Ο στόχος του Harmony είναι να δημιουργήσει ένα blockchain που βασίζεται σε θραύσματα με πλήρη επεκτασιμότητα και ασφάλεια. Έχει μελετήσει πολλές λύσεις blockchain στην αγορά και πρότεινε το δικό της σχέδιο εφαρμογής μηχανικής. Αυτό είναι όπου το Harmony αξίζει την προσοχή όλων.
Αυτός είναι ένας πολύ υψηλός στόχος. Πρώτα απ 'όλα, έχει πλήρη επεκτασιμότητα. Ο διαμοιρασμός της Harmony περιλαμβάνει όχι μόνο την επιβεβαίωση συναλλαγών, την επικοινωνία δικτύου, αλλά και την κοινή χρήση κατάστασης blockchain. Δεύτερον, πρέπει να διασφαλίσουμε την ασφάλεια του κατακερματισμού. Ο διαμοιρασμός του Harmony βασίζεται στη διαδικασία DRG (Distributed Random Generation), που το καθιστά απρόβλεπτο, δίκαιο, επαληθεύσιμο και επεκτάσιμο. Επιπλέον, η Harmony υιοθετεί τον μηχανισμό PoS αντί του μηχανισμού PoW για την επιλογή επικυρωτών και έχει τη δική της βελτιστοποίηση για τον μηχανισμό συναίνεσης PBFT. Το PoS έχει ένα ορισμένο όριο, όχι μόνο για να διασφαλίσει ότι οι μικροί παίκτες μπορούν να συμμετέχουν στο δίκτυο και να κερδίζουν εισόδημα, αλλά και για να αποτρέψουν τους κακόβουλους εισβολείς από το να αποκτήσουν τον έλεγχο ενός μόνο θραύσματος. Το Harmony υλοποιεί τη διάδοση πληροφοριών μέσα σε ένα θραύσμα και σε ένα δίκτυο θραυσμάτων χρησιμοποιώντας τον Αλγόριθμο Προσαρμοστικής Διασποράς Πληροφοριών. Το Harmony χρησιμοποιεί επίσης τη δρομολόγηση Kademlia για να πραγματοποιήσει συναλλαγές cross-shard που κλιμακώνονται λογαριθμικά καθώς αυξάνεται ο αριθμός των θραυσμάτων. Με το sharding, πρέπει επίσης να διατηρηθεί η συνέπεια των συναλλαγών cross-shard.Το Harmony υποστηρίζει επίσης συναλλαγές cross-shard, υποστηρίζει την άμεση επικοινωνία μεταξύ shards και διασφαλίζει τη συνέπεια των συναλλαγών cross-shard μέσω ενός μηχανισμού ατομικού κλειδώματος.
Συνολικά, η Harmony προσπαθεί να προσφέρει μια επεκτάσιμη, ασφαλή και αποκεντρωμένη αλυσίδα μπλοκ βελτιστοποιώντας το επίπεδο πρωτοκόλλου και το επίπεδο δικτύου, το οποίο μπορεί να υποστηρίξει περισσότερα σενάρια αποκεντρωμένων εφαρμογών, όπως παιχνίδια, αποκεντρωμένες ανταλλαγές, IoT κ.λπ. Αυτό είναι ένα φιλόδοξο όραμα.

Όραμα έργου

Προς το παρόν, πολλά νέα έργα blockchain προσπαθούν να αυξήσουν την ταχύτητα επεξεργασίας συναλλαγών (throughput), αλλά νέες λύσεις όπως το dPoS στο EOS και το TRON, το Rootchain στο Quarkchain κ.λπ. πρέπει να θυσιάσουν ορισμένα βασικά στοιχεία, για παράδειγμα, την αποκέντρωση και η ασφάλεια μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση.
Αν και ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί πολύ γρήγορα, μπορεί να θεωρηθεί μόνο ως ένα ημι-κεντρικό σύστημα, το οποίο χάνει την βασική έννοια του blockchain - αποκέντρωση.
Ως λύση για την επέκταση της αλυσίδας μπλοκ, η κοινή χρήση μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση του δικτύου χωρίς να θέτει σε κίνδυνο την ασφάλεια και την αποκέντρωση.
Η Harmony λύνει το πρόβλημα της επέκτασης της αλυσίδας μπλοκ εισάγοντας τον καταμερισμό κατάστασης στην αλυσίδα μπλοκ—καθώς κάθε κόμβος χρειάζεται μόνο να τρέξει και να αποθηκεύσει ένα μέρος των δεδομένων blockchain για να ολοκληρώσει τη συναλλαγή, ο φόρτος εργασίας της επεξεργασίας συναλλαγών μοιράζεται με Αυτό βελτιώνει σημαντικά την επεκτασιμότητα του ίδιου του μπλοκ.

Τα σημαντικότερα σημεία έργου

Η κλιμάκωση είναι ένα από τα πιο πολυσυζητημένα ζητήματα στον κλάδο του blockchain αυτή τη στιγμή. Όποιος λύσει πρώτος αυτό το πρόβλημα θα γίνει ο ηγέτης στον κλάδο. Φυσικά, η προϋπόθεση εδώ είναι ότι υπό την προϋπόθεση ότι λαμβάνονται υπόψη τα δύο χαρακτηριστικά της ασφάλειας και της αποκέντρωσης, εάν επιτευχθεί μια σημαντική ανακάλυψη θυσιάζοντας αυτά τα δύο βασικά χαρακτηριστικά, αυτό είναι απλώς μια σημαντική ανακάλυψη ή κινείται προς διαφορετική αναπτυξιακή πορεία.
Υπό την προϋπόθεση ότι λαμβάνεται υπόψη η ασφάλεια και η αποκέντρωση, ο διαμοιρασμός είναι ένας από τους πιο σημαντικούς δρόμους για την επέκταση του blockchain. Αυτό είναι το επίκεντρο της εξερεύνησης της Harmony. Παρόλο που υπάρχουν άλλα έργα διαμοιρασμού blockchain, συμπεριλαμβανομένου του Ethereum 2.0, υπάρχουν επίσης έργα cross-chain. Εάν το Harmony μπορεί να εξερευνήσει το διαμοιρασμό, μπορεί να είναι πιο σταθερό από άλλα έργα. Τότε έχει την ευκαιρία να αποκτήσει ένα προβάδισμα στον ανταγωνισμό.
Φυσικά, η ομάδα της Harmony επέλεξε έναν δύσκολο δρόμο, που θέλει πολύ κόπο και έχει πολύ δυνατούς ανταγωνιστές. Σύμφωνα με την εισαγωγή της ομάδας Harmony στο Blue Fox Notes, το έργο έχει ολοκληρώσει χρηματοδότηση 18 εκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ και οι επενδυτές έχουν κεφάλαια από τη Silicon Valley, την Αυστραλία, το Χονγκ Κονγκ και τη Σιγκαπούρη, και έχει κάνει μια καλή αρχή.
Από τη λευκή βίβλο της Harmony, φαίνεται ότι η ομάδα έχει ξεκάθαρη τεχνική σκέψη και έχει σκεφτεί βαθιά τα προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπίσει κατά την υλοποίηση των έργων διαμοιρασμού. Η ομάδα αποτελείται κυρίως από προσωπικό Ε&Α, κυρίως από το παρασκήνιο της Microsoft, της Google και της Apple .

Τεχνική επισκόπηση

Κλιμακόμενος μηχανισμός συναίνεσης FBFT
Η Harmony δεν υιοθετεί PoW, αλλά μηχανισμό PoS, οι χρήστες αποκτούν τα δικαιώματα και τις ανταμοιβές της παραγωγής μπλοκ ποντάροντας μάρκες. Ταυτόχρονα, η Harmony χρησιμοποιεί τον μηχανισμό FBPT στη διαδικασία παραγωγής και επαλήθευσης μπλοκ. Πριν εξηγήσουμε τι είναι το FBFT, γνωρίζουμε ότι το PBFT είναι πρακτική βυζαντινή ανοχή σφαλμάτων. Δεδομένου ότι το PBFT έχει έναν μηχανισμό που οι επαληθευτές πρέπει να μεταδίδουν τις ψήφους τους σε άλλους επαληθευτές, αυτό αυξάνει σημαντικά την πολυπλοκότητα της επικοινωνίας του PBFT, καθιστώντας δύσκολη την επέκταση του blockchain εάν το σύστημα έχει εκατοντάδες ή χιλιάδες κόμβους.
Για το πρόβλημα ότι το PBFT είναι δύσκολο να επεκταθεί, το FBFT έχει βελτιστοποιηθεί και το FBFT μπορεί να επιτύχει γραμμική επέκταση όσον αφορά την πολυπλοκότητα της επικοινωνίας. Συγκεκριμένα, πώς να το πετύχετε; Στον μηχανισμό FBFT, έχει επίσης τους ρόλους του ηγέτη και του επαληθευτή και δεν απαιτεί από όλους τους επαληθευτές να μεταδίδουν τις ψήφους τους. Ο αρχηγός εκτελεί μια διαδικασία υπογραφών πολλαπλών υπογραφών για τη συλλογή των ψήφων των επαληθευτών. Το μέγεθος αυτής της πολλαπλής υπογραφής είναι O(1 ), και στη συνέχεια μεταδόθηκε η ψηφοφορία. Αυτό σημαίνει ότι κάθε επικύρωση χρειάζεται να λάβει μόνο μία πολυυπογραφή, μειώνοντας την πολυπλοκότητα της επικοινωνίας από O(n^2) σε O(n).
Ο μηχανισμός υπογραφής Schnorr μπορεί να επιτύχει συνάθροιση πολλαπλών υπογραφών σταθερού μεγέθους και να σχηματίσει ένα δέντρο πολλαπλής διανομής μεταξύ των επαληθευτών για να διευκολύνει την παράδοση μηνυμάτων, αλλά η πολλαπλή υπογραφή schnorr απαιτεί μυστικούς γύρους δέσμευσης, οι οποίοι θα οδηγήσουν στο πρόβλημα δύο διαδρομών μετ' επιστροφής για ένα μόνο multi-signature , το FBFT χρησιμοποιεί το σχήμα πολλαπλών υπογραφών BLS (Boneh-Lynn-Sacham) για τη βελτιστοποίηση αυτού του προβλήματος και απαιτείται μόνο ένα ταξίδι μετ' επιστροφής για την επίτευξή του. Επομένως, το FBFT είναι 50% ταχύτερο από το BFT χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό υπογραφής Schonorr. Τέλος, η Harmony χρησιμοποιεί επίσης τον κώδικα κρήνη RaptorQ για να επιταχύνει τη διαδικασία μετάδοσης μπλοκ.
Ένα πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι όλοι οι επαληθευτές συναίνεσης της Harmony επιλέγονται βάσει του μηχανισμού PoS. Οι επικυρωτές με περισσότερες μετοχές με δικαίωμα ψήφου έχουν περισσότερες ψήφους από όλους τους άλλους, αντί να υπογράφουν μία ψήφο τη φορά. Αυτό σημαίνει επίσης ότι αυτό που περιμένει ο ηγέτης δεν είναι η υπογραφή των επαληθευτών 2f+1, αλλά οι μετοχές ψήφου των επαληθευτών 2f+1.
Τυχαίος αλγόριθμος που ενσωματώνει VRF και VDF
Για το blockchain, πρέπει να επεκταθεί γρήγορα. Για παράδειγμα, το προαναφερθέν FBFT μπορεί να επιτύχει ταχύτερη επιβεβαίωση συναλλαγής, αλλά η ασφάλεια είναι πάντα το πιο σημαντικό σημαντικό από. Κατά τη διαδικασία επικύρωσης μπλοκ, η διατήρηση της τυχαίας είναι κορυφαία προτεραιότητα για την ασφάλεια.
Ένας καλός τυχαίος αλγόριθμος πρέπει να είναι απρόβλεπτος, επαληθεύσιμος, χωρίς διακρίσεις και επεκτάσιμος ταυτόχρονα. Ορισμένα πρωτόκολλα μπορεί να είναι απρόβλεπτα, χωρίς διακρίσεις και επαληθεύσιμα, αλλά η επεκτασιμότητα είναι ασθενής, όπως το πρωτόκολλο RandHound. Έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Η Harmony προτείνει έναν αλγόριθμο τυχαίας παραγωγής που συνδυάζει τεχνολογίες VRF και VDF. Το VRF είναι μια επαληθεύσιμη τυχαία συνάρτηση και το VDF είναι μια επαληθεύσιμη συνάρτηση καθυστέρησης. Το Algorand χρησιμοποιεί κρυπτογραφική ταξινόμηση με βάση το VRF (Επαληθεύσιμη Τυχαία Συνάρτηση) για να επιλέξει μια συναινετική ομάδα επαλήθευσης· το Ethereum 2.0 προτείνει το VDF (Επαληθεύσιμη Συνάρτηση Καθυστέρησης) για να καθυστερήσει την αποκάλυψη του πραγματικού τυχαίου αριθμού και να αποτρέψει την επίθεση του τελευταίου αποκαλυπτή.
Λόγω του VDF, ο ηγέτης δεν μπορεί να γνωρίζει τον πραγματικό τελικό τυχαίο αριθμό έως ότου το pRnd υποβληθεί στην αλυσίδα μπλοκ. Εφόσον το VDF χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του Rnd, το pRnd έχει ήδη δεσμευτεί στο προηγούμενο μπλοκ, επομένως ο οδηγός δεν μπορεί να το χειριστεί. Εάν ο αρχηγός δεν υποβάλει pRnd για να σταματήσει το πρωτόκολλο, το FBFT έχει έναν μηχανισμό χρονικού ορίου για την αλλαγή του οδηγού και την επανεκκίνηση του πρωτοκόλλου. Επιπλέον, η πολυπλοκότητα του πρωτοκόλλου DRG που υιοθετήθηκε από την Harmony είναι O(n), η οποία είναι τουλάχιστον μια τάξη μεγέθους ταχύτερη από ορισμένα έργα.
Sharding που βασίζεται σε PoS
Τόσο το PoW όσο και το PoS πρέπει να αποτρέπουν τις επιθέσεις Sybil. Η αλυσίδα PoW χρησιμοποιεί υπολογιστική ισχύ για να αποδείξει την ταυτότητά της και έτσι αποκτά το δικαίωμα να παράγει μπλοκ. Η Harmony υιοθετεί τον μηχανισμό PoS και το PoS χρησιμοποιεί τη δέσμευση συμβολικού μετοχικού κεφαλαίου του επικυρωτή για να το αποδείξει. Για να γίνετε επικυρωτής του Harmony, πρέπει πρώτα να ποντάρετε ορισμένα διακριτικά. Όσο περισσότερα μάρκες πονταρίζονται, τόσο περισσότερες μετοχές ψήφου επικυρωτή μπορείτε να αποκτήσετε. Κάθε μετοχή με δικαίωμα ψήφου αντιστοιχεί σε μία ψήφο για τη συναίνεση BFT.
Οι συμμετέχοντες στο ποντάρισμα λαμβάνουν μετοχές ψήφου ανάλογα με τα μάρκες που ποντάρουν. Οι μετοχές με δικαίωμα ψήφου κατανέμονται τυχαία σε θραύσματα. Οι ενδιαφερόμενοι που γίνονται επικυρωτές θραυσμάτων έχουν αντίστοιχα δικαιώματα ψήφου στο θραύσμα.
Στη διαδικασία συναίνεσης και διαμοιρασμού του Harmony, υπάρχει η έννοια των κύκλων (Εποχές). Οι περίοδοι είναι προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα κατά τη διάρκεια των οποίων η δομή του θραύσματος είναι σταθερή και κάθε θραύσμα εκτελεί συνεχώς συναίνεση με το ίδιο σύνολο επικυρωτών.
Στην αρχή κάθε κύκλου, ένας τυχαίος αριθμός θα δημιουργείται από το πρωτόκολλο DRG και η δομή κατακερματισμού θα καθορίζεται με βάση τον τυχαίο αριθμό. Οι επικυρωτές πρέπει να ποντάρουν τα διακριτικά τους στην προηγούμενη περίοδο, εάν θέλουν να επικυρώσουν τις συναλλαγές κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης περιόδου. Η προθεσμία για τη δέσμευση στοιχήματος είναι πριν από την υποβολή του τυχαίου αριθμού preimage pRnd στο blockchain.
Στην αρχή κάθε νέου κύκλου επικύρωσης, τα μερίδια ψήφου του νέου επικυρωτή κατανέμονται τυχαία στα θραύσματα. Οι νέοι επικυρωτές εντάσσονται σε ένα θραύσμα και οι μετοχές τους με δικαίωμα ψήφου διανέμονται. Η συναίνεση του Shard απαιτεί υπογραφές μπλοκ με τουλάχιστον 2f+1 μετοχές ψήφου.
Προκειμένου να διασφαλιστεί η ασφάλεια ενός μόνο θραύσματος, η Harmony υιοθετεί ένα προσαρμοστικό όριο PoS, το οποίο προσαρμόζει την τιμή των μετοχών με δικαίωμα ψήφου μέσω αλγορίθμων με προσαρμοστικό τρόπο και εκχωρεί μεμονωμένες μετοχές με δικαίωμα ψήφου σε θραύσματα αντί για μία μόνο επαλήθευση By.
Προκειμένου να αποτραπούν μεγάλης κλίμακας επιθέσεις δεσμευμένων συμβολαίων, το Harmony δεν θρυμματίζει μέσω επαληθευτών, αλλά θραύσματα μέσω μετοχών με δικαίωμα ψήφου για να αποτρέψει μεγάλο αριθμό επαληθευτών που διαθέτουν νομίσματα από το να καταλάβουν ένα μόνο θραύσμα. Ένας μεμονωμένος επικυρωτής μπορεί να εκχωρηθεί σε πολλά θραύσματα εάν έχει μετοχές με δικαίωμα ψήφου εκχωρημένες σε διαφορετικά θραύσματα. Ο αρχηγός ενός θραύσματος καθορίζεται να είναι ο επικυρωτής με την πρώτη μετοχή ψήφου σε μια συγκεκριμένη ομάδα.
Ταυτόχρονα, οι μετοχές ψήφου είναι τόσο μικρές που οι κακόβουλοι επιτιθέμενοι δεν μπορούν να συγκεντρώσουν δύναμη σε ένα μόνο κομμάτι. Μετά τον υπολογισμό, η Harmony πιστεύει ότι όταν υπάρχουν περισσότερες από 600 μετοχές με δικαίωμα ψήφου, μπορεί να είναι εγγυημένη η υψηλή ασφάλεια του sharding.
Λαμβάνοντας υπόψη τα οικονομικά οφέλη, οι επικυρωτές με περισσότερα πονταρισμένα διακριτικά έχουν περισσότερες πιθανότητες να εκλεγούν ως ηγέτες. Σε περίπτωση κακόβουλης συμπεριφοράς, οι επικυρωτές που έχουν ποντάρει μάρκες φοβούνται ότι τα συμφέροντά τους θα μειωθούν, διασφαλίζοντας έτσι την ασφάλεια του δικτύου.
Εκτός από τους παραπάνω μηχανισμούς, η Harmony υιοθετεί επίσης ένα ανακατασκευασμένο σχέδιο διαμοιρασμού για τη βελτίωση της ασφάλειάς της. Διότι εάν τα θραύσματα παραμείνουν δομημένα, οι κακόβουλοι επιτιθέμενοι εξακολουθούν να έχουν την ευκαιρία να πραγματοποιήσουν τις επιθέσεις τους. Όπως η εφαρμογή επίθεσης στατικού κύκλου, επίθεση αργής προσαρμογής ή επίθεση πλήρους προσαρμογής και ούτω καθεξής. Το Harmony χρησιμοποιεί έναν μηχανισμό αναδιάρθρωσης που βασίζεται στους κανόνες του Κούκου για να λύσει αυτά τα προβλήματα. Στο τέλος ενός κύκλου επικύρωσης κατά τον οποίο οι επικυρωτές που αποσύρουν το ποντάρισμά τους αποβάλλονται από το δίκτυο, όσοι διατηρούν το ποντάρισμά τους παραμένουν.
Γρήγορος συγχρονισμός κατάστασης
Το πρώτο μπλοκ μιας εποχής περιέχει έναν σύνδεσμο κατακερματισμού προς το πρώτο μπλοκ της προηγούμενης εποχής. Αυτό επιτρέπει τον γρήγορο συγχρονισμό της κατάστασης των νέων κόμβων, όπου μπορούν να βασίζονται σε γκρι μπλοκ για να επαληθεύσουν γρήγορα την τρέχουσα κατάσταση.
Εάν πρέπει να κάνετε λήψη ολόκληρου του ιστορικού blockchain για να επαληθεύσετε τις συναλλαγές θραυσμάτων, τότε ο χρόνος είναι πολύ μεγάλος. Εάν έχετε συγχρονίσει το ιστορικό blockchain του Ethereum, θα γνωρίζετε ότι μπορεί να χρειαστούν αρκετές ημέρες. Το Harmony πρέπει να κατεβάσει την τρέχουσα κατάσταση μόνο μέσα σε ένα χρονικό παράθυρο κύκλου.
Στο Harmony, οι νέοι επικυρωτές που ενώνουν ένα θραύσμα πρώτα κάνουν λήψη της τρέχουσας κατάστασης που προσπαθεί για αυτό το θραύσμα. Οι νέοι κόμβοι κατεβάζουν κεφαλίδες ιστορικού μπλοκ και επαληθεύουν τις κεφαλίδες μπλοκ ελέγχοντας τις υπογραφές τους. Η κατάσταση θραύσματος είναι έγκυρη εφόσον υπάρχουν κρυπτογραφικά ίχνη από την τρέχουσα κατάσταση πίσω στο μπλοκ γένεσης, όπως δείκτες κατακερματισμού και υπογραφές.
Ταυτόχρονα, προκειμένου να μειωθεί το κόστος και το κόστος χρόνου του υπολογισμού της επαλήθευσης υπογραφής, το πρώτο μπλοκ κάθε κύκλου του Harmony περιέχει έναν πρόσθετο δείκτη κατακερματισμού που δείχνει το πρώτο μπλοκ του προηγούμενου κύκλου. Με αυτόν τον τρόπο, ένας νέος κόμβος μπορεί να παρακάμψει άλλα μπλοκ σε έναν κύκλο κατά την παρακολούθηση του δείκτη κατακερματισμού του στο μπλοκ γένεσης, επιταχύνοντας έτσι την επαλήθευση της τρέχουσας κατάστασης της αλυσίδας μπλοκ. Τέλος, για περαιτέρω βελτιστοποίηση της διαδικασίας συγχρονισμού κατάστασης, η Harmony θα διατηρήσει την ίδια την κατάσταση blockchain όσο το δυνατόν μικρότερη.

Σχετικοί σύνδεσμοι:
https://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/3285.html###