ONE-Harmonyszczegółowy opis

ONE-Harmony szczegółowy opis

Celem Harmony jest stworzenie łańcucha blokowego opartego na fragmentach z pełną skalowalnością i bezpieczeństwem. Przestudiowała wiele rozwiązań blockchain na rynku i zaproponowała własny inżynierski plan wdrożenia. W tym miejscu Harmony zasługuje na uwagę wszystkich.
To bardzo wysoki cel. Przede wszystkim ma pełną skalowalność. Sharding Harmony obejmuje nie tylko potwierdzanie transakcji, komunikację sieciową, ale także blockchain state sharding. Po drugie, musimy zapewnić bezpieczeństwo fragmentacji. Sharding Harmony opiera się na procesie DRG (Distributed Random Generation), co czyni go nieprzewidywalnym, sprawiedliwym, weryfikowalnym i skalowalnym. Ponadto Harmony przyjmuje mechanizm PoS zamiast mechanizmu PoW do wyboru walidatorów i ma własną optymalizację dla mechanizmu konsensusu PBFT. PoS ma określony próg, nie tylko po to, aby zapewnić małym uczestnikom udział w sieci i zarabiać, ale także po to, aby uniemożliwić złośliwym atakującym przejęcie kontroli nad pojedynczym fragmentem. Harmony wdraża rozpowszechnianie informacji w obrębie odłamka i w całej sieci odłamków za pomocą algorytmu Adaptive Information Dispersal Algorithm. Harmony używa również routingu Kademlia do realizacji transakcji między fragmentami, które skalują się logarytmicznie wraz ze wzrostem liczby fragmentów. W przypadku shardingu należy również zachować spójność transakcji między shardami Harmony obsługuje również transakcje między shardami, obsługuje bezpośrednią komunikację między shardami i zapewnia spójność transakcji między shardami poprzez atomowy mechanizm blokowania.
Ogólnie rzecz biorąc, Harmony stara się zapewnić skalowalny, bezpieczny i zdecentralizowany łańcuch bloków poprzez optymalizację warstwy protokołu i warstwy sieci, co może obsługiwać bardziej popularne zdecentralizowane scenariusze aplikacji, w tym gry, zdecentralizowane giełdy, IoT itp. To ambitna wizja.

Wizja projektu

Obecnie wiele nowych projektów blockchain próbuje zwiększyć szybkość przetwarzania transakcji (przepustowość), ale nowe rozwiązania, takie jak dPoS w EOS i TRON, Rootchain w Quarkchain itp. muszą poświęcić kilka kluczowych elementów, na przykład decentralizację i bezpieczeństwo mogą znacznie poprawić wydajność.
Chociaż taki system działa bardzo szybko, można go uznać jedynie za system częściowo scentralizowany, który traci podstawową koncepcję łańcucha bloków – decentralizacji.
Jako rozwiązanie do ekspansji blockchain, sharding może znacznie poprawić wydajność sieci bez uszczerbku dla bezpieczeństwa i decentralizacji.
Harmony rozwiązuje problem ekspansji łańcucha bloków, wprowadzając podział stanu na fragment łańcucha — ponieważ każdy węzeł musi uruchomić i przechowywać tylko część danych łańcucha bloków, aby zakończyć transakcję, obciążenie związane z przetwarzaniem transakcji jest dzielone przez skalowalność samego bloku.

Najważniejsze elementy projektu

Skalowanie jest obecnie jednym z najczęściej omawianych problemów w branży blockchain. Kto pierwszy rozwiąże ten problem, zostanie liderem w branży. Oczywiście założeniem tutaj jest to, że przy założeniu uwzględnienia dwóch atrybutów bezpieczeństwa i decentralizacji, jeśli przełom zostanie osiągnięty poprzez poświęcenie tych dwóch kluczowych atrybutów, jest to przełom tylko na niskim poziomie lub zmierza w kierunku inną ścieżkę rozwoju.
Przy założeniu uwzględnienia bezpieczeństwa i decentralizacji, sharding jest jedną z najważniejszych ścieżek ekspansji blockchain. Na tym koncentruje się eksploracja Harmony. Chociaż istnieją inne projekty typu sharding blockchain, w tym Ethereum 2.0, istnieją również projekty cross-chain. Jeśli Harmony może eksplorować sharding, może być bardziej solidny niż inne projekty. Wtedy ma szansę uzyskać przewagę nad konkurencją.
Oczywiście zespół Harmony wybrał trudną drogę, która wymaga dużego wysiłku i ma bardzo silnych konkurentów. Zgodnie z wprowadzeniem zespołu Harmony do Blue Fox Notes, projekt zakończył finansowanie w wysokości 18 milionów dolarów, a inwestorzy mają fundusze z Doliny Krzemowej, Australii, Hongkongu i Singapuru, i ma dobry początek.
Z białej księgi Harmony widać, że zespół ma jasne myślenie techniczne i głęboko przemyślał problemy, z którymi należy się zmierzyć przy wdrażaniu projektów shardingu.Zespół składa się głównie z personelu badawczo-rozwojowego, głównie z tła Microsoftu, Google'a i Apple'a.

Przegląd techniczny

Skalowalny mechanizm konsensusu FBFT
Harmony nie przyjmuje PoW, ale mechanizm PoS, użytkownicy uzyskują prawa i nagrody za produkcję bloków poprzez obstawianie tokenów. Jednocześnie Harmony wykorzystuje mechanizm FBPT w procesie produkcji i weryfikacji bloków. Zanim wyjaśnimy, czym jest FBFT, wiemy, że PBFT to praktyczna bizantyjska odporność na błędy. Ponieważ PBFT ma mechanizm, który weryfikatorzy muszą przekazywać swoje głosy innym weryfikatorom, znacznie zwiększa to złożoność komunikacji PBFT, utrudniając rozbudowę łańcucha bloków, jeśli system ma setki lub tysiące węzłów.
W przypadku problemu, w którym PBFT jest trudny do rozszerzenia, FBFT został zoptymalizowany, a FBFT może osiągnąć liniową ekspansję pod względem złożoności komunikacji. Konkretnie, jak to osiągnąć? W mechanizmie FBFT pełni również role lidera i weryfikatora i nie wymaga, aby wszyscy weryfikatorzy rozgłaszali swoje głosy. Lider uruchamia proces podpisu wielopodpisowego w celu zebrania głosów weryfikatorów. Wielkość tego multipodpisu jest O(1 ), a następnie rozgłasza głosowanie. Oznacza to, że każdy walidator musi otrzymać tylko jeden multipodpis, zmniejszając złożoność komunikacji z O(n^2) do O(n).
Mechanizm podpisu Schnorra może osiągnąć agregację wielu podpisów o stałym rozmiarze i utworzyć drzewo multiemisji wśród weryfikatorów w celu ułatwienia dostarczania wiadomości, ale multipodpis Schnorra wymaga tajnych rund zobowiązań, co doprowadzi do problemu dwóch podróży w obie strony dla jednego multi-signature , FBFT wykorzystuje schemat multi-podpisu BLS (Boneh-Lynn-Shacham) w celu optymalizacji tego problemu i do osiągnięcia tego potrzebny jest tylko jeden przejazd w obie strony.Dlatego FBFT jest o 50% szybszy niż BFT przy użyciu mechanizmu podpisu Schonorr. Wreszcie, Harmony wykorzystuje również kod źródłowy RaptorQ, aby przyspieszyć proces nadawania bloków.
Należy zauważyć, że wszystkie weryfikatory konsensusu Harmony są wybierane na podstawie mechanizmu PoS. Walidatorzy z większą liczbą udziałów z prawem głosu mają więcej głosów niż wszyscy inni, zamiast podpisywać jeden głos na raz. Oznacza to również, że to, na co lider czeka, to nie podpis weryfikatorów 2f+1, ale udziały w głosowaniu weryfikatorów 2f+1.
Algorytm losowy integrujący VRF i VDF
W przypadku blockchaina trzeba go szybko rozbudowywać, np. wspomniany FBFT pozwala na szybsze potwierdzanie transakcji, ale bezpieczeństwo jest zawsze najważniejsze ważne z. W procesie sprawdzania poprawności bloków zachowanie losowości jest najwyższym priorytetem dla bezpieczeństwa.
Dobry algorytm losowy musi być nieprzewidywalny, weryfikowalny, niedyskryminujący i jednocześnie skalowalny. Niektóre protokoły mogą być nieprzewidywalne, niedyskryminacyjne i weryfikowalne, ale skalowalność jest słaba, na przykład protokół RandHound. Mają swoje zalety i wady.
Harmony proponuje algorytm generowania losowego, który łączy technologie VRF i VDF. VRF jest weryfikowalną funkcją losową, a VDF jest weryfikowalną funkcją opóźnienia. Algorand wykorzystuje klasyfikację kryptograficzną opartą na VRF (Verible Random Function) w celu wybrania grupy weryfikującej konsensus; Ethereum 2.0 proponuje VDF (VerABLE Delay Function) w celu opóźnienia ujawnienia rzeczywistej liczby losowej i zapobieżenia atakowi ostatniego ujawniającego.
Ze względu na VDF lider nie może znać rzeczywistej ostatecznej liczby losowej, dopóki pRnd nie zostanie przesłany do łańcucha bloków. Ponieważ VDF jest używany do obliczania Rnd, pRnd zostało już zatwierdzone w poprzednim bloku, więc lider nie może nim manipulować. Jeśli lider nie prześle pRnd, aby zatrzymać protokół, FBFT ma mechanizm przekroczenia limitu czasu, aby zmienić lidera i ponownie uruchomić protokół. Ponadto złożoność protokołu DRG przyjętego przez Harmony wynosi O(n), czyli co najmniej o rząd wielkości szybciej niż w przypadku niektórych projektów.
Sharding oparty na PoS
Zarówno PoW, jak i PoS muszą zapobiegać atakom Sybil. Łańcuch PoW wykorzystuje moc obliczeniową do udowodnienia swojej tożsamości, a tym samym uzyskuje prawo do produkcji bloków. Harmony przyjmuje mechanizm PoS, a PoS wykorzystuje zastaw tokena kapitałowego walidatora, aby to udowodnić. Aby zostać walidatorem Harmonii, musisz najpierw postawić określone żetony. Im więcej postawionych tokenów, tym więcej akcji z głosowaniem walidatora możesz otrzymać. Każdy udział dający prawo głosu odpowiada jednemu głosowi za konsensus BFT.
Obstawiający otrzymują udziały z prawem głosu proporcjonalne do postawionych tokenów. Akcje z prawem głosu są losowo przydzielane do odłamków. Interesariusze, którzy stają się walidatorami fragmentu, otrzymują odpowiednie prawa głosu w tym fragmencie.
W procesie konsensusu i shardingu Harmony istnieje pojęcie cykli (Epoki). Okresy to z góry określone przedziały czasu, w których struktura shardu jest stała, a każdy fragment stale prowadzi konsensus z tym samym zestawem walidatorów.
Na początku każdego cyklu protokół DRG wygeneruje liczbę losową, a na jej podstawie zostanie określona struktura fragmentacji. Walidatorzy muszą postawić swoje tokeny w poprzednim okresie, jeśli chcą zweryfikować transakcje w określonym okresie. Ostateczny termin przyrzeczenia stawki upływa przed przesłaniem do łańcucha blokowego preobrazu liczby losowej pRnd.
Na początku każdego nowego cyklu walidacji udziały głosujące nowego walidatora są losowo przypisywane do fragmentów. Nowi walidatorzy dołączają do fragmentu, a ich udziały z prawem głosu są rozdzielane. Konsensus Shard wymaga podpisów blokowych z co najmniej 2f+1 udziałami z prawem głosu.
Aby zapewnić bezpieczeństwo pojedynczego odłamka, Harmony stosuje adaptacyjny próg PoS, który dostosowuje cenę udziałów z prawem głosu za pomocą algorytmów w sposób adaptacyjny i przypisuje poszczególne udziały z prawem głosu do odłamków zamiast pojedynczej weryfikacji By.
Aby zapobiec zakrojonym na dużą skalę atakom tokenów, Harmony nie dzieli się na fragmenty przez weryfikatory, ale przez udziały z głosowaniem, aby zapobiec zajęciu jednego fragmentu przez dużą liczbę weryfikatorów posiadających monety. Pojedynczy moduł sprawdzania poprawności może być przypisany do wielu fragmentów, jeśli ma udziały z prawem głosu przypisane do różnych fragmentów. Lider odłamka jest określany jako walidator z pierwszym udziałem w głosowaniu w określonej grupie.
Jednocześnie udziały głosów są tak małe, że złośliwi napastnicy nie mogą zgromadzić mocy w jednym odłamku. Po obliczeniach Harmony uważa, że po przekroczeniu 600 udziałów z prawem głosu można zagwarantować wysokie bezpieczeństwo shardingu.
Biorąc pod uwagę korzyści ekonomiczne, walidatorzy z większą liczbą postawionych tokenów mają większe szanse na zostanie wybranymi na liderów. W przypadku złośliwego zachowania walidatorzy, którzy postawili tokeny, obawiają się, że ich interesy zostaną zmniejszone, zapewniając w ten sposób bezpieczeństwo sieci.
Oprócz powyższych mechanizmów, Harmony stosuje również przetasowany schemat shardingu, aby poprawić swoje bezpieczeństwo. Ponieważ jeśli odłamki pozostają ustrukturyzowane, złośliwi napastnicy nadal mają możliwość przeprowadzenia swoich ataków. Takich jak realizacja ataku cyklu statycznego, powolny atak adaptacyjny lub pełny atak adaptacyjny i tak dalej. Aby rozwiązać te problemy, Harmony wykorzystuje mechanizm ponownego łączenia oparty na regułach Cuckoo. Pod koniec cyklu walidacji, w którym walidatorzy, którzy wycofują swoje stawki, są usuwani z sieci, ci, którzy utrzymują swoje stawki, zostają.
Szybka synchronizacja stanów
Pierwszy blok epoki zawiera link mieszający do pierwszego bloku poprzedniej epoki. Pozwala to na szybką synchronizację stanu nowych węzłów, gdzie mogą polegać na szarych blokach, aby szybko zweryfikować aktualny stan.
Jeśli musisz pobrać całą historię blockchain, aby zweryfikować transakcje shard, to czas jest zbyt długi.Jeśli zsynchronizowałeś historię blockchain Ethereum, wiesz, że może to potrwać kilka dni. Harmony musi tylko pobrać aktualny stan w oknie czasowym cyklu.
W Harmony nowe walidatory dołączające do fragmentu najpierw pobierają bieżące próby stanu dla tego fragmentu. Nowe węzły pobierają historyczne nagłówki bloków i weryfikują nagłówki bloków, sprawdzając ich podpisy. Stan fragmentu jest ważny, o ile istnieją ślady kryptograficzne z bieżącego stanu z powrotem do bloku genezy, takie jak wskaźniki skrótu i podpisy.
Jednocześnie, aby zredukować koszt i czas obliczeń weryfikacji podpisu, pierwszy blok każdego cyklu Harmony zawiera dodatkowy wskaźnik hash wskazujący na pierwszy blok poprzedniego cyklu. W ten sposób nowy węzeł może pominąć inne bloki w cyklu, śledząc swój wskaźnik skrótu do bloku genezy, przyspieszając w ten sposób weryfikację bieżącego stanu łańcucha bloków. Wreszcie, aby jeszcze bardziej zoptymalizować proces synchronizacji stanu, Harmony będzie utrzymywać stan łańcucha blokowego na jak najmniejszym poziomie.

Powiązane linki:
https://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/3285.html###