¿Cómo entender la tecnología blockchain? ¿Qué tiene de especial el "Algoritmo Dumbo"?

Recientemente, el equipo de Zhang Zhenfeng del Instituto de Software de la Academia de Ciencias de China, junto con el equipo de Tang Qiang del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey, lograron un avance importante en la investigación de consenso de Tolerancia a fallas bizantinas (BFT) de la tecnología central de la cadena de bloques y propusieron el primer algoritmo de consenso asíncrono totalmente práctico del mundo.Algoritmo Dumbo Byzantine Fault Tolerant (Dumbo BFT)" (denominado "Algoritmo Dumbo").

En la tecnología blockchain caracterizada por la "descentralización", ¿por qué es importante el algoritmo de consenso? ¿Qué es un "algoritmo de consenso tolerante a fallas bizantinas"? ¿Cuáles son las ventajas del "Algoritmo Dumbo"?

¿Por qué es importante el algoritmo de consenso?

La "descentralización" es una de las características de blockchain. En un sistema descentralizado, no hay un rol responsable de la "toma de decisiones". Esto es como un grupo de turistas temporales. Algunas personas quieren ir al este, mientras que otras quieren ir al oeste.

"Centralización y descentralización"

Para dar otro ejemplo más cercano a la vida, en el sistema financiero tradicional, cuando A transfiere una suma de dinero a B, este comportamiento se almacenará en la base de datos del banco, y la autenticidad de los datos de la transacción está garantizada por instituciones tradicionales como bancos prevalecerán los registros.

La red Bitcoin ha completado $1,2 billones en acuerdos de transacciones este año: el 14 de diciembre, Bitcoin Magazine tuiteó que la red Bitcoin ha completado $1,2 billones en acuerdos de transacciones este año. Se informa que esta cifra es aproximadamente igual a las exportaciones de mercancías de Alemania para todo 2020. [2021/12/14 7:38:50]

Sin embargo, en un sistema de cadena de bloques "descentralizado" como Bitcoin, algunos nodos pueden registrar la transferencia de A a B, y algunos nodos pueden no registrarla. ¿Existe tal cosa como una transferencia? ¿En base a los registros de quién?

Obviamente, en los dos casos anteriores, es muy importante que todo el sistema tome una decisión unificada a través de un mecanismo de consenso adecuado.

Por lo tanto, en el mundo de la cadena de bloques, diferentes nodos finalmente logran la consistencia de los datos a través del algoritmo de consenso preestablecido reconocido.

¿Qué tiene que ver el "algoritmo de consenso tolerante a fallas bizantinas" con Bizancio?

LTC supera la marca de $ 85: según los datos de Huobi Global, LTC ha subido a corto plazo, superando la marca de $ 85, y ahora está en $ 85,01, con un aumento intradiario del 2,89 %. un buen trabajo en el control de riesgos. [2020/11/23 21:43:22]

En funcionamiento real, el algoritmo de consenso no es invulnerable. Los desafíos de todos los lados a menudo afectan el consenso, y el mayor desafío surge del "problema de confianza".

En 1982, Leslie Lamport, ganadora del premio Turing, propuso tal hipótesis de situación que puede hacer que el algoritmo de consenso falle en el artículo, es decir, el "Problema de los generales bizantinos".

¿Qué es el "problema de los generales bizantinos"?

Se puede observar que el algoritmo de consenso Byzantine Fault Tolerance (BFT) es un algoritmo de consenso derivado del problema general bizantino, y su propósito es resolver cómo llegar a un consenso en un entorno de no confianza.

Historias similares son más comunes en la historia de China, como la "alianza vertical y horizontal conjunta" en el período de los Reinos Combatientes: el poder de Qin siguió creciendo y se convirtió en una amenaza común para los otros seis países, por lo que los seis países "se unieron vertical y horizontalmente". unieron fuerzas para resistir al fuerte Qin. Al mismo tiempo, Qin también formó una alianza con los seis países a través de "Lianheng", con el propósito de destruir la "vertical conjunta" entre los seis países, para aislar a cada país y derrotarlos individualmente.

En el contexto anterior, tanto Qin como los otros seis países se enfrentan al llamado "Problema de los generales bizantinos": deben luchar juntos y evitar ser destruidos. En ese momento, los antiguos a menudo establecían confianza a través de medios como rehenes o matrimonios. En el contexto de la cadena de bloques, problemas similares pueden resolverse mediante el "Algoritmo de consenso tolerante a fallas bizantinas".

Por lo tanto, como tecnología central clave de la cadena de bloques, el "algoritmo de consenso de tolerancia a fallas bizantinas" es el algoritmo central para garantizar el funcionamiento seguro y confiable de la cadena de bloques, mejorar la escalabilidad y el rendimiento operativo de la cadena de bloques, y tiene un alto rendimiento operativo. bajo consumo de recursos, fácil implementación y otras características, es favorecido por la industria y ampliamente utilizado en sistemas de cadena de bloques chinos y extranjeros.

¿Qué tiene de especial el "Algoritmo Dumbo"?

El investigador Zhang Zhenfeng, quien completó los resultados de la investigación, dijo en una entrevista que cómo diseñar un "algoritmo de consenso bizantino tolerante a fallas" asincrónico eficiente es un problema bien conocido en el campo de la criptografía y la computación distribuida. Desde la década de 1980, muchos académicos de renombre internacional, incluidos varios ganadores del Premio Turing, han explorado sucesivamente este problema. El "Honey Badger BFT" (BFT de tejón de miel) propuesto en 2016 es el primer algoritmo casi práctico. Se ha aplicado el algoritmo de consenso asíncrono. a la plataforma blockchain.

Zhang Zhenfeng señaló que para diseñar un algoritmo de consenso asincrónico completamente práctico, el Instituto de Software de la Academia de Ciencias de China llevó a cabo un trabajo de investigación sobre el "Algoritmo Dumbo" en 2015. El algoritmo analizó el "Algoritmo Honey Badger" de un perspectiva única y reveló que la causa raíz de su rendimiento limitado es El aumento en el tiempo de ejecución causado por una gran cantidad de llamadas aleatorias de submódulos propone una nueva primitiva de transmisión comprobablemente confiable, que garantiza la finalización correcta de la transmisión de transacciones a través de "pruebas" criptográficas , y proporciona un método de construcción eficiente basado en la tecnología de firma digital de umbral, a través de una innovadora aplicación de consenso bizantino de múltiples valores, que convierte el consenso sobre las transacciones en el consenso sobre la "prueba", de modo que el "algoritmo Dumbo" pueda superar el rendimiento de algoritmos de consenso asíncronos mientras tolera 1/3 de los desafíos de diseño de nodos maliciosos.

En la actualidad, en la red de prueba de 100 nodos de consenso repartidos en cuatro continentes alrededor del mundo, el tiempo de retraso de confirmación del "Algoritmo Dumbo" es de 24 segundos, que es menos de 1/20 del "Algoritmo Honey Badger", y el el rendimiento de transacciones es de casi 18.000 transacciones, más de 9 veces mayor que el "algoritmo Honey Badger".

Zhang Zhenfeng también dijo que el equipo conjunto completó el avance creativo del "Algoritmo Dumbo", que no solo resolvió los problemas teóricos del diseño del algoritmo de consenso asíncrono, sino que también mejoró en gran medida el rendimiento y superó por completo el "Algoritmo Honey Badger" actualmente adoptado por la industria, convirtiéndose así en el primer algoritmo de consenso asíncrono totalmente práctico del mundo. El resultado de esta investigación puede proporcionar una nueva generación de tecnología central con seguridad sólida, alto rendimiento y escalabilidad para la construcción de infraestructura de cadena de bloques de China.

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