Багатокритеріальна оптимізація вибору комітету для ієрархічних протоколів консенсусу на основі BFT

Анотація

Останніми роками децентралізовані платформи, такі як блокчейн, привертають значну увагу, особливо в контексті фінансових і платіжних систем. Вони створені для забезпечення прозорого, безпечного та надійного середовища для цифрових транзакцій без необхідності центрального органу. Ядром такої децентралізованої платформи, як блокчейн, є консенсусний рівень, який дозволяє всім учасникам (так званим Воркерам), які належним чином працюють і дотримуються всіх мережевих протоколів, координувати свої дії та приймати одні й ті самі рішення, маючи однаковий стан розподіленого леджеру. Однак деякі з Воркерів можуть тимчасово перебувати в автономному режимі без будь-якого підтвердження, на власний розсуд, або погано працювати через технічні обставини з непередбачуваною поведінкою. Метою цієї статті є представлення підходу до багатоцільової оптимізації консенсусних протоколів на основі візантійської відмовостійкості (BFT), щоб зменшити вплив на мережу таких фолтних учасників. Розглядалися два критерії: мінімізація кількості відправлених службових повідомлень і максимізація математичного сподівання кількості створених блоків. Результатом є метод визначення оптимального розміру комітету та розподілу Воркерів залежно від їх загальної кількості в мережі та очікувану пропорції фолтних вузлів. Усі поправки до протоколу, представлені в цій роботі, протестовані на відповідних імітаційних моделях і продемонстрували значне підвищення продуктивності системи та зниження навантаження на вузли мережі. Ці вдосконалення буде впроваджено в консенсусний протокол Gozalandia на платформі Waterfall, підвищуючи його загальну надійність, продуктивність і безпеку. Крім того, представлений алгоритм оптимізації може бути застосований до широкого діапазону консенсусних протоколів у блокчейнах, де блоки повинні бути підписані випадково вибраними комітетами щодо їх дійсності.