ONE-Harmonymiêu tả cụ thể

ONE-Harmony miêu tả cụ thể

Mục tiêu của Harmony là tạo ra một chuỗi khối dựa trên phân đoạn với khả năng mở rộng và bảo mật đầy đủ. Nó đã nghiên cứu nhiều giải pháp blockchain trên thị trường và đề xuất kế hoạch triển khai kỹ thuật của riêng mình. Đây là nơi Harmony xứng đáng được mọi người chú ý.
Đây là một mục tiêu rất cao. Trước hết, nó có khả năng mở rộng hoàn toàn. Harmony's sharding không chỉ bao gồm xác nhận giao dịch, giao tiếp mạng mà còn cả sharding trạng thái chuỗi khối. Thứ hai, chúng ta phải đảm bảo tính bảo mật của phân mảnh. Quá trình bảo vệ của Harmony dựa trên quy trình DRG (Tạo ngẫu nhiên phân tán), làm cho nó không thể đoán trước, công bằng, có thể kiểm chứng và có thể mở rộng. Ngoài ra, Harmony áp dụng cơ chế PoS thay vì cơ chế PoW để chọn trình xác thực và nó có sự tối ưu hóa riêng cho cơ chế đồng thuận PBFT. PoS có một ngưỡng nhất định, không chỉ để đảm bảo rằng những người đặt cược nhỏ có thể tham gia vào mạng và kiếm thu nhập, mà còn để ngăn chặn những kẻ tấn công ác ý giành quyền kiểm soát một phân đoạn duy nhất. Harmony thực hiện phổ biến thông tin trong một phân đoạn và trên mạng phân đoạn bằng cách sử dụng Thuật toán phân tán thông tin thích ứng. Harmony cũng sử dụng định tuyến Kademlia để thực hiện các giao dịch giữa các phân đoạn có quy mô logarit khi số lượng phân đoạn tăng lên. Với sharding, tính nhất quán của các giao dịch giữa các phân đoạn cũng phải được duy trì. Harmony cũng hỗ trợ các giao dịch giữa các phân đoạn, hỗ trợ giao tiếp trực tiếp giữa các phân đoạn và đảm bảo tính nhất quán của các giao dịch giữa các phân đoạn thông qua cơ chế khóa nguyên tử.
Nói chung, Harmony cố gắng cung cấp một chuỗi khối phi tập trung, an toàn và có thể mở rộng bằng cách tối ưu hóa lớp giao thức và lớp mạng, có thể hỗ trợ các kịch bản ứng dụng phi tập trung chính thống hơn, bao gồm Trò chơi, sàn giao dịch phi tập trung, IoT, v.v. Đây là một tầm nhìn đầy tham vọng.

Tầm nhìn dự án

Hiện tại, nhiều dự án blockchain mới đang cố gắng tăng tốc độ xử lý giao dịch (thông lượng), nhưng các giải pháp mới như dPoS trong EOS và TRON, Rootchain trong Quarkchain, v.v. phải hy sinh một số yếu tố chính, chẳng hạn như tính phi tập trung và bảo mật có thể cải thiện đáng kể hiệu suất.
Mặc dù một hệ thống như vậy chạy rất nhanh, nhưng nó chỉ có thể được coi là một hệ thống bán tập trung, điều này làm mất đi khái niệm cốt lõi của chuỗi khối - phân quyền.
Là một giải pháp để mở rộng chuỗi khối, sharding có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng mà không ảnh hưởng đến bảo mật và phân cấp.
Harmony giải quyết vấn đề mở rộng chuỗi khối bằng cách đưa phân đoạn trạng thái vào chuỗi khối—vì mỗi nút chỉ cần chạy và lưu trữ một phần dữ liệu chuỗi khối để hoàn thành giao dịch, khối lượng công việc xử lý giao dịch được chia sẻ. Điều này giúp cải thiện đáng kể khả năng mở rộng của chính khối đó.

Điểm nổi bật của dự án

Mở rộng quy mô là một trong những vấn đề được nhắc đến nhiều nhất trong ngành công nghiệp chuỗi khối hiện nay. Bất cứ ai giải quyết vấn đề này đầu tiên sẽ trở thành người dẫn đầu trong ngành. Đương nhiên, tiền đề ở đây chính là, dưới tiền đề tính đến hai thuộc tính bảo mật và phân quyền, nếu hy sinh hai thuộc tính then chốt này mà đạt được đột phá, thì đây chỉ là đột phá cấp thấp, hoặc là đang hướng tới một bước đột phá. đường phát triển khác nhau.
Với tiền đề là tính đến bảo mật và phân cấp, sharding là một trong những con đường quan trọng nhất để mở rộng chuỗi khối. Đây là trọng tâm khám phá của Harmony. Mặc dù có các dự án blockchain sharding khác, bao gồm Ethereum 2.0, nhưng cũng có các dự án xuyên chuỗi. Nếu Harmony có thể khám phá sharding, nó có thể vững chắc hơn các dự án khác. Sau đó, nó có cơ hội nhận được một khởi đầu thuận lợi cho cuộc thi.
Tất nhiên, nhóm Hòa âm đã chọn một con đường khó khăn, cần rất nhiều nỗ lực và có những đối thủ rất mạnh. Theo lời giới thiệu của nhóm Harmony về Blue Fox Notes, dự án đã hoàn thành khoản tài trợ 18 triệu đô la Mỹ và các nhà đầu tư có vốn từ Thung lũng Silicon, Úc, Hồng Kông và Singapore, và nó đã có một khởi đầu tốt.
Từ sách trắng của Harmony, có thể thấy nhóm có tư duy kỹ thuật rõ ràng và đã suy nghĩ sâu sắc về các vấn đề gặp phải khi triển khai các dự án sharding. của Microsoft, Google và Apple.

Tổng quan về kỹ thuật

Cơ chế đồng thuận FBFT có thể mở rộng
Harmony không áp dụng cơ chế PoW mà áp dụng cơ chế PoS, người dùng có được quyền và phần thưởng khi tạo ra các khối bằng cách đặt cược mã thông báo. Đồng thời, Harmony sử dụng cơ chế FBPT trong quá trình sản xuất và xác minh khối. Trước khi giải thích FBFT là gì, chúng ta biết rằng PBFT là khả năng chịu lỗi thực tế của Byzantine. Vì PBFT có một cơ chế mà người xác minh cần phát phiếu bầu của họ cho những người xác minh khác, điều này làm tăng đáng kể độ phức tạp trong giao tiếp của PBFT, gây khó khăn cho việc mở rộng chuỗi khối nếu hệ thống có hàng trăm hoặc hàng nghìn nút.
Đối với vấn đề khó mở rộng PBFT, FBFT đã được tối ưu hóa và FBFT có thể đạt được khả năng mở rộng tuyến tính xét về độ phức tạp của giao tiếp. Cụ thể, làm thế nào để đạt được nó? Trong cơ chế FBFT, nó cũng có vai trò của người lãnh đạo và người xác minh, và không yêu cầu tất cả người xác minh phải phát phiếu bầu của họ. Người lãnh đạo chạy quy trình chữ ký đa chữ ký để thu thập phiếu bầu của người xác minh. Kích thước của chữ ký đa này là O(1 ), sau đó phát phiếu bầu. Điều này có nghĩa là mỗi trình xác thực chỉ cần nhận một chữ ký đa chữ ký, giảm độ phức tạp của giao tiếp từ O(n^2) xuống O(n).
Cơ chế chữ ký Schnorr có thể đạt được tập hợp đa chữ ký có kích thước không đổi và tạo thành một cây phát đa hướng giữa các trình xác minh để tạo điều kiện gửi thư, nhưng đa chữ ký Schnorr yêu cầu các vòng cam kết bí mật, điều này sẽ dẫn đến vấn đề hai chuyến đi khứ hồi cho một lần đa chữ ký , FBFT sử dụng sơ đồ đa chữ ký BLS (Boneh-Lynn-Shacham) để tối ưu hóa vấn đề này và chỉ cần một chuyến khứ hồi để đạt được nó. Do đó, FBFT nhanh hơn 50% so với BFT sử dụng cơ chế chữ ký Schonorr. Cuối cùng, Harmony cũng sử dụng mã nguồn RaptorQ để tăng tốc quá trình phát sóng khối.
Một điều cần lưu ý là tất cả các trình xác minh đồng thuận của Harmony đều được chọn dựa trên cơ chế PoS. Người xác thực có nhiều cổ phần biểu quyết hơn sẽ có nhiều phiếu bầu hơn những người khác, thay vì ký từng phiếu bầu một. Điều này cũng có nghĩa là điều mà nhà lãnh đạo đang chờ đợi không phải là chữ ký của những người xác minh 2f+1, mà là tỷ lệ biểu quyết của những người xác minh 2f+1.
Thuật toán ngẫu nhiên tích hợp VRF và VDF
Đối với blockchain cần mở rộng nhanh, ví dụ như FBFT nêu trên có thể xác nhận giao dịch nhanh hơn nhưng an toàn luôn là nhất quan trọng của Trong quá trình xác thực các khối, việc duy trì tính ngẫu nhiên là ưu tiên hàng đầu để bảo mật.
Một thuật toán ngẫu nhiên tốt phải đồng thời không thể đoán trước, có thể kiểm chứng, không phân biệt đối xử và có thể mở rộng. Một số giao thức có thể không thể đoán trước, không phân biệt đối xử và có thể kiểm chứng, nhưng khả năng mở rộng yếu, chẳng hạn như giao thức RandHound. Họ có những lợi thế và bất lợi riêng của họ.
Harmony đề xuất thuật toán tạo ngẫu nhiên kết hợp công nghệ VRF và VDF. VRF là Chức năng Ngẫu nhiên Có thể Kiểm chứng và VDF là Chức năng Trì hoãn Có thể Kiểm chứng. Algorand sử dụng phân loại mật mã dựa trên VRF (Chức năng ngẫu nhiên có thể xác minh) để chọn nhóm xác minh đồng thuận; Ethereum 2.0 đề xuất VDF (Chức năng trì hoãn có thể xác minh) để trì hoãn việc tiết lộ số ngẫu nhiên thực tế và ngăn chặn cuộc tấn công của người tiết lộ cuối cùng.
Do VDF, nhà lãnh đạo không thể biết số ngẫu nhiên cuối cùng thực tế cho đến khi pRnd được gửi tới chuỗi khối. Vì VDF được sử dụng để tính toán Rnd, nên pRnd đã được cam kết trong khối trước đó, vì vậy người lãnh đạo không thể thao túng nó. Nếu người lãnh đạo không gửi pRnd để dừng giao thức, FBFT có cơ chế hết thời gian chờ để chuyển đổi người lãnh đạo và khởi động lại giao thức. Ngoài ra, độ phức tạp của giao thức DRG được Harmony áp dụng là O(n), nhanh hơn ít nhất một bậc so với một số dự án.
Sharding dựa trên PoS
Cả PoW và PoS đều phải ngăn chặn các cuộc tấn công của Sybil. Chuỗi PoW sử dụng sức mạnh tính toán để chứng minh danh tính của nó và do đó có được quyền tạo khối. Harmony áp dụng cơ chế PoS và PoS sử dụng cam kết mã thông báo vốn chủ sở hữu của người xác thực để chứng minh điều đó. Để trở thành người xác thực Harmony, trước tiên bạn phải đặt cọc một số mã thông báo nhất định. Càng nhiều mã thông báo được đặt cược, bạn càng có thể nhận được nhiều cổ phiếu biểu quyết của trình xác thực. Mỗi cổ phiếu biểu quyết tương ứng với một phiếu bầu cho sự đồng thuận của BFT.
Người đặt cược nhận được cổ phần biểu quyết tỷ lệ thuận với số token mà họ đặt cược. Các cổ phiếu biểu quyết được chỉ định ngẫu nhiên cho các phân đoạn. Các bên liên quan trở thành người xác thực phân đoạn sẽ có quyền biểu quyết tương ứng trong phân đoạn đó.
Trong quá trình đồng thuận và phân đoạn của Harmony, có một khái niệm về chu kỳ (Epochs). Các khoảng thời gian là các khoảng thời gian được xác định trước trong đó cấu trúc phân đoạn được cố định và mỗi phân đoạn liên tục chạy sự đồng thuận với cùng một bộ trình xác thực.
Vào đầu mỗi chu kỳ, một số ngẫu nhiên sẽ được tạo bởi giao thức DRG và cấu trúc phân mảnh sẽ được xác định dựa trên số ngẫu nhiên đó. Người xác thực phải đặt cọc mã thông báo của họ trong giai đoạn trước nếu họ muốn xác thực giao dịch trong một khoảng thời gian nhất định. Hạn chót để cam kết cổ phần là trước khi pRnd số ngẫu nhiên được gửi tới chuỗi khối.
Vào đầu mỗi chu kỳ xác thực mới, tỷ lệ biểu quyết của người xác thực mới được chỉ định ngẫu nhiên cho các phân đoạn. Những người xác thực mới tham gia một phân đoạn và cổ phiếu biểu quyết của họ được phân phối. Sự đồng thuận của Shard yêu cầu chữ ký khối với ít nhất 2f+1 cổ phiếu biểu quyết.
Để đảm bảo tính bảo mật của một phân đoạn duy nhất, Harmony áp dụng PoS ngưỡng thích ứng, PoS điều chỉnh giá của cổ phiếu có quyền biểu quyết thông qua thuật toán theo cách thích ứng và chỉ định các cổ phiếu có quyền biểu quyết riêng lẻ cho các phân đoạn thay vì xác minh đơn lẻ.
Để ngăn chặn các cuộc tấn công mã thông báo đã cam kết quy mô lớn, Harmony không phân đoạn thông qua trình xác minh mà phân đoạn thông qua cổ phiếu biểu quyết để ngăn một số lượng lớn trình xác minh nắm giữ tiền xu chiếm một phân đoạn duy nhất. Một trình xác thực duy nhất có thể được chỉ định cho nhiều phân đoạn nếu trình xác thực đó có cổ phiếu biểu quyết được chỉ định cho các phân đoạn khác nhau. Người lãnh đạo của một phân đoạn được xác định là người xác thực có cổ phần biểu quyết đầu tiên trong một nhóm nhất định.
Đồng thời, cổ phiếu biểu quyết quá nhỏ nên những kẻ tấn công độc hại không thể tập hợp quyền lực trong một phân đoạn duy nhất. Sau khi tính toán, Harmony tin rằng khi có hơn 600 cổ phiếu có quyền biểu quyết, tính bảo mật cao của sharding có thể được đảm bảo.
Xem xét các lợi ích kinh tế, những người xác thực có nhiều mã thông báo được đặt cọc hơn sẽ có nhiều cơ hội được bầu làm người lãnh đạo hơn. Trong trường hợp có hành vi nguy hiểm, những người xác thực đã đặt cược mã thông báo sợ rằng lợi ích của họ sẽ bị giảm đi, do đó đảm bảo tính bảo mật của mạng.
Ngoài các cơ chế trên, Harmony cũng áp dụng sơ đồ phân đoạn được cải tổ để cải thiện tính bảo mật của nó. Bởi vì nếu các phân đoạn vẫn giữ nguyên cấu trúc, những kẻ tấn công độc hại vẫn có cơ hội thực hiện các cuộc tấn công của chúng. Chẳng hạn như thực hiện tấn công theo chu kỳ tĩnh, tấn công thích ứng chậm hoặc tấn công thích ứng đầy đủ, v.v. Harmony sử dụng cơ chế chia lại phân đoạn dựa trên quy tắc Cuckoo để giải quyết những vấn đề này. Vào cuối chu kỳ xác thực, trong đó những người xác thực rút cổ phần của họ sẽ bị trục xuất khỏi mạng, những người giữ cổ phần của họ sẽ ở lại.
Đồng bộ hóa trạng thái nhanh
Khối đầu tiên của kỷ nguyên chứa liên kết băm tới khối đầu tiên của kỷ nguyên trước đó. Điều này cho phép trạng thái của các nút mới được đồng bộ hóa nhanh chóng, nơi chúng có thể dựa vào các khối màu xám để nhanh chóng xác minh trạng thái hiện tại.
Nếu bạn cần tải xuống toàn bộ lịch sử chuỗi khối để xác minh các giao dịch phân đoạn, thì thời gian quá lâu, nếu bạn đã đồng bộ hóa lịch sử chuỗi khối Ethereum, bạn sẽ biết rằng có thể mất vài ngày. Harmony chỉ phải tải xuống trạng thái hiện tại trong khoảng thời gian chu kỳ.
Trong Harmony, những trình xác nhận mới tham gia phân đoạn trước tiên tải xuống trạng thái hiện tại thử cho phân đoạn đó. Các nút mới tải xuống các tiêu đề khối lịch sử và xác minh các tiêu đề khối bằng cách kiểm tra chữ ký của chúng. Trạng thái phân đoạn hợp lệ miễn là có dấu vết mật mã từ trạng thái hiện tại trở lại khối gốc, chẳng hạn như con trỏ băm và chữ ký.
Đồng thời, để giảm chi phí và thời gian tính toán xác minh chữ ký, khối đầu tiên của mỗi chu kỳ của Harmony chứa một con trỏ băm bổ sung trỏ đến khối đầu tiên của chu kỳ trước đó. Bằng cách này, một nút mới có thể bỏ qua các khối khác trong một chu kỳ khi theo dõi con trỏ băm của nó tới khối gốc, do đó tăng tốc độ xác minh trạng thái chuỗi khối hiện tại. Cuối cùng, để tối ưu hóa hơn nữa quá trình đồng bộ hóa trạng thái, Harmony sẽ giữ trạng thái blockchain càng nhỏ càng tốt.

Liên kết có liên quan:
https://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/3285.html###