Blok Zinciri Konsensüs protokolünün son gelişmeleri ve uygulamaları

Blok zinciri teknolojisi, merkeziyetsiz dağıtılmış defterin merkezi unsuru olarak, konsensüs mekanizması doğrudan sistemin ölçeklenebilirliğini ve güvenliğini etkiler. Bu makalede, asenkron Bizans hata toleransı durum makinesi kopyalama (BFT SMR) protokolünün en son gelişmeleri ele alınmakta, mevcut protokollerin karşılaştığı zorluklar analiz edilmekte ve iki yeni protokol tasarımı tanıtılmaktadır.

Mevcut Asenkron Konsensüs Protokolü Genel Görünümü

Şu anda, sMVBA en hızlı asenkron MVBA protokolüdür ve beklenen gecikme 10δ'dir. Daha önce en hızlı 2-chain VABA protokolü olarak kabul edilen (beklenen gecikme 9.5δ) çeşitli güvenlik açıkları nedeniyle iddia ettiği performansı gerçekleştirememektedir. Bu açıklar arasında kimlik doğrulama kontrollerinin eksikliği, fayda arttırma stratejilerinin etkinliği üzerinde etkisi ve lider kimlik doğrulama tanımının gevşetilmesi nedeniyle tutarlılık sorunları bulunmaktadır.

Yeni Protokol Tasarımı: 2PAC (2 Aşamalı Asenkron Konsensüs)

Mevcut protokolün sorunlarını çözmek için, araştırmacılar iki varyant içeren 2PAC protokolünü önerdiler:

1. 2PAClean:

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

2. 2PACBIG:

   • Şu anda en hızlı O(n³) mesaj karmaşıklığı Blok Zinciri Konsensüs protokolü
   • Arızasız durumda tek bir MVBA çalışma süresi yalnızca 4δ

Süper Hızlı Akış Hattı Blok

Araştırmacılar, karar gecikmesini önemli ölçüde azaltan yeni bir akış blok tasarımı önerdiler. Bu mekanizma, adil bir zamanlayıcı altında, akış bloklarının karar alma süresinin, akış olmayan bloklardan daha kısa olabileceği hızlı bir yol sunar. Bu tasarım, çeşitli yürütme ortamlarında hızlı yolun gecikmesini garanti eder ve arızalı süreçlerden etkilenmez.

Performans Değerlendirmesi

Teorik analiz ve pratik testler şunu göstermektedir:

• 2PAClean: En kötü senaryo için beklenen gecikme 9.5δ, iyi senaryo için 6δ
• sMVBA：10δ beklenen gecikme, iyi durumda 6δ
• 2PAClean throughput, zincir sMVBA'ya göre %80-%100 daha yüksek.
• 2PACBIG tek seferlik MVBA çalışma süresi 4δ, mevcut tüm protokollerden daha iyi
• s2PAClean ve s2PACBIG'in akış hattı blok karar verme süreleri sırasıyla 4δ ve 3δ'dir.

Hesaplama değerlendirmeleri, 2PAClean ve 2PACBIG'in çeşitli ağ koşullarında mükemmel performans sergilediğini, özellikle yüksek gecikme ve yüksek hata oranı ortamlarında gösteriyor. 2PAClean, mesaj iletim gecikmesi ve hesaplama karmaşıklığı arasında bir denge kurarken, 2PACBIG daha düşük gecikme sağlamak için oylama sürecini paralelleştirerek ve optimize ederek başarılı oluyor.

Gelecek Araştırma Yönleri

1. Protokol daha da optimize edildi, mesaj iletimi ve hesaplama maliyetlerini azaltır.
2. Yeni protokolün çeşitli saldırı senaryolarındaki güvenliğinin derinlemesine analizi
3. Yeni protokolü gerçek blok zinciri sistemlerine uygulayın, gerçek ağ ortamı performansını doğrulayın.

Araştırmaların derinleşmesiyle, yeni nesil konsensüs protokolü, blok zinciri teknolojisinin dijital ekonomideki uygulamalarına daha sağlam bir temel sağlayacaktır. Bu yenilikler yalnızca teorik olarak üstünlüklerini kanıtlamakla kalmayıp, aynı zamanda pratik testlerde de olağanüstü performans sergileyerek, verimli ve güvenli blok zinciri konsensüs protokolleri için yeni yollar açmaktadır.