Perkembangan dan Aplikasi Terbaru Protokol Konsensus Blockchain

Teknologi blockchain sebagai inti dari buku besar terdistribusi yang terdesentralisasi, mekanisme konsensusnya secara langsung mempengaruhi skalabilitas dan keamanan sistem. Artikel ini berfokus pada kemajuan terbaru dari protokol replikasi mesin keadaan toleran kesalahan Byzantium asinkron (BFT SMR), menganalisis tantangan yang dihadapi protokol saat ini, dan memperkenalkan dua desain protokol baru.

Ikhtisar Protokol Konsensus Asinkron Saat Ini

Saat ini, sMVBA adalah protokol MVBA asinkron tercepat, dengan latensi yang diharapkan sebesar 10δ. Protokol VABA 2-chain yang sebelumnya dianggap tercepat (dengan latensi yang diharapkan 9,5δ) tidak dapat mencapai kinerjanya yang diklaim karena adanya berbagai kerentanan keamanan. Kerentanan ini termasuk kurangnya pemeriksaan otentikasi, dampak strategi peningkatan terhadap aktivitas, dan masalah konsistensi yang disebabkan oleh pelonggaran definisi otentikasi pemimpin.

Desain protokol baru: 2PAC (Konsensus Asinkron 2 Tahap)

Untuk mengatasi masalah pada protokol yang ada, peneliti mengusulkan protokol 2PAC, yang mencakup dua varian:

1. 2PAClean：

   • Peningkatan throughput 90%, perkiraan latensi 9.5δ
   • Kompleksitas pesan O(n²)
   • Meningkatkan efisiensi melalui pengoptimalan proses konsensus

2. 2PACBIG：

   • Protokol konsensus blockchain dengan kompleksitas pesan tercepat saat ini O(n³)
   • Waktu operasi MVBA sekali tanpa kesalahan hanya 4δ

Jalur Aliran Blok Super Cepat

Para peneliti juga mengusulkan desain blok aliran baru yang secara signifikan mengurangi keterlambatan keputusan. Mekanisme ini memperkenalkan jalur cepat, sehingga di bawah penjadwal yang adil, waktu keputusan blok aliran mungkin lebih pendek dibandingkan blok non-aliran. Desain ini dapat menjamin keterlambatan jalur cepat dalam berbagai lingkungan eksekusi, tanpa dipengaruhi oleh proses yang gagal.

Penilaian Kinerja

Analisis teori dan pengujian praktis menunjukkan:

• 2PAClean：perkiraan keterlambatan terburuk 9.5δ, keterlambatan baik 6δ
• sMVBA：perkiraan keterlambatan 10δ, situasi baik 6δ
• 2PAClean throughput meningkat 80%-100% dibandingkan sMVBA berbasis Blockchain
• Waktu eksekusi MVBA tunggal 2PACBIG 4δ, lebih baik daripada semua protokol yang ada.
• Waktu keputusan blok aliran s2PAClean dan s2PACBIG masing-masing adalah 4δ dan 3δ

Evaluasi perhitungan menunjukkan bahwa 2PAClean dan 2PACBIG berkinerja sangat baik dalam berbagai kondisi jaringan, terutama di lingkungan dengan latensi tinggi dan tingkat kegagalan tinggi. 2PAClean mencapai keseimbangan antara latensi pengiriman pesan dan kompleksitas perhitungan, sedangkan 2PACBIG mencapai latensi yang lebih rendah melalui paralelisasi dan pengoptimalan proses pemungutan suara.

Arah Penelitian Masa Depan

1. Protokol lebih lanjut dioptimalkan, mengurangi overhead pengiriman pesan dan perhitungan.
2. Analisis mendalam tentang keamanan protokol baru dalam berbagai skenario serangan
3. Menerapkan protokol baru pada sistem Blockchain yang nyata, untuk memverifikasi kinerja lingkungan jaringan yang sebenarnya.

Seiring penelitian yang semakin mendalam, generasi baru protokol konsensus akan memberikan dasar yang lebih kuat bagi penerapan teknologi blockchain dalam ekonomi digital. Inovasi ini tidak hanya membuktikan keunggulan secara teoritis, tetapi juga menunjukkan kinerja yang luar biasa dalam pengujian praktis, membuka jalur baru untuk protokol konsensus blockchain yang efisien dan aman.