Harmony の目標は、完全なスケーラビリティとセキュリティを備えたシャードベースのブロックチェーンを作成することです。市場で多くのブロックチェーン ソリューションを研究し、独自のエンジニアリング実装計画を提案しています。これは、ハーモニーが注目に値する場所です。
これは非常に高い目標です.まず第一に、完全なスケーラビリティを備えています.Harmonyのシャーディングには、トランザクションの確認、ネットワーク通信だけでなく、ブロックチェーン状態のシャーディングも含まれます.第二に、断片化のセキュリティを確保する必要があります。 Harmony のシャーディングは、DRG (Distributed Random Generation) プロセスに基づいているため、予測不可能、公正、検証可能、およびスケーラブルです。さらに、Harmony は PoW メカニズムの代わりに PoS メカニズムを採用してバリデーターを選択し、PBFT コンセンサスメカニズムに対して独自の最適化を行います。 PoS には一定のしきい値があり、小規模なステーカーがネットワークに参加して収入を得られるようにするだけでなく、悪意のある攻撃者が 1 つのシャードを制御できるようになるのを防ぎます。 Harmony は、適応型情報分散アルゴリズムを使用して、シャード内およびシャード ネットワーク全体での情報配布を実装します。また、Harmony は Kademlia ルーティングを使用して、シャード数の増加に応じて対数的にスケーリングするクロスシャード トランザクションを実現します。シャーディングでは、シャード間トランザクションの一貫性も維持する必要があります.Harmony は、シャード間トランザクションもサポートし、シャード間の直接通信をサポートし、アトミック ロック メカニズムを通じてシャード間トランザクションの一貫性を保証します。
全体として、Harmony は、プロトコル層とネットワーク層を最適化することにより、スケーラブルで安全な分散型ブロックチェーンを提供しようとしています。これにより、ゲーム、分散型取引所、IoT などを含む、より主流の分散型アプリケーション シナリオをサポートできます。これは野心的なビジョンです。

プロジェクトのビジョン

現在、多くの新しいブロックチェーン プロジェクトがトランザクション処理速度 (スループット) を向上させようとしていますが、EOS や TRON の dPoS、Quarkchain のルートチェーンなどの新しいソリューションは、いくつかの重要な要素を犠牲にする必要があります。セキュリティにより、パフォーマンスが大幅に向上します。
このようなシステムは非常に高速に実行されますが、ブロックチェーンの中心概念である分散化を失った半中央集権型システムと見なすことしかできません。
ブロックチェーン拡張のソリューションとして、シャーディングは、セキュリティと分散化を損なうことなく、ネットワーク パフォーマンスを大幅に向上させることができます。
Harmony は、ブロックチェーンにステート シャーディングを導入することで、ブロックチェーン拡張の問題を解決します。各ノードは、トランザクションを完了するためにブロックチェーン データの一部を実行および保存するだけでよいため、トランザクション処理のワークロードが共有されます。ブロック自体のスケーラビリティ。

プロジェクトのハイライト

スケーリングは、現在ブロックチェーン業界で最も話題になっている問題の 1 つです。この問題を最初に解決した人が、業界のリーダーになります。もちろん、ここでの前提は、セキュリティと分散化という 2 つの属性を考慮に入れるという前提の下で、これら 2 つの主要な属性を犠牲にしてブレークスルーが達成される場合、これは低レベルのブレークスルーにすぎないか、または異なる開発パス。
セキュリティと分散化を考慮に入れるという前提の下で、シャーディングはブロックチェーンを拡張するための最も重要な方法の 1 つです。これがハーモニーの探求の焦点です. イーサリアム2.0を含む他のシャーディングブロックチェーンプロジェクトがありますが, クロスチェーンプロジェクトもあります. ハーモニーがシャーディングを探求できれば, 他のプロジェクトよりも堅実になる可能性があります.競争の有利なスタート。
もちろん、Harmony チームは、多くの努力を必要とし、非常に強力な競争相手がいる困難な道を選びました。 HarmonyチームのBlue Fox Notesへの紹介によると、プロジェクトは1800万ドルの資金調達を完了し、投資家はシリコンバレー、オーストラリア、香港、シンガポールから資金を調達しており、順調なスタートを切っています。
Harmony のホワイト ペーパーから、チームが明確な技術的思考を持ち、シャーディング プロジェクトの実装で直面する問題について深く考えていることがわかります。チームは主に R&D 担当者で構成されており、主にバックグラウンドから来ています。 Microsoft、Google、Apple の .

技術概要

スケーラブルな FBFT コンセンサス メカニズム
Harmony は PoW を採用していませんが、PoS メカニズムを採用しているため、ユーザーはトークンをステーキングすることでブロックを生成する権利と報酬を取得します。同時に、Harmony はブロックの生成と検証プロセスで FBPT メカニズムを使用します。 FBFT とは何かを説明する前に、PBFT が実用的なビザンチン フォールト トレランスであることを知っています。 PBFT には、検証者が投票を他の検証者にブロードキャストする必要があるメカニズムがあるため、PBFT の通信の複雑さが大幅に増加し、システムに数百または数千のノードがある場合、ブロックチェーンの拡張が困難になります。
PBFT が拡張しにくいという問題に対して、FBFT は最適化されており、FBFT は通信の複雑さの点で線形拡張を実現できます。具体的には、どのように達成するのですか？ FBFT メカニズムでは, リーダーと検証者の役割も持ち, すべての検証者が投票をブロードキャストする必要はありません. リーダーはマルチ署名署名プロセスを実行して検証者の投票を収集します. このマルチ署名のサイズは O(1 ) であり、投票をブロードキャストします。これは、各バリデーターが 1 つのマルチ署名のみを受信する必要があることを意味し、通信の複雑さを O(n^2) から O(n) に減らします。
Schnorr 署名メカニズムは、一定サイズのマルチ署名アグリゲーションを実現し、検証者間でマルチキャスト ツリーを形成してメッセージ配信を容易にしますが、schnorr マルチ署名は秘密のコミットメント ラウンドを必要とするため、1 回の署名に対して 2 回の往復が必要になるという問題が生じます。 multi-signature , FBFT uses the BLS (Boneh-Lynn-Shacham) multi-signature scheme to optimize this problem, and only one round trip is required to gain it. したがって、FBFT は Schonorr 署名メカニズムを使用する BFT よりも 50% 高速です。最後に、Harmony は RaptorQ ファウンテン コードを使用して、ブロック ブロードキャスト プロセスを高速化します。
注意すべきことの 1 つは、すべての Harmony コンセンサス検証者が PoS メカニズムに基づいて選択されていることです。一度に 1 票ずつ署名するのではなく、より多くの議決権を持つバリデーターが他の誰よりも多くの票を獲得します。これはまた、リーダーが待っているのは 2f+1 検証者の署名ではなく、2f+1 検証者の議決権シェアであることを意味します。
VRFとVDFを統合したランダムアルゴリズム
ブロックチェーンについては、急速に拡張する必要があります.たとえば、前述のFBFTはより高速なトランザクション確認を実現できますが、常に安全性が最も重要です.の重要な。ブロックを検証するプロセスでは、ランダム性を維持することがセキュリティの最優先事項です。
優れたランダム アルゴリズムは、予測不可能で、検証可能で、差別的ではなく、同時にスケーラブルでなければなりません。一部のプロトコルは、予測不可能で、非差別的で、検証可能ですが、RandHound プロトコルなどのスケーラビリティは弱いものです。それらには独自の長所と短所があります。
Harmony は、VRF 技術と VDF 技術を組み合わせたランダム生成アルゴリズムを提案しています。 VRF は検証可能なランダム関数であり、VDF は検証可能な遅延関数です。アルゴランドは、コンセンサス検証グループを選択するために VRF (Verifiable Random Function) に基づく暗号分類を使用します。Ethereum 2.0 は、VDF (Verifiable Delay Function) を提案して、実際の乱数の公開を遅らせ、最後の公開者の攻撃を防ぎます。
VDF により、pRnd がブロックチェーンに送信されるまで、リーダーは実際の最終的な乱数を知ることができません。 VDF は Rnd の計算に使用されるため、pRnd は前のブロックで既にコミットされているため、リーダーはそれを操作できません。リーダーが pRnd を送信してプロトコルを停止しない場合、FBFT にはタイムアウト メカニズムがあり、リーダーを切り替えてプロトコルを再開します。さらに、Harmony が採用する DRG プロトコルの複雑さは O(n) であり、一部のプロジェクトよりも少なくとも 1 桁高速です。
PoS ベースのシャーディング
PoW と PoS の両方でシビル攻撃を防ぐ必要があります。 PoW チェーンはコンピューティング パワーを使用してそのアイデンティティを証明し、ブロックを生成する権利を取得します。 Harmony は PoS メカニズムを採用し、PoS はバリデーターのエクイティ トークン誓約を使用してそれを証明します。 Harmony のバリデーターになるには、まず特定のトークンをステークする必要があります。より多くのトークンをステークするほど、より多くのバリデータ投票シェアを獲得できます。各議決権シェアは、BFT コンセンサスの 1 票に対応します。
ステーキング ステーカーは、ステークしたトークンに比例して議決権を獲得します。議決権はシャードにランダムに割り当てられます。シャードバリデーターになる利害関係者は、シャードで対応する投票権を取得します。
Harmony のコンセンサスおよびシャーディング プロセスには、サイクル (エポック) の概念があります。期間は、シャード構造が固定され、各シャードが同じ一連のバリデーターとコンセンサスを継続的に実行する、事前に決定された時間間隔です。
各サイクルの開始時に、DRG プロトコルによって乱数が生成され、乱数に基づいて断片化構造が決定されます。バリデーターは、特定の期間中にトランザクションを検証したい場合、前の期間にトークンをステークする必要があります。ステークプレッジの締め切りは、乱数プリイメージ pRnd がブロックチェーンに送信される前です。
新しい検証サイクルが始まるたびに、新しい検証者の議決権がシャードにランダムに割り当てられます。新しいバリデーターがシャードに参加し、彼らの議決権が分配されます。シャード コンセンサスには、少なくとも 2f+1 議決権を持つブロック署名が必要です。
単一のシャードのセキュリティを確保するために、Harmony は適応しきい値 PoS を採用しています。これはアルゴリズムを通じて適応的に議決権の価格を調整し、単一の検証ではなく個々の議決権をシャードに割り当てます。
大規模な誓約トークン攻撃を防ぐために、Harmony は検証者をシャードするのではなく、多数のコイン保有検証者が 1 つのシャードを占有するのを防ぐために議決権シェアをシャードします。異なるシャードに割り当てられた議決権を持つ場合、単一のバリデーターを複数のシャードに割り当てることができます。シャードのリーダーは、特定のグループで最初の投票シェアを持つバリデーターであると判断されます。
同時に、投票シェアは非常に小さいため、悪意のある攻撃者は 1 つのシャードに力を集めることができません。計算後、Harmony は 600 議決権を超えると、シャーディングの高いセキュリティが保証されると考えています。
経済的利益を考慮すると、より多くのトークンをステークしたバリデーターは、リーダーとして選出される可能性が高くなります。悪意のある行動が発生した場合、トークンをステークしたバリデーターは、自分たちの利益が減少することを恐れ、それによってネットワークのセキュリティを確保します。
上記のメカニズムに加えて、Harmony は、セキュリティを向上させるために再シャッフル シャーディング スキームも採用しています。シャードが構造化されたままであれば、悪意のある攻撃者が攻撃を実行する機会がまだあるからです。静的サイクル攻撃、低速適応攻撃、完全適応攻撃などの実装など。 Harmony は、Cuckoo ルールに基づくリシャーディング メカニズムを使用して、これらの問題を解決します。ステークを撤回するバリデーターがネットワークから追放される検証サイクルの終わりに、ステークを保持するバリデーターは残ります。
状態の高速同期
エポックの最初のブロックには、前のエポックの最初のブロックへのハッシュ リンクが含まれます。これにより、新しいノードの状態をすばやく同期することができ、灰色のブロックに依存して現在の状態をすばやく確認できます。
シャード トランザクションを検証するためにブロックチェーン履歴全体をダウンロードする必要がある場合は、時間がかかりすぎます. イーサリアム ブロックチェーン履歴を同期した場合は、数日かかる場合があることがわかります. Harmony は、サイクル タイム ウィンドウ内で現在の状態をダウンロードするだけで済みます。
Harmony では、シャードに参加する新しいバリデータは、最初にそのシャードの現在の状態試行をダウンロードします。新しいノードは履歴ブロック ヘッダーをダウンロードし、署名をチェックしてブロック ヘッダーを検証します。シャードの状態は、ハッシュ ポインターや署名など、現在の状態からジェネシス ブロックに戻る暗号化トレースがある限り有効です。
同時に、署名検証計算のコストと時間コストを削減するために、Harmony の各サイクルの最初のブロックには、前のサイクルの最初のブロックを指す追加のハッシュ ポインターが含まれています。このようにして、新しいノードは、ジェネシス ブロックへのハッシュ ポインターを追跡するときに、サイクル内の他のブロックをスキップできるため、現在のブロックチェーン状態の検証が高速化されます。最後に、状態同期プロセスをさらに最適化するために、Harmony はブロックチェーンの状態自体を可能な限り小さく保ちます。

関連リンク:
https://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/3285.html###