Harmony의 목표는 완전한 확장성과 보안을 갖춘 샤드 기반 블록체인을 만드는 것입니다. 시장에 나와 있는 많은 블록체인 솔루션을 연구하고 자체 엔지니어링 구현 계획을 제안했습니다. 하모니가 모든 사람의 관심을 받을 자격이 있는 곳입니다.
이것은 매우 높은 목표입니다.우선 완전한 확장성을 가지고 있습니다.Harmony의 샤딩에는 트랜잭션 확인, 네트워크 통신뿐만 아니라 블록체인 상태 샤딩도 포함됩니다. 둘째, 조각화의 보안을 보장해야 합니다. Harmony의 샤딩은 DRG(Distributed Random Generation) 프로세스를 기반으로 하므로 예측 불가능하고 공정하며 검증 가능하고 확장 가능합니다. 또한 Harmony는 PoW 메커니즘이 아닌 PoS 메커니즘을 채택하여 검증자를 선택하고 PBFT 합의 메커니즘에 대한 자체 최적화를 가지고 있습니다. PoS는 작은 스테이커가 네트워크에 참여하고 수입을 얻을 수 있도록 보장할 뿐만 아니라 악의적인 공격자가 단일 샤드를 제어하지 못하도록 하는 특정 임계값이 있습니다. Harmony는 Adaptive Information Dispersal Algorithm을 사용하여 샤드 내에서 그리고 샤드 네트워크를 통해 정보 전파를 구현합니다. Harmony는 또한 Kademlia 라우팅을 사용하여 샤드 수가 증가함에 따라 대수적으로 확장되는 교차 샤드 트랜잭션을 실현합니다. 샤딩을 사용하면 교차 샤드 트랜잭션의 일관성도 유지되어야 합니다 Harmony는 또한 교차 샤드 트랜잭션을 지원하고 샤드 간 직접 통신을 지원하며 원자 잠금 메커니즘을 통해 교차 샤드 트랜잭션의 일관성을 보장합니다.
대체로 Harmony는 프로토콜 계층과 네트워크 계층을 최적화하여 확장 가능하고 안전하며 탈중앙화된 블록체인을 제공하려고 합니다. 이는 게임, 탈중앙화 거래소, IoT 등을 포함한 더 많은 주류 탈중앙화 애플리케이션 시나리오를 지원할 수 있습니다. 이것은 야심 찬 비전입니다.

프로젝트 비전

현재 많은 새로운 블록체인 프로젝트가 트랜잭션 처리 속도(처리량)를 높이려고 노력하고 있지만 EOS 및 TRON의 dPoS, Quarkchain의 Rootchain 등과 같은 새로운 솔루션은 몇 가지 핵심 요소를 희생해야 합니다. 보안은 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
이러한 시스템은 매우 빠르게 실행되지만 블록체인의 핵심 개념인 탈중앙화를 상실한 반 중앙 집중식 시스템으로 간주될 수 있습니다.
블록체인 확장을 위한 솔루션인 샤딩은 보안 및 분산화를 손상시키지 않으면서 네트워크 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
Harmony는 블록체인에 상태 샤딩을 도입하여 블록체인 확장 문제를 해결합니다. 각 노드는 트랜잭션을 완료하기 위해 블록체인 데이터의 일부만 실행하고 저장하면 되므로 트랜잭션 처리 작업량을 공유합니다. 블록 자체의 확장성.

프로젝트 하이라이트

스케일링은 현재 블록체인 업계에서 가장 많이 언급되는 문제 중 하나입니다. 이 문제를 먼저 해결하는 사람이 업계의 선두주자가 될 것입니다. 물론 여기서의 전제는 보안과 탈중앙화라는 두 가지 속성을 고려한다는 전제 하에 이 두 가지 핵심 속성을 희생하여 돌파구를 만든다면 이는 저급 돌파구에 불과하거나 다른 개발 경로.
보안과 탈중앙화를 전제로 샤딩은 블록체인 확장을 위한 가장 중요한 경로 중 하나입니다. 이더리움 2.0을 비롯한 다른 샤딩 블록체인 프로젝트도 있지만 크로스체인 프로젝트도 있다 하모니가 샤딩을 탐색할 수 있다면 다른 프로젝트보다 더 견고할 수 있다. 경쟁에서 유리한 출발.
물론 Harmony 팀은 많은 노력이 필요하고 매우 강력한 경쟁자가 있는 어려운 길을 선택했습니다. Harmony 팀의 Blue Fox Notes 소개에 따르면 이 프로젝트는 1,800만 달러의 자금 조달을 완료했으며 투자자는 실리콘 밸리, 호주, 홍콩 및 싱가포르의 자금을 보유하고 있으며 좋은 출발을 했습니다.
Harmony의 백서에서 볼 수 있듯이 팀은 명확한 기술적 사고를 가지고 있으며 샤딩 프로젝트 구현에서 직면할 문제에 대해 깊이 생각했습니다.팀은 주로 배경에서 주로 R&D 인력으로 구성됩니다. 마이크로소프트, 구글, 애플의 .

기술 개요

확장 가능한 FBFT 합의 메커니즘
Harmony는 PoW를 채택하지 않지만 PoS 메커니즘, 사용자는 토큰을 스테이킹하여 블록 생성에 대한 권리와 보상을 얻습니다. 동시에 Harmony는 블록 생성 및 검증 프로세스에서 FBPT 메커니즘을 사용합니다. FBFT가 무엇인지 설명하기 전에 PBFT가 실용적인 비잔틴 내결함성이라는 것을 알고 있습니다. PBFT에는 검증자가 자신의 투표를 다른 검증자에게 브로드캐스팅해야 하는 메커니즘이 있기 때문에 PBFT의 통신 복잡성이 크게 증가하여 시스템에 수백 또는 수천 개의 노드가 있는 경우 블록체인을 확장하기 어렵습니다.
PBFT가 확장하기 어려운 문제에 대해 FBFT가 최적화되었으며 FBFT는 통신 복잡도 측면에서 선형 확장을 달성할 수 있습니다. 구체적으로 어떻게 달성할 것인가? FBFT 메커니즘에서 리더와 검증자 역할도 하며 모든 검증자가 자신의 투표를 방송할 필요는 없습니다.리더는 검증자의 투표를 수집하기 위해 다중 서명 프로세스를 실행합니다. 는 O(1 )이고 투표를 브로드캐스트합니다. 즉, 각 유효성 검사기는 하나의 다중 서명만 수신하면 되므로 통신 복잡성이 O(n^2)에서 O(n)으로 줄어듭니다.
Schnorr 서명 메커니즘은 일정한 크기의 다중 서명 집계를 달성하고 메시지 전달을 용이하게 하기 위해 검증자 간에 멀티캐스트 트리를 형성할 수 있지만 Schnorr 다중 서명에는 비밀 커밋 라운드가 필요하므로 한 번에 두 번의 왕복 문제가 발생합니다. multi-signature , FBFT는 BLS(Boneh-Lynn-Shacham) 다중 서명 방식을 사용하여 이 문제를 최적화하고 이를 달성하기 위해 단 한 번의 왕복만 필요하므로 Schonorr 서명 메커니즘을 사용하는 BFT보다 FBFT가 50% 더 빠릅니다. 마지막으로 Harmony는 RaptorQ 분수 코드를 사용하여 블록 방송 프로세스를 가속화합니다.
한 가지 주의할 점은 모든 Harmony 합의 검증자가 PoS 메커니즘을 기반으로 선택된다는 것입니다. 더 많은 의결권을 가진 유효성 검사기는 한 번에 한 표에 서명하는 대신 다른 모든 사람보다 더 많은 표를 얻습니다. 이것은 또한 리더가 기다리는 것은 2f+1 검증자의 서명이 아니라 2f+1 검증자의 투표 지분임을 의미합니다.
VRF와 VDF를 통합한 랜덤 알고리즘
블록체인의 경우 빠르게 확장되어야 합니다.예를 들어 위에서 언급한 FBFT는 더 빠른 트랜잭션 확인을 달성할 수 있지만 항상 안전 의 중요합니다. 블록을 검증하는 과정에서 무작위성을 유지하는 것이 보안의 최우선 과제입니다.
좋은 무작위 알고리즘은 예측 불가능하고, 검증 가능하고, 비차별적이며 동시에 확장 가능해야 합니다. 일부 프로토콜은 예측 불가능하고 비차별적이며 검증 가능할 수 있지만 RandHound 프로토콜과 같이 확장성이 약합니다. 그들만의 장점과 단점이 있습니다.
Harmony는 VRF와 VDF 기술을 결합한 랜덤 생성 알고리즘을 제안합니다. VRF는 검증 가능한 랜덤 함수이고 VDF는 검증 가능한 지연 함수입니다. 알고랜드는 VRF(Verifiable Random Function) 기반의 암호화 분류를 사용하여 합의 검증 그룹을 선택하고, 이더리움 2.0은 VDF(Verifiable Delay Function)를 제안하여 실제 난수 공개를 지연시키고 마지막 공개자의 공격을 방지합니다.
VDF로 인해 리더는 pRnd가 블록체인에 제출되기 전까지 실제 최종 난수를 알 수 없습니다. VDF는 Rnd를 계산하는 데 사용되기 때문에 pRnd는 이전 블록에서 이미 커밋되었으므로 리더가 이를 조작할 수 없습니다. 리더가 프로토콜을 중지하기 위해 pRnd를 제출하지 않으면 FBFT에는 리더를 전환하고 프로토콜을 다시 시작하는 시간 초과 메커니즘이 있습니다. 또한 Harmony가 채택한 DRG 프로토콜의 복잡도는 O(n)이며 이는 일부 프로젝트보다 최소한 10배 이상 빠릅니다.
PoS 기반 샤딩
PoW와 PoS 모두 Sybil 공격을 방지해야 합니다. PoW 체인은 컴퓨팅 파워를 사용하여 자신의 신원을 증명하므로 블록을 생산할 권리를 얻습니다. Harmony는 PoS 메커니즘을 채택하고 PoS는 검증인의 지분 토큰 서약을 사용하여 이를 증명합니다. Harmony의 검증자가 되려면 먼저 특정 토큰을 스테이킹해야 합니다. 더 많은 토큰을 스테이킹할수록 더 많은 검증자 투표 지분을 얻을 수 있습니다. 각 의결권은 BFT 합의에 대한 1표에 해당합니다.
스테이킹 스테이커는 그들이 스테이킹한 토큰에 비례하여 투표 지분을 얻습니다. 투표 지분은 샤드에 무작위로 할당됩니다. 샤드 유효성 검사자가 된 이해 관계자는 샤드에서 해당 투표권을 얻습니다.
하모니의 합의와 샤딩 과정에는 주기(Epochs)라는 개념이 있습니다. 기간은 샤드 구조가 고정되고 각 샤드가 동일한 유효성 검사기 세트와 합의를 지속적으로 실행하는 사전 결정된 시간 간격입니다.
각 주기가 시작될 때 DRG 프로토콜에 의해 난수가 생성되고 난수를 기반으로 단편화 구조가 결정됩니다. 검증자는 특정 기간 동안 거래를 검증하려면 이전 기간에 토큰을 스테이킹해야 합니다. 스테이크 서약 마감일은 난수 사전 이미지 pRnd가 블록체인에 제출되기 전입니다.
각각의 새로운 검증 주기가 시작될 때마다 새로운 검증인의 투표 지분이 샤드에 무작위로 할당됩니다. 새로운 유효성 검사기가 샤드에 가입하고 투표 지분이 배포됩니다. 샤드 합의에는 최소 2f+1 투표 지분이 있는 블록 서명이 필요합니다.
하나의 샤드의 보안성을 확보하기 위해 하모니는 알고리즘을 통해 의결권의 가격을 적응형으로 조정하는 적응 임계값 PoS를 채택하고 단일 검증 대신 샤드에 개별 의결권을 할당합니다.
대규모 담보 토큰 공격을 방지하기 위해 하모니는 검증자를 통한 샤딩이 아닌 투표 지분을 통한 샤딩을 통해 다수의 코인 보유 검증자가 하나의 샤드를 점유하지 않도록 합니다. 다른 샤드에 할당된 투표 지분이 있는 경우 단일 검증자를 여러 샤드에 할당할 수 있습니다. 샤드의 리더는 특정 그룹에서 첫 번째 의결권을 가진 검증인으로 결정됩니다.
동시에 투표 점유율이 너무 낮아 악의적인 공격자가 단일 샤드에서 권력을 모을 수 없습니다. 하모니는 계산 후 600주 이상 투표하면 샤딩의 높은 보안성을 보장할 수 있다고 믿습니다.
경제적 이익을 고려하면 스테이킹된 토큰이 많은 검증인일수록 리더로 선출될 가능성이 높습니다. 악의적인 행동이 발생할 경우 토큰을 스테이킹한 검증인은 자신의 이익이 줄어들 것을 두려워하여 네트워크의 보안을 보장합니다.
위의 메커니즘 외에도 Harmony는 보안을 향상시키기 위해 개편된 샤딩 체계를 채택합니다. 샤드가 구조화된 상태로 남아 있으면 악의적인 공격자가 여전히 공격을 수행할 기회가 있기 때문입니다. 정적 주기 공격, 느린 적응 공격 또는 전체 적응 공격 등의 구현과 같은 것입니다. Harmony는 이러한 문제를 해결하기 위해 Cuckoo 규칙에 기반한 리샤딩 메커니즘을 사용합니다. 지분을 인출하는 검증인이 네트워크에서 추방되는 검증 주기가 끝나면 지분을 유지하는 검증인은 남게 됩니다.
빠른 상태 동기화
에포크의 첫 번째 블록에는 이전 에포크의 첫 번째 블록에 대한 해시 링크가 포함되어 있습니다. 이를 통해 새 노드의 상태를 빠르게 동기화할 수 있으며 회색 블록을 사용하여 현재 상태를 빠르게 확인할 수 있습니다.
샤드 트랜잭션을 확인하기 위해 전체 블록체인 기록을 다운로드해야 하는 경우 시간이 너무 오래 걸리므로 이더리움 블록체인 기록을 동기화한 경우 며칠이 걸릴 수 있음을 알 수 있습니다. Harmony는 주기 시간 창 내에서만 현재 상태를 다운로드해야 합니다.
Harmony에서 샤드에 합류하는 새로운 유효성 검사기는 먼저 현재 상태를 다운로드하여 해당 샤드를 시도합니다. 새 노드는 과거 블록 헤더를 다운로드하고 서명을 확인하여 블록 헤더를 확인합니다. 샤드 상태는 해시 포인터 및 서명과 같은 현재 상태에서 제네시스 블록으로 돌아가는 암호화 추적이 있는 한 유효합니다.
동시에 서명 검증 계산의 비용과 시간 비용을 줄이기 위해 Harmony의 각 주기의 첫 번째 블록에는 이전 주기의 첫 번째 블록을 가리키는 추가 해시 포인터가 포함되어 있습니다. 이러한 방식으로 새로운 노드는 제네시스 블록에 대한 해시 포인터를 추적할 때 주기에서 다른 블록을 건너뛸 수 있으므로 현재 블록체인 상태의 검증 속도를 높일 수 있습니다. 마지막으로 상태 동기화 프로세스를 더욱 최적화하기 위해 Harmony는 블록체인 상태 자체를 가능한 한 작게 유지합니다.

관련 링크:
https://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/3285.html###