Blok Zinciri Konsensüs protokolünün en son gelişmeleri ve uygulamaları

Blok Zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz dağıtık defter teknolojisinin bir temsilcisi olarak, çekirdeğini Konsensüs mekanizmasında barındırmaktadır. Konsensüs mekanizmasının performansı, Blok Zinciri'nin ölçeklenebilirliğini ve güvenliğini doğrudan etkilemektedir. Son zamanlarda, asenkron Bizans hata toleransı (BFT) Konsensüs mekanizması, ağ gecikmeleri ve kısmi düğüm arızalarıyla başa çıkma konusundaki avantajları nedeniyle araştırma odaklarından biri haline gelmiştir.

Araştırma Arka Planı

Asenkron BFT modelinde, sistem n = 3f + 1 süreçten oluşur; burada f süreç kötü niyetli olarak bozulabilir. Süreçler, asenkron kanallar aracılığıyla iletişim kurar ve mesaj iletim gecikmesi tahmin edilemez. Her süreç, mesajın doğruluğunu ve bütünlüğünü sağlamak için bir açık anahtar-özel anahtar çifti bulundurur.

Blok Zinciri Konsensüs protokolünün amacı, tüm dürüst düğümlerin blok zinciri durumunda uzlaşmasını sağlamaktır. Protokol aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:

1. Aktiflik: Sonsuz uzunlukta belirlenmiş bir blok zinciri vardır.
2. Tutarlılık: Kararlaştırılan Blok Zinciri birbirinin ön eki olmalıdır.
3. Kalite: Dürüst düğümlerin blok zincirine girdiği işlemlerin oranının belirli bir eşik değerinin altında olmaması kararlaştırılmıştır.

Mevcut Zorluklar

Şu anda en hızlı asenkron konsensüs protokolü 2-chain VABA, beklenen gecikmenin 9.5δ olduğunu iddia ediyor, ancak araştırmalar, tutarlılık ve canlılığın tehlikeye girmesine neden olabilecek çeşitli güvenlik açıkları olduğunu ortaya koydu. Bu protokol, çoklu örneklerin paralel çalışması gibi bazı yenilikçi mekanizmalar getiriyor olmasına rağmen, bu sorunları tamamen çözmeyi başaramadı.

Yeni Protokol Tasarımı

2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)

Mevcut protokollerin analizine dayanarak, araştırmacılar 2PAC protokolünü önerdi, iki varyantı içerir:

1. 2PAClean：

   • İşlem hacmi %90 arttı, beklenen gecikme 9.5δ, mesaj karmaşıklığı O(n²).
   • Konsensüs sürecini optimize ederek verimliliği artırmak.

2. 2PACBIG：

   • 目前O(n³) karmaşıklığında en hızlı Blok Zinciri Konsensüs protokolü.
   • Tek MVBA çalışma süresi sadece 4δ.

Süper Hızlı Akış Hattı Blok

Bu yeni tasarım, akış hattı bloklarının gecikmesini önemli ölçüde azaltmaktadır. Hızlı yol mekanizması tanıtıldıktan sonra, adil zamanlayıcı altında, akış hattı bloklarının karar verme süresi, hatta akış hattı olmayan bloklardan bile daha kısa olabilir. Bu mekanizma, tüm işlemlerde hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerden etkilenmez.

Performans Değerlendirmesi

Teorik analiz ve pratik testler şunu göstermektedir:

• 2PAClean en kötü senaryoda 9.5δ, iyi senaryoda 6δ gecikme bekliyor.
• 2PAClean'in verimliliği, zincir tabanlı sMVBA'dan %80-100 daha yüksektir.
• 2PACBIG tek seferlik MVBA çalışma süresi 4δ, mevcut tüm protokollerden daha iyidir.
• Süper hızlı hat tasarımı, s2PAClean ve s2PACBIG'in sırasıyla 4δ ve 3δ hat blok karar sürelerini gerçekleştirmesini sağlar.

Hesaplama değerlendirmeleri, 2PAC serisi protokollerinin çeşitli ağ koşullarında mükemmel performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek arıza oranı ortamlarında başarılı olduğunu göstermektedir. 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ve hesaplama karmaşıklığı arasında bir denge kurarken, 2PACBIG ise paralelleştirme ve oylama sürecinin optimizasyonu ile daha düşük gecikme sağlamaktadır.

Gelecek Görünümü

Blok Zinciri teknolojisinin gelişimiyle birlikte, asenkron BFT konsensüs protokolü güvenlik ve performans artışında önemli bir rol oynayacaktır. Gelecek araştırmalar şunlara odaklanabilir:

1. Protokol daha da optimize edildi, mesaj iletimi ve hesaplama maliyetlerini azaltıldı.
2. Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğini derinlemesine analiz et.
3. Yeni protokolü gerçek Blok Zinciri sistemlerinde uygulayın, gerçek ağ ortamı performansını doğrulayın.

2PAC ve ultra hızlı akış hattı blok tasarımı, blok zinciri konsensüs protokolü için yeni bir yön açtı. Yapıyı basitleştirerek ve süreci optimize ederek, daha yüksek bir işlem hacmi ve daha düşük gecikme sağlandı. Bu yenilikler yalnızca teorik olarak üstünlüğünü kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda pratik testlerde olağanüstü performans sergileyerek, verimli ve güvenli bir blok zinciri konsensüs protokolü için yeni fikirler sağladı.

Araştırmaların derinleşmesi ve teknolojinin optimizasyonu ile, Blok Zinciri'nin gelecekteki dijital ekonomide daha önemli bir rol oynaması bekleniyor ve yeni nesil konsensüs protokolü bu teknolojinin gelişimi için sağlam bir temel oluşturacaktır.