Tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Gần đây, nghiên cứu về giao thức nhận thức chung trong lĩnh vực công nghệ Blockchain đã đạt được những tiến bộ đáng kể, đặc biệt là trong giao thức sao chép trạng thái lỗi Byzantine bất đồng bộ (BFT SMR). Hiện tại, sMVBA với độ trễ dự kiến 10δ trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất, trong khi 2-chain VABA vốn được cho là nhanh hơn lại không đạt được độ trễ dự kiến 9.5δ do tồn tại lỗ hổng bảo mật.
Để nâng cao hiệu quả nhận thức chung của Blockchain, các nhà nghiên cứu đã đề xuất hai thiết kế giao thức đổi mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn) và Khối ống siêu nhanh. Các thiết kế mới này thể hiện những ưu điểm đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Blockchain như một công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, cốt lõi của nó nằm ở cơ chế nhận thức chung, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và tính bảo mật của hệ thống blockchain. Cơ chế nhận thức chung bất đồng bộ Byzantine (BFT) vì những lợi thế của nó trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một số nút đã trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống bao gồm n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị phá hoại độc hại. Những tiến trình này giao tiếp với nhau thông qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ truyền tin không được kiểm soát. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư, được sử dụng để đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của thông điệp.
Mục tiêu của giao thức nhận thức chung Blockchain là để tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của blockchain. Nó cần phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản như tính khả thi, tính nhất quán và chất lượng P, đảm bảo việc xử lý giao dịch hiệu quả và sự phát triển liên tục của blockchain.
Đối với những thách thức hiện tại của giao thức nhận thức chung bất đồng bộ, các nhà 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. 2PAC bao gồm hai biến thể: 2PAClean và 2PACBIG.
2PAClean đã đạt được +90% thông lượng và độ trễ kỳ vọng 9.5δ, độ phức tạp tin nhắn 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 hiện nay với độ phức tạp tin nhắn là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần chỉ mất 4δ trong trường hợp không có lỗi.
Một đổi mới khác là thiết kế khối theo dòng siêu nhanh, nó giảm đáng kể độ trễ của khối theo dòng. Dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối theo dòng thậm chí có thể nhỏ hơn khối không theo dòng và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của tiến trình lỗi.
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng của 2PAClean trong trường hợp xấu nhất là 9.5δ, trong trường hợp tốt là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. 2PAClean không chỉ giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất mà còn tăng năng suất từ 80% đến 100%.
Thời gian chạy MVBA một lần của 2PACBIG là 4δ, nhanh hơn giao thức hiện có. Thiết kế khối ống siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt được thời gian quyết định khối ống là 4δ và 3δ, nâng cao thêm hiệu suất.
Kết quả đánh giá tính toán cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều hoạt động xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. 2PAClean đạt được sự cân bằng giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG đạt được độ trễ thấp hơn thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
Với sự phát triển của công nghệ Blockchain, giao thức đồng thuận BFT bất đồng bộ sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã cho thấy hướng phát triển của các giao thức đồng thuận Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quy trình đồng thuận, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm về tối ưu hóa giao thức, phân tích sâu về an ninh, cũng như ứng dụng các giao thức mới trong hệ thống Blockchain thực tế. Những đổi mới này cung cấp những ý tưởng mới để đạt được giao thức nhận thức chung hiệu quả và an toàn, hứa hẹn thúc đẩy công nghệ Blockchain phát huy vai trò lớn hơn trong nền kinh tế số.
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.
Blockchain nhận thức chung mới: giao thức 2PAC đạt được thông lượng cao hơn và trễ thấp hơn
Tiến triển và ứng dụng mới nhất của giao thức nhận thức chung Blockchain
Gần đây, nghiên cứu về giao thức nhận thức chung trong lĩnh vực công nghệ Blockchain đã đạt được những tiến bộ đáng kể, đặc biệt là trong giao thức sao chép trạng thái lỗi Byzantine bất đồng bộ (BFT SMR). Hiện tại, sMVBA với độ trễ dự kiến 10δ trở thành giao thức MVBA bất đồng bộ nhanh nhất, trong khi 2-chain VABA vốn được cho là nhanh hơn lại không đạt được độ trễ dự kiến 9.5δ do tồn tại lỗ hổng bảo mật.
Để nâng cao hiệu quả nhận thức chung của Blockchain, các nhà nghiên cứu đã đề xuất hai thiết kế giao thức đổi mới: 2PAC (Nhận thức chung bất đồng bộ 2 giai đoạn) và Khối ống siêu nhanh. Các thiết kế mới này thể hiện những ưu điểm đáng kể về thông lượng và độ trễ.
Blockchain như một công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, cốt lõi của nó nằm ở cơ chế nhận thức chung, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng và tính bảo mật của hệ thống blockchain. Cơ chế nhận thức chung bất đồng bộ Byzantine (BFT) vì những lợi thế của nó trong việc đối phó với độ trễ mạng và sự cố của một số nút đã trở thành trọng tâm nghiên cứu.
Trong mô hình BFT bất đồng bộ, hệ thống bao gồm n = 3f + 1 tiến trình, trong đó f tiến trình có thể bị phá hoại độc hại. Những tiến trình này giao tiếp với nhau thông qua các kênh bất đồng bộ, độ trễ truyền tin không được kiểm soát. Mỗi tiến trình sở hữu một cặp khóa công khai và riêng tư, được sử dụng để đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của thông điệp.
Mục tiêu của giao thức nhận thức chung Blockchain là để tất cả các nút trung thực đạt được sự đồng thuận về trạng thái của blockchain. Nó cần phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản như tính khả thi, tính nhất quán và chất lượng P, đảm bảo việc xử lý giao dịch hiệu quả và sự phát triển liên tục của blockchain.
Đối với những thách thức hiện tại của giao thức nhận thức chung bất đồng bộ, các nhà 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. 2PAC bao gồm hai biến thể: 2PAClean và 2PACBIG.
2PAClean đã đạt được +90% thông lượng và độ trễ kỳ vọng 9.5δ, độ phức tạp tin nhắn 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 hiện nay với độ phức tạp tin nhắn là O(n³), thời gian chạy MVBA một lần chỉ mất 4δ trong trường hợp không có lỗi.
Một đổi mới khác là thiết kế khối theo dòng siêu nhanh, nó giảm đáng kể độ trễ của khối theo dòng. Dưới bộ lập lịch công bằng, thời gian quyết định của khối theo dòng thậm chí có thể nhỏ hơn khối không theo dòng và không bị ảnh hưởng bởi hành vi của tiến trình lỗi.
Thông qua phân tích lý thuyết và thử nghiệm thực tế, độ trễ kỳ vọng của 2PAClean trong trường hợp xấu nhất là 9.5δ, trong trường hợp tốt là 6δ. So với đó, độ trễ kỳ vọng của sMVBA là 10δ, trong trường hợp tốt là 6δ. 2PAClean không chỉ giảm độ trễ trong trường hợp xấu nhất mà còn tăng năng suất từ 80% đến 100%.
Thời gian chạy MVBA một lần của 2PACBIG là 4δ, nhanh hơn giao thức hiện có. Thiết kế khối ống siêu nhanh cho phép s2PAClean và s2PACBIG lần lượt đạt được thời gian quyết định khối ống là 4δ và 3δ, nâng cao thêm hiệu suất.
Kết quả đánh giá tính toán cho thấy, 2PAClean và 2PACBIG đều hoạt động xuất sắc trong các điều kiện mạng khác nhau, đặc biệt là trong môi trường có độ trễ cao và tỷ lệ lỗi cao. 2PAClean đạt được sự cân bằng giữa độ trễ truyền tin và độ phức tạp tính toán, trong khi 2PACBIG đạt được độ trễ thấp hơn thông qua việc song song hóa và tối ưu hóa quá trình bỏ phiếu.
Với sự phát triển của công nghệ Blockchain, giao thức đồng thuận BFT bất đồng bộ sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu suất. Thiết kế 2PAC và khối đường ống siêu nhanh đã cho thấy hướng phát triển của các giao thức đồng thuận Blockchain trong tương lai, tức là thông qua việc đơn giản hóa cấu trúc giao thức và tối ưu hóa quy trình đồng thuận, đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm về tối ưu hóa giao thức, phân tích sâu về an ninh, cũng như ứng dụng các giao thức mới trong hệ thống Blockchain thực tế. Những đổi mới này cung cấp những ý tưởng mới để đạt được giao thức nhận thức chung hiệu quả và an toàn, hứa hẹn thúc đẩy công nghệ Blockchain phát huy vai trò lớn hơn trong nền kinh tế số.