưu hóa cấu trúc giao thức, giảm thiểu việc truyền tải và chi phí tính toán không cần thiết.
Phân tích an ninh: Phân tích sâu về tính an ninh của giao thức mới trong các kịch bản tấn công khác nhau, đảm bảo độ 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.
Báo cáo này phân tích chi tiết những ưu điểm và nhược điểm của các giao thức nhận thức chung blockchain bất đồng bộ hiện tại, và đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC và khối đường ống siêu nhanh. Các thiết kế mới thể hiện ưu thế đáng kể trong việc tăng thông lượng và giảm độ trễ, cung cấp tham khảo quan trọng cho sự phát triển công nghệ blockchain trong tương lai. Những giao thức mới này không chỉ chứng minh được sự vượt trội của mình về lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các bài kiểm tra thực tế, cung cấp ý tưởng mới cho việc thực hiện các giao thức nhận thức chung blockchain hiệu quả và an toàn.
Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa liên tục, công nghệ Blockchain có khả năng đóng vai trò quan trọng hơn trong nền kinh tế số trong tương lai, trong khi giao thức nhận thức chung thế hệ 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.
13 thích
Phần thưởng
13
4
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
DefiOldTrickster
· 17giờ trước
Kinh doanh chênh lệch giá gì đó đã chán rồi, còn phải nghiên cứu Nhận thức chung nữa nè skr~
Xem bản gốcTrả lời0
LayerZeroHero
· 17giờ trước
Lại là một nhóm lừa đảo dữ liệu đến để làm đẹp các chỉ số hiệu suất.
Xem bản gốcTrả lời0
SelfRugger
· 17giờ trước
Một ngày nữa của lỗ hổng chó lại bắt đầu.
Xem bản gốcTrả lời0
HodlTheDoor
· 18giờ trước
Không theo kịp được... những cập nhật này thật sự nhanh quá
2PAC giao thức突破：Blockchain nhận thức chung性能新里程碑
Những tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Tóm tắt báo cáo
Báo cáo này khám phá tình trạng phát triển của giao thức nhận thức chung blockchain, tập trung phân tích những tiến bộ mới nhất của giao thức sao chép trạng thái BFT SMR (tolerance Byzantine sai lệch). Hiện tại, giao thức bất đồng bộ nhanh nhất là 2-chain VABA, nhưng do tồn tại lỗ hổng, độ trễ kỳ vọng 9.5δ của nó không thể đạt được. Do đó, sMVBA trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất hiện nay, với độ trễ kỳ vọng là 10δ. Báo cáo cũng đưa ra hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC (nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn) và khối siêu nhanh, cho thấy sự cải tiến đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Công nghệ Blockchain như một loại công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, đảm bảo tính toàn vẹn và tính 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 sự an toàn của blockchain. Cơ chế nhận thức chung BFT (Toleran lỗi Byzantine bất đồng bộ) có những lợi thế độc đáo trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự thất bại của một phần nút, vì vậy nó trở thành trọng tâm nghiên cứu.
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 tấn công 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 có 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 khiến 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 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 phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
Thách thức của giao thức nhận thức chung không đồng bộ hiện tại
Giao thức đồng thuận bất đồng bộ nhanh nhất hiện tại là 2-chain VABA, với độ trễ dự kiến là 9.5δ. Tuy nhiên, nghiên cứu đã phát hiện ra rằng giao thức này tồn tại nhiều phương thức tấn công, làm hỏng tính nhất quán và tính khả dụng của nó. Ví dụ, các cuộc tấn công do thiếu kiểm tra chứng thực, các cuộc tấn công sử dụng chiến lược nâng cao để cản trở tính khả dụng, và các cuộc tấn công về tính nhất quán do nới lỏng định nghĩa chứng thực lãnh đạo, v.v. Mặc dù 2-chain VABA đã giới thiệu một số cơ chế mới, chẳng hạn như nhiều phiên bản song song hoạt động cùng lúc, nhưng vẫn không thể giải quyết hoàn toàn những vấn đề này.
Thiết kế giao thức mới: 2PAC (Nhận thức chung không đồng bộ 2 giai đoạn)
Dựa trên phân tích các giao thức hiện có, 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 cải thiện đáng kể hiệu suất. Cụ thể bao gồm hai biến thể:
2PAClean：
2PACBIG：
Siêu nhanh dòng chảy Khối
Nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế khối ống dẫn mới, giảm đáng kể độ trễ của khối ống dẫn. Bằng cách giới thiệu cơ chế đường dẫn nhanh, dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối ống dẫn thậm chí còn nhỏ hơn cả khối không ống dẫn. Cơ chế này đảm bảo độ trễ của đường dẫn nhanh trong mọi thực thi và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của các tiến trình lỗi.
Kết quả định lượng
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng trong trường hợp xấu nhất của 2PAClean là 9.5δ, trong khi trong trường hợp tốt (không có lỗi và lập lịch nửa công bằng) là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng 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 độ trễ trong trường hợp tốt như nhau. Hơn nữa, thông lượng của 2PAClean so với sMVBA dạng 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 được coi là giao thức có 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. Hơn nữa, thiết kế khối siêu nhanh đã giúp s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt được thời gian quyết định khối 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, nghiên cứu đã thực hiện đánh giá tính toán rộng rãi. Kết quả cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các 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 giảm thiểu độ trễ hơn nữa thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
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 tính an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối dòng chảy siêu nhanh đã thể hiện hướng phát triển của các giao thức nhận thức chung Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quá trình nhận thức, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Hướng nghiên cứu tương lai
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm một số hướng sau đây:
Báo cáo này phân tích chi tiết những ưu điểm và nhược điểm của các giao thức nhận thức chung blockchain bất đồng bộ hiện tại, và đề xuất hai thiết kế giao thức mới, đó là 2PAC và khối đường ống siêu nhanh. Các thiết kế mới thể hiện ưu thế đáng kể trong việc tăng thông lượng và giảm độ trễ, cung cấp tham khảo quan trọng cho sự phát triển công nghệ blockchain trong tương lai. Những giao thức mới này không chỉ chứng minh được sự vượt trội của mình về lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất xuất sắc trong các bài kiểm tra thực tế, cung cấp ý tưởng mới cho việc thực hiện các giao thức nhận thức chung blockchain hiệu quả và an toàn.
Thông qua việc nghiên cứu và tối ưu hóa liên tục, công nghệ Blockchain có khả năng đóng vai trò quan trọng hơn trong nền kinh tế số trong tương lai, trong khi giao thức nhận thức chung thế hệ mới sẽ cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ này.