Últimos avances y aplicaciones del protocolo de consenso de la cadena de bloques
Resumen del informe
Este informe explora el estado de desarrollo de los protocolos de consenso de la cadena de bloques, centrándose en el análisis de los últimos avances en el protocolo de replicación de máquina de estado tolerante a fallos bizantinos asíncronos (BFT SMR). El protocolo asíncrono más rápido originalmente era el 2-chain VABA, pero debido a vulnerabilidades, su retraso esperado de 9.5δ no se logró. Por lo tanto, el sMVBA se convierte en el protocolo MVBA asíncrono más rápido actual, con un retraso esperado de 10δ. El informe también presenta dos nuevos diseños de protocolo, a saber, 2PAC (consenso asíncrono de 2 fases) y Bloque de tuberías ultrarrápido, que muestran mejoras significativas en términos de rendimiento y retraso.
La tecnología de cadena de bloques, como una tecnología de libro mayor distribuido descentralizado, garantiza la integridad y la coherencia de los datos a través de mecanismos de consenso. El mecanismo de consenso es el núcleo del sistema de cadena de bloques, y su rendimiento influye directamente en la escalabilidad y la seguridad de la cadena de bloques. El mecanismo de consenso de tolerancia a fallos bizantinos asíncronos (BFT) tiene ventajas únicas para enfrentar la latencia de la red y la falla de nodos parciales, por lo que se ha convertido en un enfoque de investigación clave.
Modelo y definición
En el modelo BFT asíncrono, el sistema está compuesto por n = 3f + 1 procesos, donde f procesos pueden ser dañados maliciosamente. Estos procesos se comunican entre sí a través de canales asíncronos, y el retraso en la transmisión de mensajes es controlado por el adversario. Cada proceso tiene un par de claves públicas y privadas para firmar y verificar, asegurando la autenticidad e integridad de los mensajes.
Cadena de bloques Consenso
El protocolo de consenso de la cadena de bloques tiene como objetivo hacer que todos los nodos honestos lleguen a un acuerdo sobre el estado de la cadena de bloques. Específicamente, cada nodo recibe continuamente nuevas transacciones y las empaqueta en bloques, asegurando a través del protocolo de consenso que estos bloques lleguen a un acuerdo en todos los nodos honestos. El protocolo de consenso de la cadena de bloques debe cumplir con los siguientes requisitos básicos:
Actividad: en la ejecución infinita, existe una cadena de bloques decidida de longitud infinita.
Consistencia: Si hay dos cadenas de bloques decididas, una de ellas debe ser un prefijo de la otra.
Calidad P: En la cadena de bloques ya decidida, la proporción de transacciones ingresadas por nodos honestos debe ser al menos p.
Desafíos actuales del protocolo de consenso asíncrono
El protocolo de consenso asíncrono más rápido en la actualidad era el 2-chain VABA, cuya latencia esperada es de 9.5δ. Sin embargo, la investigación ha encontrado que este protocolo presenta múltiples vectores de ataque, que comprometen su consistencia y actividad. Por ejemplo, ataques que se aprovechan de la falta de verificación de autenticación, ataques que obstaculizan la actividad utilizando estrategias de mejora, y ataques de consistencia derivados de la relajación de la definición de autenticación del líder, entre otros. A pesar de que el 2-chain VABA introduce algunos nuevos mecanismos, como la ejecución paralela de múltiples instancias, aún no ha logrado resolver completamente estos problemas.
Nuevo diseño de protocolo: 2PAC (consenso asíncrono en 2 etapas)
Basado en el análisis de los protocolos existentes, la investigación propone el protocolo 2PAC. Este protocolo mejora significativamente el rendimiento al simplificar y optimizar el proceso de consenso. Incluye específicamente dos variantes:
2PAClean:
Se logró un 90% de rendimiento y una latencia esperada de 9.5δ, con una complejidad de mensaje de O(n²).
Se mejoró la eficiencia del protocolo al eliminar interacciones y costos de cálculo innecesarios.
2PACBIG：
Es el protocolo de consenso de cadena de bloques más rápido, con una complejidad de mensaje de O(n³).
El tiempo de ejecución de una sola MVBA sin fallos es de 4δ, lo que reduce drásticamente la latencia.
Super rápida línea de Bloquear
La investigación propuso un nuevo diseño de bloque en la cadena que reduce significativamente la latencia de los bloques en la cadena. Al introducir un mecanismo de ruta rápida, el tiempo de decisión de los bloques en la cadena es incluso menor que el de los bloques no en la cadena bajo un programador justo. Este mecanismo garantiza la latencia de la ruta rápida en todas las ejecuciones y no se ve afectado por el comportamiento de los procesos fallidos.
Resultados cuantitativos
A través de análisis teóricos y pruebas prácticas, la demora esperada en el peor de los casos de 2PAClean es de 9.5δ, mientras que en el buen caso (sin fallos y con un programador semijusto) es de 6δ. En comparación, la demora esperada de sMVBA es de 10δ, y en un buen caso es de 6δ. Por lo tanto, 2PAClean reduce la demora en el peor de los casos en 0.5δ manteniendo la misma demora en el buen caso. Además, el rendimiento de 2PAClean mejora entre un 80% y un 100% en comparación con el sMVBA en cadena, principalmente debido a la evitación de descartes innecesarios de bloques y sobrecarga computacional en el nuevo diseño.
2PACBIG como un protocolo con una complejidad de mensaje de O(n³), tiene un tiempo de ejecución de MVBA de 4δ, que es más rápido que todos los protocolos existentes. Además, el diseño de bloques en tubería ultrarrápido permite que s2PAClean y s2PACBIG logren tiempos de decisión de bloques en tubería de 4δ y 3δ respectivamente, mejorando aún más el rendimiento del protocolo.
Evaluación de cálculo
Para verificar el rendimiento del nuevo protocolo, se realizó una amplia evaluación computacional. Los resultados mostraron que 2PAClean y 2PACBIG exhiben un rendimiento sobresaliente en diversas condiciones de red, especialmente en entornos de alta latencia y alta tasa de fallos. En concreto, 2PAClean logra un buen equilibrio entre la latencia en la transmisión de mensajes y la complejidad computacional, mientras que 2PACBIG logra una menor latencia a través de la paralelización y la optimización del proceso de votación.
Con el continuo desarrollo de la tecnología de la cadena de bloques, el protocolo de consenso BFT asíncrono jugará un papel cada vez más importante en la garantía de la seguridad y la mejora del rendimiento. El diseño de 2PAC y el bloque de tubería ultra rápida muestran la dirección futura del desarrollo de los protocolos de consenso de cadena de bloques, es decir, lograr una mayor capacidad de procesamiento y una menor latencia mediante la simplificación de la estructura del protocolo y la optimización del proceso de consenso.
Direcciones futuras de investigación
La investigación futura puede explorar más a fondo las siguientes direcciones:
Optimización del protocolo: simplificar y optimizar aún más la estructura del protocolo, reduciendo la transmisión de mensajes innecesarios y los costos de cálculo.
Análisis de seguridad: análisis profundo de la seguridad del nuevo protocolo en diversos escenarios de ataque, asegurando su fiabilidad en aplicaciones prácticas.
Aplicación práctica: aplicar el nuevo protocolo en sistemas de cadena de bloques reales, verificando su rendimiento en un entorno de red real.
Este informe analiza en detalle las ventajas y desventajas actuales de los protocolos de consenso asíncronos de la cadena de bloques y presenta dos nuevos diseños de protocolos, a saber, 2PAC y bloques de tubería ultrarrápida. Los nuevos diseños muestran ventajas significativas en la mejora del rendimiento y la reducción de la latencia, proporcionando una referencia importante para el desarrollo futuro de la tecnología de la cadena de bloques. Estos nuevos protocolos no solo han demostrado su superioridad en teoría, sino que también han mostrado un rendimiento excepcional en pruebas prácticas, ofreciendo nuevas ideas para lograr protocolos de consenso de cadena de bloques eficientes y seguros.
A través de la investigación y optimización continuas, la tecnología de la cadena de bloques tiene el potencial de desempeñar un papel más importante en la futura economía digital, y la nueva generación de protocolos de consenso proporcionará una base sólida para el desarrollo de esta tecnología.
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DefiOldTrickster
· hace6h
Arbitraje啥的都玩腻了，还得研究Consenso层捏 skr~
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LayerZeroHero
· hace6h
Otra vez el grupo de fraude de datos que viene a mejorar los indicadores de rendimiento.
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SelfRugger
· hace6h
Un día más ha comenzado para el perro de los agujeros.
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HodlTheDoor
· hace6h
No puedo seguir el ritmo... Estas actualizaciones son realmente rápidas.
2PAC protocolo ruptura: Cadena de bloques Consenso rendimiento nuevo hito
Últimos avances y aplicaciones del protocolo de consenso de la cadena de bloques
Resumen del informe
Este informe explora el estado de desarrollo de los protocolos de consenso de la cadena de bloques, centrándose en el análisis de los últimos avances en el protocolo de replicación de máquina de estado tolerante a fallos bizantinos asíncronos (BFT SMR). El protocolo asíncrono más rápido originalmente era el 2-chain VABA, pero debido a vulnerabilidades, su retraso esperado de 9.5δ no se logró. Por lo tanto, el sMVBA se convierte en el protocolo MVBA asíncrono más rápido actual, con un retraso esperado de 10δ. El informe también presenta dos nuevos diseños de protocolo, a saber, 2PAC (consenso asíncrono de 2 fases) y Bloque de tuberías ultrarrápido, que muestran mejoras significativas en términos de rendimiento y retraso.
La tecnología de cadena de bloques, como una tecnología de libro mayor distribuido descentralizado, garantiza la integridad y la coherencia de los datos a través de mecanismos de consenso. El mecanismo de consenso es el núcleo del sistema de cadena de bloques, y su rendimiento influye directamente en la escalabilidad y la seguridad de la cadena de bloques. El mecanismo de consenso de tolerancia a fallos bizantinos asíncronos (BFT) tiene ventajas únicas para enfrentar la latencia de la red y la falla de nodos parciales, por lo que se ha convertido en un enfoque de investigación clave.
Modelo y definición
En el modelo BFT asíncrono, el sistema está compuesto por n = 3f + 1 procesos, donde f procesos pueden ser dañados maliciosamente. Estos procesos se comunican entre sí a través de canales asíncronos, y el retraso en la transmisión de mensajes es controlado por el adversario. Cada proceso tiene un par de claves públicas y privadas para firmar y verificar, asegurando la autenticidad e integridad de los mensajes.
Cadena de bloques Consenso
El protocolo de consenso de la cadena de bloques tiene como objetivo hacer que todos los nodos honestos lleguen a un acuerdo sobre el estado de la cadena de bloques. Específicamente, cada nodo recibe continuamente nuevas transacciones y las empaqueta en bloques, asegurando a través del protocolo de consenso que estos bloques lleguen a un acuerdo en todos los nodos honestos. El protocolo de consenso de la cadena de bloques debe cumplir con los siguientes requisitos básicos:
Desafíos actuales del protocolo de consenso asíncrono
El protocolo de consenso asíncrono más rápido en la actualidad era el 2-chain VABA, cuya latencia esperada es de 9.5δ. Sin embargo, la investigación ha encontrado que este protocolo presenta múltiples vectores de ataque, que comprometen su consistencia y actividad. Por ejemplo, ataques que se aprovechan de la falta de verificación de autenticación, ataques que obstaculizan la actividad utilizando estrategias de mejora, y ataques de consistencia derivados de la relajación de la definición de autenticación del líder, entre otros. A pesar de que el 2-chain VABA introduce algunos nuevos mecanismos, como la ejecución paralela de múltiples instancias, aún no ha logrado resolver completamente estos problemas.
Nuevo diseño de protocolo: 2PAC (consenso asíncrono en 2 etapas)
Basado en el análisis de los protocolos existentes, la investigación propone el protocolo 2PAC. Este protocolo mejora significativamente el rendimiento al simplificar y optimizar el proceso de consenso. Incluye específicamente dos variantes:
2PAClean:
2PACBIG：
Super rápida línea de Bloquear
La investigación propuso un nuevo diseño de bloque en la cadena que reduce significativamente la latencia de los bloques en la cadena. Al introducir un mecanismo de ruta rápida, el tiempo de decisión de los bloques en la cadena es incluso menor que el de los bloques no en la cadena bajo un programador justo. Este mecanismo garantiza la latencia de la ruta rápida en todas las ejecuciones y no se ve afectado por el comportamiento de los procesos fallidos.
Resultados cuantitativos
A través de análisis teóricos y pruebas prácticas, la demora esperada en el peor de los casos de 2PAClean es de 9.5δ, mientras que en el buen caso (sin fallos y con un programador semijusto) es de 6δ. En comparación, la demora esperada de sMVBA es de 10δ, y en un buen caso es de 6δ. Por lo tanto, 2PAClean reduce la demora en el peor de los casos en 0.5δ manteniendo la misma demora en el buen caso. Además, el rendimiento de 2PAClean mejora entre un 80% y un 100% en comparación con el sMVBA en cadena, principalmente debido a la evitación de descartes innecesarios de bloques y sobrecarga computacional en el nuevo diseño.
2PACBIG como un protocolo con una complejidad de mensaje de O(n³), tiene un tiempo de ejecución de MVBA de 4δ, que es más rápido que todos los protocolos existentes. Además, el diseño de bloques en tubería ultrarrápido permite que s2PAClean y s2PACBIG logren tiempos de decisión de bloques en tubería de 4δ y 3δ respectivamente, mejorando aún más el rendimiento del protocolo.
Evaluación de cálculo
Para verificar el rendimiento del nuevo protocolo, se realizó una amplia evaluación computacional. Los resultados mostraron que 2PAClean y 2PACBIG exhiben un rendimiento sobresaliente en diversas condiciones de red, especialmente en entornos de alta latencia y alta tasa de fallos. En concreto, 2PAClean logra un buen equilibrio entre la latencia en la transmisión de mensajes y la complejidad computacional, mientras que 2PACBIG logra una menor latencia a través de la paralelización y la optimización del proceso de votación.
Con el continuo desarrollo de la tecnología de la cadena de bloques, el protocolo de consenso BFT asíncrono jugará un papel cada vez más importante en la garantía de la seguridad y la mejora del rendimiento. El diseño de 2PAC y el bloque de tubería ultra rápida muestran la dirección futura del desarrollo de los protocolos de consenso de cadena de bloques, es decir, lograr una mayor capacidad de procesamiento y una menor latencia mediante la simplificación de la estructura del protocolo y la optimización del proceso de consenso.
Direcciones futuras de investigación
La investigación futura puede explorar más a fondo las siguientes direcciones:
Este informe analiza en detalle las ventajas y desventajas actuales de los protocolos de consenso asíncronos de la cadena de bloques y presenta dos nuevos diseños de protocolos, a saber, 2PAC y bloques de tubería ultrarrápida. Los nuevos diseños muestran ventajas significativas en la mejora del rendimiento y la reducción de la latencia, proporcionando una referencia importante para el desarrollo futuro de la tecnología de la cadena de bloques. Estos nuevos protocolos no solo han demostrado su superioridad en teoría, sino que también han mostrado un rendimiento excepcional en pruebas prácticas, ofreciendo nuevas ideas para lograr protocolos de consenso de cadena de bloques eficientes y seguros.
A través de la investigación y optimización continuas, la tecnología de la cadena de bloques tiene el potencial de desempeñar un papel más importante en la futura economía digital, y la nueva generación de protocolos de consenso proporcionará una base sólida para el desarrollo de esta tecnología.