ブロックチェーンが動物だった場合、コンセンサスプロトコルはその骨格になります。 分散型ネットワークの不可欠な部分として、コンセンサスプロトコルは、ネットワーク内のすべてのノードによるトランザクションの検証を担当します。 これは、追加されるブロックの有効性を判断することで行われ、すべてのノードが合意したものであることを確認します。
クォーラムベースのコンセンサスプロトコルとは
クォーラムベースのコンセンサスプロトコルは、ブロックチェーンスペース内で非常に大流行しています。 しかし、彼らは何ですか？ それらは、他の非クォーラムベースのコンセンサスプロトコルよりも優れていますか？ 彼らはどのように実行しましたか？
クォーラムは、分散型システムで頻繁に使用される用語です。 これは、分散システム内でアクションを実行する前に、分散トランザクションに必要な最小投票数を指します。 コンセンサスプロトコルは、システムとして定義されています。 任意の時点で特定のブロックチェーンで何が起こるかを管理します。
クォーラムベースのコンセンサスプロトコルは、ブロックを追加する決定の前に、最小投票数を達成するプロトコルです。
他のコンセンサスプロトコルとの主な違い
すべてのコンセンサスプロトコルには、XNUMXつの基本的な要件があります。 ノードのすべての参加者は、新しいブロックの追加を受け入れるか拒否するかの集合的な決定に到達する必要があります。 ただし、決定に到達するプロセスは、クォーラムベースのプロトコルの下で追加の手順を実行します。
クォーラムベースのコンセンサスプロトコルの場合、ノードの参加者はXNUMXつの主要なイニシアチブとメッセージを交換します。 まず、ブロックをすべてのノードに提案する必要があります。これは、コンセンサスリーダーのみが実行できるものです。 XNUMXつ目は、参加者がブロックを決定して検証したことをネットワークに通知することです。
コンセンサスは、リーダーがブロックを提案し、参加者の大多数が提案されたブロックを決定して検証した後に達成されます。
非クォーツベースのコンセンサスプロトコルに対するエッジ
クォーラムベースのプロトコルは、クォーラムベースではないプロトコルとの大きな違いがXNUMXつあります。 つまり、適切な参加ノードの一部に障害が発生したり、悪意を持って動作したりした場合でも、操作を続行する機能。
コンセンサスが些細なことではない主な理由は、メッセージの送信およびノードによる意思決定中に障害が発生する可能性があることです。 原因は、停電または悪意のある動作であり、メッセージの損失または遅延が発生する可能性があります。
このような障害の許容範囲は、ビザンチンフォールトトレランスと呼ばれます。 このようなプロトコルは、クラッシュフォールトまたはビザンチンフォールトに耐えることができます。 クラッシュフォールトは、コンセンサスが実行されているときに参加者が応答しないか、新しい操作を実行しない場合です。
ビザンチン障害とは、悪意のあるエージェントである可能性のある参加者の失敗を指します。 このようなエージェントは、定められたプロトコルとは異なるランダムな動作を表示し、何らかのアクションを実行することを特徴としています。
クォーラムベースのプロトコルで許容できる悪意のあるノードの最大数は、ネットワークに参加しているすべてのノードのXNUMX/XNUMXです。 合計には、正直なノードと悪意のあるノードの両方が含まれます。
クォーラムベースのプロトコルのパフォーマンス
クォーラムベースのコンセンサスプロトコルのパフォーマンスを測定するには、それらをXNUMXつの異なるグループに細分して分析する必要があります。
実用的なビザンチンフォールトトレラント（BFT）プロトコルのパフォーマンス
プロトコルは、実際にはXNUMXつの重要な問題を達成するため、そのように呼ばれます。 同期が困難な環境で機能を維持しながら、参加者間の通信と認証を最適化します。
すべての通信はプライマリと呼ばれるリーダーに集中化され、他のすべての参加者はレプリカと呼ばれます。 ビュー変更プロトコルは、先行ノードに障害が発生したときに実装され、循環キューの次の参加者が新しいプライマリになります。 すべての参加者は、投票の意思決定を改善するために、すべての参加者とその署名について適切な知識を持っています。
ビザンチン障害に対する実用的な解決策を提供する一方で、プロトコルにはスケーラビリティに関する大きな問題がありました。 悪意のある動作を許容するには、すべての参加者が他のすべてのノード参加者を知り、膨大な数のメッセージを交換する必要があります。 これは、メッセージを交換する際の計算の複雑さを示します。
参加者を追加することはほぼ不可能であるため、拡張も課題です。 永久に離れる参加者は、悪意のあるアクターと見なされます。 非常に活気に満ちたダイナミックなブロックチェーンエコシステムは、すぐにXNUMX/XNUMXの限界に達し、プロトコルが崩壊する結果になります。
連合ビザンチン協定プロトコルのパフォーマンス
連合ビザンチン合意（FBA）プロトコルの下で、定足数はいくつかの連邦単位に分割されます。 それは、それぞれが定足数のスライスに責任を持ついくつかのビザンチン将軍を持つことによってそうします。 これにより、トランザクションが大幅に増加し、トランザクションコストが削減され、メッセージ交換の数が少なくなります。
FBAプロトコルでは、参加している各ノードに、信頼する相手を選択する機能が与えられます。 悪意のある攻撃者が信頼できるリストに悪意のあるノードを含めるように多数の有効なノードを説得する必要があるため、悪意のある攻撃者にとっては困難になります。
FBAは何年にもわたって人気が高まり、大きなブロックチェーンの名前がその地位に引き付けられてきました。 最も注目すべきものはRippleincとStellarです。 シビル攻撃は最も顕著な脅威であり、リップルブロックチェーンの場合はさらにそうです。 バリデーター用の一意のノードリストの存在は、優れたソリューションを提供します。
委任されたビザンチンフォールトトレラントプロトコルのパフォーマンス
委任されたビザンチンフォールトトレラントプロトコル（dBFT）は、BFTと同じ実行スタイルに従います。 ただし、コンセンサスを複数の参加者に集中させることで、BFTのスケーラビリティの問題を解決することで異なります。 プロトコルは、コンセンサス参加者の選択に評判の概念を使用します。
NEOは、dBFTプロトコルのトッププレーヤーの2つです。 危険なセキュリティの脅威の可能性があるため、その取り込みはかなり抑制されています。 悪意のあるリーダーは、ビュー変更プロトコルを悪用して、決定論的なフォークを作成する可能性があります。 次に、異なるメッセージを使用してXNUMXつの新しいブロックを作成できます。両方のブロックが有効であり、参加者によって受け入れられ、ネットワーク内にXNUMXつの異なる状態が作成されます。 解決策は、ビューが変更される前に生成されたすべてのメッセージを破棄することです。
ビザンチンフォールトトレラントおよび委任されたプルーフオブステークプロトコルのパフォーマンス
ハイブリッドプロトコルはBFT-dPoSと略され、高性能のProofofPossessionプロトコルとBFTプロトコルのセキュリティを統合します。 このプロトコルでは、各トークン所有者がブロックプロデューサーに投票し、投票数が最も多い21のノードが対象となります。 21のそれぞれは、ブロックを生成するために0.5秒の時間枠を固定し、プロセスはアルファベット順に進みます。
EOSIOは、プロトコルを使用するブロックチェーンの3000つです。 毎分21トランザクションの能力やBFTセキュリティレベルなどの驚異的な成果を誇っています。 欠点は、XNUMXのブロック作成者に制限されていることであり、投票は保持されているアセットの影響を受けます。 プロセスを制御するための衝突が可能です。
著者のメモ
クォーラムベースのコンセンサスプロトコルは、非クォーラムプロトコルと比較してごく最近のものです。 ただし、ビザンチンフォールトの問題を解決し、悪意のあるノードがネットワークの過半数を形成しない限り、操作性を可能にするため、パンチが詰まっています。
それらのパフォーマンスは、議論のプロトコルのクラスによって異なります。BFTはスケーラビリティの大きな問題を提供しますが、FBAはSybil攻撃に対してある程度の感受性を提供します。
dBFTはスケーラビリティの問題を解決しますが、ビュー変更プロトコルの悪用を作成します。 BFT-dPoSは最高の機能を提供しますが、共謀によるリスク管理をもたらします。 ただし、クォーラムベースのプロトコルの採用は、スペースの革新が進むにつれて増加すると予想されます。
ソース：https：//crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/