Kemajuan dan Aplikasi Terbaru dari Protokol Konsensus Blockchain

Teknologi Blockchain sebagai teknologi buku besar terdistribusi yang terdesentralisasi, inti dari teknologi ini adalah mekanisme konsensus. Mekanisme konsensus langsung mempengaruhi skalabilitas dan keamanan sistem blockchain. Artikel ini akan fokus pada perkembangan terbaru mekanisme konsensus BFT (Byzantine Fault Tolerance) asinkron (, terutama dalam menghadapi keunggulan unik dalam menangani penundaan jaringan dan kegagalan sebagian node.

Gambaran Umum Model BFT Asinkron

Dalam model BFT asinkron, sistem terdiri dari 3f+1 proses, di mana f proses mungkin dirusak secara jahat. Proses berkomunikasi melalui saluran asinkron, di mana penundaan pengiriman pesan dikendalikan oleh lawan. Setiap proses memiliki pasangan kunci publik dan privat untuk tanda tangan dan verifikasi, memastikan keaslian dan integritas pesan.

Persyaratan Dasar Protokol Konsensus Blockchain

Protokol konsensus blockchain bertujuan untuk membuat semua node yang jujur mencapai kesepakatan tentang status blockchain. Persyaratan dasar termasuk:

1. Aktivitas: Dalam eksekusi tak terbatas, terdapat satu blockchain yang telah ditentukan dengan panjang tak terbatas.
2. Konsistensi: Jika terdapat dua blockchain yang telah diputuskan, salah satunya harus menjadi awalan dari yang lainnya.
3. Kualitas P: Di blockchain yang telah ditentukan, proporsi transaksi yang dimasukkan oleh node yang jujur setidaknya adalah p.

Tantangan protokol konsensus asinkron saat ini

Saat ini, protokol konsensus asinkron tercepat yang pernah dianggap adalah 2-chain VABA, dengan latensi yang diperkirakan sebesar 9.5δ. Namun, penelitian menemukan bahwa protokol ini memiliki berbagai cara serangan yang dapat merusak konsistensi dan aktivitasnya. Serangan ini termasuk memanfaatkan cacat pemeriksaan otentikasi, penyalahgunaan strategi peningkatan, dan merelaksasi definisi otentikasi pemimpin, dan lain-lain. Meskipun telah diperkenalkan mekanisme inovatif seperti menjalankan banyak instance paralel secara bersamaan, masalah ini masih belum sepenuhnya teratasi.

Desain Protokol Baru: 2PAC (Konsensus Asinkron Tahap 2)

Berdasarkan analisis terhadap protokol yang ada, para peneliti mengusulkan protokol 2PAC, yang secara signifikan meningkatkan kinerja dengan menyederhanakan dan mengoptimalkan proses konsensus. 2PAC mencakup dua varian:

1. 2PAClean:

   • Mencapai +90% throughput dan 9.5δ latensi yang diharapkan
   • Kompleksitas pesan adalah O)n²(
   • Meningkatkan efisiensi dengan menghilangkan interaksi dan biaya komputasi yang tidak perlu

2. 2PACBIG：

   • Saat ini, protokol konsensus blockchain tercepat di bawah kompleksitas pesan O)n³(
   • Waktu berjalan MVBA tunggal tanpa kesalahan adalah 4δ, secara signifikan mengurangi latensi

![Laporan Penelitian Industri: Kemajuan dan Aplikasi Terbaru Protokol Konsensus Blockchain--Laporan Mendalam Biji Koin])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4610d324100d148ad62952ca490d119c.webp(

Jalur Aliran Blok Super Cepat

Para peneliti juga mengusulkan desain blok pipa baru yang secara signifikan mengurangi latensi blok pipa. Dengan memperkenalkan mekanisme jalur cepat, waktu keputusan untuk blok pipa bahkan bisa lebih kecil dari blok non-pipa di bawah penjadwalan yang adil. Mekanisme ini menjamin latensi jalur cepat dalam semua eksekusi dan tidak terpengaruh oleh perilaku proses yang gagal.

Analisis Hasil Kuantitatif

Melalui analisis teoretis dan pengujian praktis, 2PAClean memiliki perkiraan latensi terburuk sebesar 9.5δ, dan dalam keadaan baik (tanpa kesalahan dan penjadwalan setengah adil) sebesar 6δ. Sebagai perbandingan, perkiraan latensi sMVBA adalah 10δ, dengan keadaan baik sebesar 6δ. 2PAClean mengurangi latensi terburuk sebesar 0.5δ dengan tetap mempertahankan latensi dalam keadaan baik yang sama. Selain itu, throughput 2PAClean meningkat sebesar 80% hingga 100% dibandingkan dengan sMVBA berbasis rantai.

2PACBIG sebagai O)n³( kompleksitas pesan protokol, waktu operasional MVBA-nya adalah 4δ, kecepatan melebihi semua protokol yang ada. Desain blok aliran super cepat memungkinkan s2PAClean dan s2PACBIG untuk masing-masing mencapai waktu keputusan blok aliran 4δ dan 3δ, yang lebih lanjut meningkatkan kinerja protokol.

Hasil Evaluasi Perhitungan

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

Arah Penelitian Masa Depan

1. Optimasi protokol: lebih lanjut menyederhanakan dan mengoptimalkan struktur protokol, mengurangi pengiriman pesan dan beban perhitungan yang tidak perlu.
2. Analisis Keamanan: Menganalisis secara mendalam keamanan protokol baru dalam berbagai skenario serangan untuk memastikan keandalan dalam aplikasi nyata.
3. Aplikasi nyata: Menerapkan protokol baru pada sistem Blockchain nyata, memverifikasi kinerjanya di lingkungan jaringan yang sebenarnya.

Kesimpulan

Penelitian ini menganalisis secara rinci kelebihan dan kekurangan dari protokol konsensus blockchain asinkron saat ini, dan mengusulkan dua desain protokol baru, yaitu 2PAC dan blok jalur cepat super. Desain baru ini menunjukkan keunggulan signifikan dalam meningkatkan throughput dan mengurangi latensi, memberikan referensi penting untuk perkembangan teknologi blockchain di masa depan. Melalui penelitian dan optimisasi yang terus menerus, teknologi blockchain diharapkan dapat memainkan peran yang lebih penting dalam ekonomi digital di masa depan, sementara generasi baru protokol konsensus akan memberikan dasar yang kokoh untuk perkembangan teknologi ini.

![Laporan Riset Industri: Kemajuan dan Aplikasi Terbaru Protokol Konsensus Blockchain--Laporan Mendalam Biji Mata Uang])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-3843cbecc561fa8bc9d1b870e8808d34.webp(