ブロックチェーンコンセンサスプロトコルの最新の進展と応用

ブロックチェーン技術の発展過程において、コンセンサス機構は常に核心の関心事です。最近、非同期バイザンティン耐障害状態機械複製（BFT SMR）プロトコルの研究が著しい進展を遂げました。本稿では、現在のブロックチェーンコンセンサスプロトコルの発展状況を深く探り、非同期BFTプロトコルの最新のブレークスルーを重点的に分析します。

現状の概要

現在、sMVBAプロトコルはその10δの期待遅延で最も速い非同期MVBAプロトコルとなっています。以前の2-chain VABAプロトコルは9.5δの期待遅延を達成したと主張していましたが、複数のセキュリティ脆弱性が存在したため、その実際の性能は期待に達しませんでした。

! 業界調査レポート:ブロックチェーンコンセンサスプロトコルの最新の進歩と応用

新プロトコル設計

共通のプロトコルの性能をさらに向上させるために、研究者は2つの革新的なプロトコル設計を提案しました:

1. 2PAC（2段階非同期コンセンサス）

2PACプロトコルは、コンセンサスプロセスを簡素化および最適化することにより、パフォーマンスを大幅に向上させました。このプロトコルには、2つのバリエーションが含まれています：

• 2PAClean：90%以上のスループット向上を実現し、期待遅延は9.5δ、メッセージの複雑度はO(n²)。
• 2PACBIG：現在のメッセージの複雑さはO(n³)の最速のブロックチェーンコンセンサスプロトコルで、障害がない場合の単一次MVBAの実行時間はわずか4δです。

2. 超高速ラインブロック

この新しい設計は、パイプラインブロックの遅延を大幅に低減しました。ファーストパスメカニズムを導入することで、公平スケジューラの下で、パイプラインブロックの意思決定時間は非パイプラインブロックよりも短くなる可能性があります。このメカニズムは、すべての実行において、障害プロセスの影響を受けずにファーストパスの遅延を保証します。

パフォーマンス評価

理論分析と実際のテスト結果は示しています：

• 2PACleanの予想レイテンシは、最悪の場合9.5δ、良いケースで6δです。
• 2PACleanのスループットは、チェーン型sMVBAに比べて80%-100%向上しました。
• 2PACBIGの単回MVBA実行時間は4δで、既存のすべてのプロトコルより優れています。
• 超高速なパイプラインブロック設計により、s2PACleanとs2PACBIGはそれぞれ4δと3δのパイプラインブロック決定時間を実現しました。

! 業界調査レポート:ブロックチェーンコンセンサスプロトコルの最新の進歩と応用

今後の研究の方向性

1. プロトコルの最適化：プロトコル構造をさらに簡素化し、不必要なメッセージ伝達や計算コストを削減します。
2. セキュリティ分析：新しいプロトコルのさまざまな攻撃シナリオにおけるセキュリティを深く研究する。
3. 実際の応用：新しいプロトコルを実際のブロックチェーンシステムに適用し、リアルなネットワーク環境での性能を検証します。

まとめ

新しい世代のコンセンサスプロトコルの設計は、ブロックチェーン技術の発展方向を示しています。プロトコル構造の簡素化とコンセンサスプロセスの最適化を通じて、これらのプロトコルはスループットの向上とレイテンシの低減において顕著な成果を上げました。研究が進むにつれて、これらの革新がデジタル経済におけるブロックチェーン技術の適用により一層堅固な基盤を築くことになると確信しています。