الهدف من Harmony هو إنشاء blockchain قائم على القطع مع قابلية توسع وأمان كاملين. لقد درست العديد من حلول blockchain في السوق واقترحت خطة تنفيذ هندسية خاصة بها. هذا هو المكان الذي تستحق فيه Harmony اهتمام الجميع.
هذا هدف كبير للغاية. أولاً وقبل كل شيء ، لديه قابلية توسع كاملة. لا يشمل تجزئة Harmony فقط تأكيد المعاملة ، واتصالات الشبكة ، ولكن أيضًا تقسيم حالة blockchain. ثانيًا ، يجب أن نضمن أمن التجزئة. يعتمد تجزئة Harmony على عملية DRG (التوزيع العشوائي الموزع) ، مما يجعلها غير متوقعة وعادلة وقابلة للتحقق وقابلة للتطوير. بالإضافة إلى ذلك ، تتبنى Harmony آلية PoS بدلاً من آلية PoW لاختيار المدققين ، ولديها تحسين خاص بها لآلية إجماع PBFT. تمتلك PoS حدًا معينًا ، ليس فقط للتأكد من أن أصحاب المصلحة الصغار يمكنهم المشاركة في الشبكة وكسب الدخل ، ولكن أيضًا لمنع المهاجمين الضارين من السيطرة على جزء واحد. تنفذ Harmony نشر المعلومات داخل جزء وعبر شبكة جزء باستخدام خوارزمية تشتت المعلومات التكيفية. يستخدم Harmony أيضًا توجيه Kademlia لتحقيق المعاملات عبر الأجزاء التي تتسع لوغاريتميًا مع زيادة عدد الأجزاء. مع التجزئة ، يجب أيضًا الحفاظ على اتساق المعاملات عبر الأجزاء. كما يدعم الانسجام المعاملات عبر الأجزاء ، ويدعم الاتصال المباشر بين الأجزاء ، ويضمن اتساق المعاملات عبر الأجزاء من خلال آلية قفل ذري.
الكل في الكل ، يحاول Harmony توفير blockchain قابل للتطوير وآمن ولامركزي من خلال تحسين طبقة البروتوكول وطبقة الشبكة ، والتي يمكن أن تدعم سيناريوهات التطبيقات اللامركزية السائدة ، بما في ذلك الألعاب والتبادلات اللامركزية وإنترنت الأشياء ، إلخ. هذه رؤية طموحة.

رؤية المشروع

في الوقت الحالي ، تحاول العديد من مشروعات blockchain الجديدة زيادة سرعة معالجة المعاملات (الإنتاجية) ، ولكن الحلول الجديدة مثل dPoS في EOS و TRON و Rootchain في Quarkchain وما إلى ذلك يجب أن تضحي ببعض العناصر الأساسية ، على سبيل المثال ، اللامركزية ويمكن للأمان تحسين الأداء بشكل كبير.
على الرغم من أن مثل هذا النظام يعمل بسرعة كبيرة ، إلا أنه لا يمكن اعتباره إلا نظامًا شبه مركزي يفقد المفهوم الأساسي لـ blockchain - اللامركزية.
كحل لتوسيع blockchain ، يمكن للتجزئة تحسين أداء الشبكة بشكل كبير دون المساس بالأمان واللامركزية. يحل Harmony مشكلة توسيع blockchain عن طريق إدخال تجزئة الحالة في blockchain - نظرًا لأن كل عقدة تحتاج فقط إلى تشغيل وتخزين جزء من بيانات blockchain لإكمال المعاملة ، فإن عبء العمل الخاص بمعالجة المعاملات يتم مشاركته بواسطة هذا يحسن بشكل كبير قابلية التوسع في الكتلة نفسها.

---

يسلط الضوء على المشروع

يعد Scaling أحد أكثر المشكلات التي يتم الحديث عنها في صناعة blockchain في الوقت الحالي. من يحل هذه المشكلة أولاً سيصبح الرائد في الصناعة. بطبيعة الحال ، فإن الفرضية هنا هي أنه في ظل فرضية مراعاة خاصيتي الأمن واللامركزية ، إذا تم تحقيق اختراق من خلال التضحية بهاتين السمتين الرئيسيتين ، فهذا ليس سوى اختراق منخفض المستوى ، أو أنه يتجه نحو مسار تطور مختلف.
في إطار فرضية أخذ الأمان واللامركزية في الاعتبار ، تعد التجزئة أحد أهم المسارات لتوسيع blockchain. هذا هو محور استكشاف Harmony. على الرغم من وجود مشاريع blockchain أخرى للتجزئة ، بما في ذلك Ethereum 2.0 ، إلا أن هناك أيضًا مشاريع عبر سلسلة. إذا كان Harmony يمكنه استكشاف التجزئة ، فيمكن أن يكون أكثر صلابة من المشاريع الأخرى. ثم لديه فرصة للحصول على السبق في المنافسة.
بالطبع اختار فريق Harmony طريقًا صعبًا يتطلب الكثير من الجهد ولديه منافسون أقوياء جدًا. وفقًا لمقدمة فريق Harmony إلى Blue Fox Notes ، فقد أكمل المشروع تمويلًا بقيمة 18 مليون دولار أمريكي ، ويمتلك المستثمرون أموالًا من وادي السيليكون وأستراليا وهونج كونج وسنغافورة ، وقد حقق بداية جيدة.
من الورقة البيضاء الخاصة بـ Harmony ، يمكن ملاحظة أن الفريق لديه تفكير تقني واضح ، وقد فكر بعمق في المشكلات التي يجب مواجهتها في تنفيذ مشاريع التجزئة. يتكون الفريق بشكل أساسي من موظفي البحث والتطوير ، بشكل أساسي من الخلفية من Microsoft و Google و Apple.

---

نظرة عامة فنية

آلية إجماع FBFT القابلة للتطوير
Harmony لا تعتمد إثبات العمل ، ولكن آلية PoS ، يحصل المستخدمون على حقوق ومكافآت إنتاج الكتل عن طريق وضع الرموز المميزة. في الوقت نفسه ، يستخدم Harmony آلية FBPT في عملية إنتاج الكتلة والتحقق. قبل أن نشرح ما هو FBFT ، نعلم أن PBFT هو تسامح بيزنطي مع الخطأ. نظرًا لأن PBFT لديها آلية يحتاجها المحققون لبث أصواتهم إلى المحققين الآخرين ، فإن هذا يزيد بشكل كبير من تعقيد الاتصالات لـ PBFT ، مما يجعل من الصعب توسيع blockchain إذا كان النظام يحتوي على مئات أو آلاف العقد. بالنسبة لمشكلة صعوبة توسيع PBFT ، تم تحسين FBFT ، ويمكن لـ FBFT تحقيق التوسع الخطي من حيث تعقيد الاتصال. على وجه التحديد ، كيف يتم تحقيق ذلك؟ في آلية FBFT ، لها أيضًا دور القائد والمحقق ، ولا تتطلب من جميع المدققين بث أصواتهم. يدير القائد عملية توقيع متعدد لجمع أصوات المحققين. حجم هذا التوقيع المتعدد هو O (1) ، ثم بث التصويت. هذا يعني أن كل مدقق يحتاج فقط إلى تلقي توقيع متعدد واحد ، مما يقلل من تعقيد الاتصال من O (n ^ 2) إلى O (n).
يمكن لآلية توقيع شنور أن تحقق تجميعًا ثابتًا متعدد التوقيعات وتشكل شجرة متعددة الإرسال بين المحققين لتسهيل تسليم الرسالة ، لكن توقيع شنور المتعدد يتطلب جولات التزام سرية ، مما سيؤدي إلى مشكلة رحلتين ذهابًا وإيابًا لمرة واحدة متعدد التوقيع ، يستخدم FBFT مخطط التوقيعات المتعددة BLS (Boneh-Lynn-Shacham) لتحسين هذه المشكلة ، ولا يلزم سوى رحلة واحدة ذهابًا وإيابًا لتحقيق ذلك ، لذلك ، فإن FBFT أسرع بنسبة 50٪ من BFT باستخدام آلية توقيع Schonorr. أخيرًا ، يستخدم Harmony أيضًا رمز نافورة RaptorQ لتسريع عملية البث الجماعي.
شيء واحد يجب ملاحظته هو أن جميع محققي توافق Harmony يتم اختيارهم بناءً على آلية PoS. المدققون الذين لديهم عدد أكبر من حصص التصويت لديهم أصوات أكثر من أي شخص آخر ، بدلاً من التوقيع على صوت واحد في كل مرة. هذا يعني أيضًا أن ما ينتظره القائد ليس توقيع المحققين 2f + 1 ، ولكن حصص التصويت لمحققي 2f + 1.
خوارزمية عشوائية تدمج VRF و VDF
بالنسبة إلى blockchain ، يجب توسيعها بسرعة. على سبيل المثال ، يمكن لـ FBFT المذكورة أعلاه تحقيق تأكيد أسرع للمعاملة ، ولكن الأمان دائمًا هو الأكثر أهمية. في عملية التحقق من صحة الكتل ، يعد الحفاظ على العشوائية أولوية قصوى للأمان.
يجب أن تكون الخوارزمية العشوائية الجيدة غير متوقعة وقابلة للتحقق وغير تمييزية وقابلة للتطوير في نفس الوقت. يمكن أن تكون بعض البروتوكولات غير متوقعة وغير تمييزية ويمكن التحقق منها ، لكن قابلية التوسع ضعيفة ، مثل بروتوكول RandHound. لديهم مزاياها وعيوبها. تقترح شركة Harmony خوارزمية توليد عشوائية تجمع بين تقنيات VRF و VDF. VRF هي وظيفة عشوائية يمكن التحقق منها ، و VDF هي وظيفة تأخير يمكن التحقق منها. يستخدم Algorand تصنيف تشفير يعتمد على VRF (وظيفة عشوائية يمكن التحقق منها) لتحديد مجموعة تحقق إجماع ؛ يقترح Ethereum 2.0 VDF (وظيفة تأخير يمكن التحقق منها) لتأخير الكشف عن الرقم العشوائي الفعلي ومنع هجوم آخر كاشف.
بسبب VDF ، لا يمكن للقائد معرفة الرقم العشوائي النهائي الفعلي حتى يتم إرسال pRnd إلى blockchain. نظرًا لاستخدام VDF لحساب Rnd ، فقد تم الالتزام بـ pRnd بالفعل في الكتلة السابقة ، لذلك لا يمكن للقائد معالجته. إذا لم يرسل القائد pRnd لإيقاف البروتوكول ، فإن FBFT لديه آلية مهلة لتبديل القائد وإعادة تشغيل البروتوكول. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تعقيد بروتوكول DRG المعتمد من قبل Harmony هو O (n) ، وهو على الأقل ترتيب من حيث الحجم أسرع من بعض المشاريع.
التجزئة المستندة إلى PoS
يجب أن تمنع كل من PoW و PoS هجمات Sybil. تستخدم سلسلة PoW القدرة الحاسوبية لإثبات هويتها ، وبالتالي تحصل على الحق في إنتاج الكتل. تتبنى Harmony آلية PoS ، وتستخدم PoS تعهد رمز الأسهم الخاص بالمدقق لإثبات ذلك. لكي تصبح مدققًا لـ Harmony ، يجب عليك أولاً أن تراهن على بعض الرموز المميزة. كلما زاد عدد الرموز المميزة المكدسة ، زادت حصص تصويت المدققين التي يمكنك الحصول عليها. تتوافق كل حصة تصويت مع صوت واحد لإجماع BFT.
Staking stakers يحصلون على أسهم تصويت تتناسب مع الرموز المميزة التي يشاركونها. يتم تخصيص حصص التصويت بشكل عشوائي إلى الأجزاء. يحصل أصحاب المصلحة الذين أصبحوا مدققي الأجزاء على حقوق تصويت مقابلة في الجزء.
في عملية الإجماع والتجزئة في Harmony ، يوجد مفهوم الدورات (العهود). الفترات عبارة عن فترات زمنية محددة مسبقًا يتم خلالها إصلاح بنية الجزء ويتم تشغيل كل جزء بشكل مستمر بالإجماع مع نفس مجموعة أدوات التحقق.
في بداية كل دورة ، سيتم إنشاء رقم عشوائي بواسطة بروتوكول DRG ، وسيتم تحديد بنية التجزئة بناءً على الرقم العشوائي. يجب على المدققين مشاركة الرموز المميزة الخاصة بهم في الفترة السابقة إذا كانوا يريدون التحقق من صحة المعاملات خلال فترة معينة. الموعد النهائي لتعهد الحصة هو قبل إرسال الرقم العشوائي preimage pRnd إلى blockchain.
في بداية كل دورة تحقق جديدة ، يتم تخصيص أسهم التصويت للمدقق الجديد بشكل عشوائي إلى الأجزاء. ينضم المدققون الجدد إلى جزء ويتم توزيع حصص التصويت الخاصة بهم. يتطلب إجماع Shard تواقيع الكتلة مع ما لا يقل عن 2f + 1 من أسهم التصويت.
من أجل ضمان أمان جزء واحد ، تتبنى Harmony حدًا تكيفيًا PoS ، والذي يعدل سعر أسهم التصويت من خلال الخوارزميات بطريقة تكيفية ، ويخصص حصص التصويت الفردية إلى الأجزاء بدلاً من التحقق الفردي بواسطة.
من أجل منع هجمات الرمز المميز المتعهد بها على نطاق واسع ، لا يقوم برنامج Harmony بالتقطيع من خلال أدوات التحقق ، ولكن يتم تقسيمه من خلال أسهم التصويت لمنع عدد كبير من أدوات التحقق من حيازة العملات المعدنية من احتلال جزء واحد. يمكن تعيين أداة تحقق واحدة لأجزاء متعددة إذا كان لديها حصص تصويت مخصصة لأجزاء مختلفة. تم تحديد قائد الجزء ليكون المدقق مع أول حصة تصويت في مجموعة معينة.
في الوقت نفسه ، تكون حصص التصويت صغيرة جدًا بحيث لا يمكن للمهاجمين الأشرار جمع السلطة في جزء واحد. بعد الحساب ، يعتقد Harmony أنه بمجرد أكثر من 600 سهم تصويت ، يمكن ضمان الأمان العالي للتجزئة.
بالنظر إلى الفوائد الاقتصادية ، يتمتع المدققون الذين لديهم المزيد من الرموز المميزة بفرص أكبر لانتخابهم كقادة. في حالة السلوك الضار ، يخشى المدققون الذين قاموا بتجميع الرموز المميزة من أن مصالحهم سوف تتضاءل ، وبالتالي ضمان أمن الشبكة.
بالإضافة إلى الآليات المذكورة أعلاه ، تتبنى Harmony أيضًا مخطط تقسيم معدّل لتحسين أمانه. لأنه إذا ظلت الأجزاء منظمة ، فلا يزال لدى المهاجمين الأشرار الفرصة لتنفيذ هجماتهم. مثل تنفيذ هجوم الدورة الثابتة أو هجوم التكيف البطيء أو هجوم التكيف الكامل وما إلى ذلك. يستخدم Harmony آلية إعادة مشاركة تستند إلى قواعد Cuckoo لحل هذه المشكلات. في نهاية دورة التحقق التي يتم فيها طرد المدققين الذين يسحبون حصتهم من الشبكة ، يظل أولئك الذين يحتفظون بحصصهم.
مزامنة الحالة السريعة
تحتوي المجموعة الأولى من الحقبة على رابط تجزئة للكتلة الأولى من الحقبة السابقة. يتيح ذلك مزامنة حالة العقد الجديدة بسرعة ، حيث يمكنهم الاعتماد على الكتل الرمادية للتحقق بسرعة من الحالة الحالية.
إذا كنت بحاجة إلى تنزيل سجل blockchain بالكامل للتحقق من معاملات التجزئة ، فإن الوقت طويل جدًا.إذا قمت بمزامنة سجل Ethereum blockchain ، فستعرف أن الأمر قد يستغرق عدة أيام. يجب على Harmony فقط تنزيل الحالة الحالية ضمن نافذة زمنية للدورة.
في Harmony ، يقوم المدققون الجدد الذين ينضمون إلى جزء أولاً بتنزيل الحالة الحالية لهذا الجزء. تقوم العقد الجديدة بتنزيل رؤوس الكتل التاريخية والتحقق من رؤوس الكتلة عن طريق التحقق من توقيعاتها. تكون حالة الجزء صالحة طالما توجد آثار تشفير من الحالة الحالية إلى كتلة التكوين ، مثل مؤشرات التجزئة والتوقيعات.
في الوقت نفسه ، من أجل تقليل التكلفة والوقت لحساب التحقق من صحة التوقيع ، تحتوي الكتلة الأولى من كل دورة من Harmony على مؤشر تجزئة إضافي يشير إلى الكتلة الأولى من الدورة السابقة. بهذه الطريقة ، يمكن للعقدة الجديدة تخطي الكتل الأخرى في دورة عند تتبع مؤشر التجزئة الخاص بها إلى كتلة التكوين ، وبالتالي تسريع عملية التحقق من حالة blockchain الحالية. أخيرًا ، لزيادة تحسين عملية مزامنة الحالة ، سيبقي Harmony حالة blockchain نفسها صغيرة قدر الإمكان.

روابط ذات صلة:
https://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/3285.html###