एंटरप्राइज़ के लिए स्केलिंग सहमति: IBFT एल्गोरिथम की व्याख्या करना

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एंटरप्राइज़ के लिए स्केलिंग सहमति: IBFT एल्गोरिथम की व्याख्या करना

कैसे इस्तांबुल बीजान्टिन दोष सहिष्णुता (आईबीएफटी) अंतिमता में सुधार करता है और निजी एथेरियम नेटवर्कबी में थ्रूपुट बढ़ता है।

एथेरम हीरो कॉन्सनसीस

आम सहमति एल्गोरिदम ब्लॉकचेन के मुख्य नवाचारों में से एक है, और फिर भी सबसे भ्रामक में से एक है। सातोशी नाकामोतो ने प्रूफ ऑफ वर्क (पीओडब्ल्यू) का एक संस्करण बनाया, जिसे एक साथ एक मुद्रा के रूप में लागू किया गया था और एक साथ लेनदेन को सुरक्षित और मान्य किया गया था। ब्लॉकचैन समुदाय ने प्रूफ ऑफ स्टेक (PoS), प्रूफ ऑफ अथॉरिटी (PoA), PBFT (प्रैक्टिकल बाइजेंटाइन फॉल्ट टॉलेरेंट) का एक अल्फाबेट सूप बनाने के लिए उस कोर विज़न पर बनाया है, और कई अन्य जो एक वितरित में सर्वसम्मति बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं प्रणाली, सत्य का एकल स्रोत बना रही है जो ब्लॉकचेन को इतना मूल्यवान बनाता है.

IBFT (इस्तांबुल बीजान्टिन दोष सहिष्णु) एक आम सहमति तंत्र है जो एक Ethereum नेटवर्क में प्रूफ ऑफ़ वर्क का एक विकल्प है। अन्य एल्गोरिदम की तरह, IBFT ब्लॉकचेन में लेन-देन के लिए एक एकल, सहमत-सहमति सुनिश्चित करता है, और निपटान अंतिमता सहित उद्यमों के लिए अतिरिक्त लाभ प्रदान करता है। IBFT था पहले अमिस टेक्नोलॉजीज द्वारा जेठ में लागू किया गया, और जल्द ही कोरम में लागू हो गया.

IBFT सर्वसम्मति तंत्र के संचालन में आने से पहले, यह ध्यान देने योग्य है कि कब और क्यों कोई IBFT का उपयोग करना चाहेगा। एक सार्वजनिक ब्लॉकचेन में, संक्षिप्त उत्तर की संभावना है कि आप शायद नहीं करेंगे। लेकिन जब कंसोर्टियम या निजी ब्लॉकचेन की बात आती है, तो आईबीएफटी काफी आकर्षक लगने लगती है.

पीओडब्ल्यू एल्गोरिथ्म हार्डवेयर और बिजली दोनों में प्रसिद्ध है। यह लागत जानबूझकर है, किसी को भी आसानी से नेटवर्क पर जाने से रोकने के लिए, और इस तरह पीओडब्ल्यू पूर्ण विकेंद्रीकरण वाली स्थितियों के लिए बहुत उपयुक्त है जहां कोई भी (हमलावरों सहित) भाग ले सकता है। उद्यमों द्वारा उपयोग किए जाने वाले संघ / निजी श्रृंखला में नोड्स, हालांकि, सार्वजनिक श्रृंखला में उन लोगों की तुलना में आंतरिक रूप से अधिक विश्वसनीय हैं। इस प्रकार, पीओडब्ल्यू सर्वसम्मति तंत्र अत्यधिक बोझ हो सकता है, और अन्य तंत्र एक वितरित प्रणाली चलाने के लिए “पर्याप्त” विश्वास प्रदान कर सकते हैं.

इसी तरह, प्रूफ ऑफ स्टेक, उद्यमों के लिए कम प्रासंगिक हो सकता है, क्योंकि एक अनुमति नेटवर्क में गैस के लिए भुगतान करना कम महत्वपूर्ण है। चूंकि नोड्स (आवश्यक रूप से) को नेटवर्क में मुद्रा बनाए रखने की आवश्यकता नहीं है, PoS बाहरी आवश्यकताओं को पेश करेगा.

इन ट्रेडऑफ को ध्यान में रखते हुए, प्रूफ ऑफ अथॉरिटी (पीओए) एक संभावित सर्वश्रेष्ठ समाधान के रूप में उभरती है, एक ऐसी प्रणाली का उपयोग करती है जिसमें नेटवर्क में नोड्स को एक राउंड-रॉबिन या अन्य मध्यस्थ प्रणाली का उपयोग करके श्रृंखला के लिए नए ब्लॉक बनाने का विशेषाधिकार आवंटित किया जाता है।.

IBFT PoA के कई स्वादों में से एक है और निम्नलिखित लाभ प्रदान करता है:

  • तत्काल ब्लॉक फाइनल. दी गई श्रृंखला ऊंचाई पर केवल 1 ब्लॉक प्रस्तावित है। एकल श्रृंखला इस प्रकार फोर्किंग को हटाती है, चाचा ब्लॉक करते हैं, और जोखिम यह है कि लेन-देन बाद में एक बार श्रृंखला पर “पूर्ववत” हो सकता है.
  • ब्लॉकों के बीच का समय कम किया. ब्लॉक के निर्माण और सत्यापन के लिए आवश्यक प्रयास (विशेष रूप से पीओडब्ल्यू के संबंध में) को काफी कम कर दिया गया है, जिससे श्रृंखला की थ्रूपुट में काफी वृद्धि हुई है.
  • उच्च डेटा अखंडता और गलती सहिष्णुता. IBFT प्रत्येक ब्लॉक की अखंडता का प्रस्ताव सुनिश्चित करने के लिए सत्यापनकर्ताओं के एक समूह का उपयोग करता है। इन सत्यापनकर्ताओं के एक सुपर-बहुमत (~ 66%) को श्रृंखला से सम्मिलन से पहले ब्लॉक पर हस्ताक्षर करने की आवश्यकता होती है, जिससे ब्लॉक जालसाजी बहुत मुश्किल हो जाता है। समूह का time नेतृत्व ’भी समय के साथ घूमता है – यह सुनिश्चित करना कि दोषपूर्ण नोड श्रृंखला पर दीर्घकालिक प्रभाव नहीं डाल सकता है.
  • क्रियात्मक रूप से लचीला. सत्यापनकर्ताओं के समूह को समय में संशोधित किया जा सकता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि समूह में केवल पूर्ण-विश्वसनीय नोड्स हैं.

यहां हमने गैर-तकनीकी शब्दों में, IBFT का अवलोकन प्रदान किया। IBFT के कुछ मूल प्रस्तावों के लिए, आप GitHub पर EIP की समीक्षा कर सकते हैं:

इस लेख के शेष भाग के लिए, हम IBFT के अधिक तकनीकी विचारों का पता लगाएंगे, EIP में पाए गए कई अवधारणाओं पर चर्चा करते हुए और जिन्हें हमने अपने स्वयं के अनुसंधान के माध्यम से सीखा है।.


नोट: IBFT कोड गो-एथेरियम पुल अनुरोध # 16385 में भी पाया जा सकता है.

ऑपरेशन

IBFT सर्वसम्मति तंत्र में निम्नलिखित घटक शामिल हैं:

  1. पीबीएफटी प्रेरित समूह सहमति मॉडल.
  2. एक प्रक्रिया जिसके द्वारा सदस्यों को वैध समूह से जोड़ा / हटाया जा सकता है.

IBFT को ब्लॉक हैडर को क्षमता के सभी पहलुओं का समर्थन करने के लिए (तेजी से) पुन: उपयोग करने की आवश्यकता होती है.

समूह सहमति मॉडल

अवलोकन

यदि कोई प्रस्तावित ब्लॉक श्रृंखला के अतिरिक्त उपयुक्त है, तो यह निर्धारित करने के लिए IBFT एक एथेरियम नेटवर्क पर काम करने वाले नोड्स (वैध) को मान्य करता है।.

मान्यताओं के एक नोड को प्रस्तावक के रूप में मनमाने ढंग से चुना जाता है और समूह के साथ ब्लॉक-अंतराल और साझाकरण को ब्लॉक बनाने के लिए जिम्मेदार है। यदि मान्यताओं का एक सुपर-बहुमत ब्लॉक को वैध मानता है तो इसे ब्लॉकचेन में जोड़ा जाता है.

सर्वसम्मति के दौर के पूरा होने पर, सत्यापनकर्ता एक नया प्रस्तावक चुन सकते हैं जो अगले ब्लॉक के अंतराल पर उम्मीदवार ब्लॉक प्रदान करने के लिए जिम्मेदार होगा.

सर्वसम्मति तंत्र एक सिंक्रोनाइज़्ड स्टेट मशीन है जो सभी वैलिडेटर्स को एक ही ब्लॉक को समान ऊँचाई पर चेन के लिए सुनिश्चित करने के लिए जिम्मेदार है.

यदि कोई ब्लॉक सम्मिलित करने में विफल रहता है, तो प्रस्तावक को बदल दिया जाता है, और प्रक्रिया नए सिरे से शुरू होती है.

यह सुनिश्चित करने के लिए कि केवल एक ब्लॉक को राज्य मशीन में जोड़ा जा सकता है, IBFT प्रस्तावित ब्लॉक को बदलने से रोकता है, जब एक सुपर-बहुमत सत्यापनकर्ता इसके सम्मिलन (लेकिन काम नहीं किया गया) के लिए सहमत हो, इस प्रक्रिया को ‘ब्लॉक लॉकिंग’ कहा जाता है।.

IBFT सर्वसम्मति तंत्र प्रदान करता है सिस्टम स्थिरता प्रदान करता है जो मान्य नोड्स के 1/3 से कम है (या तो समझौता किए जाने के कारण या दोषपूर्ण कोड के कारण) गलत व्यवहार कर रहे हैं। अर्थात। F दोषपूर्ण नोड्स को सहन करने के लिए सत्यापन समूह में कम से कम 3F + 1 नोड्स होना चाहिए (इससे अधिक सिस्टम में वृद्धि नहीं होती है).

नोट: इसमें F का तात्पर्य है कि सिस्टम द्वारा सहन किए गए दोषपूर्ण नोड्स की संख्या.

राज्य मशीन

IBFT स्टेट मशीन

राज्य अमेरिका
  • प्रतीक्षारत प्रस्ताव. मान्यकर्ता वर्तमान प्रस्तावक द्वारा आपूर्ति किए जाने वाले नए ब्लॉक की प्रतीक्षा कर रहा है। यदि सत्यापनकर्ता इस दौर के प्रस्तावक हैं, तो वे प्रस्तावित ब्लॉक तैयार करते हैं और इसे पूर्व-तैयार संदेश में प्रसारित करते हैं.
  • तैयार कर रहे हैं. को एक मान्य (मान्य) प्रस्तावित ब्लॉक और अधिसूचित वैध-साथियों को प्राप्त हुआ है; अब ब्लॉक की स्वीकृति के लिए सत्यापनकर्ता-साथियों की प्रतीक्षा कर रहा है.
  • तैयार. को ब्लॉक की वैधता-सहकर्मी की स्वीकृति मिल गई है, और वे एक समान स्थिति में होने की प्रतीक्षा कर रहे हैं। इस स्तर पर प्रस्तावित ब्लॉक को ‘लॉक-इन’ कर दिया गया है, और जब तक प्रविष्टि डालने का प्रयास नहीं किया गया है तब तक इसे बदला नहीं जा सकता है.
  • राउंड चेंज. सर्वसम्मति तक पहुंचने से पहले का समय समाप्त हो गया था या ब्लॉक डालने में विफल रहा था। सभी सत्यापनकर्ताओं को अगले राउंड नंबर पर सहमत होने की प्रतीक्षा करें.
बदलाव
  1. प्रतीक्षारत प्रस्ताव → तैयारी. प्रस्तावक (यानी ब्लॉक अपनी सामग्री में मान्य है, जैसा कि इसकी प्रस्तावित श्रृंखला सम्मिलन बिंदु है) से एक नए ब्लॉक (प्रीपरपेर संदेश) के स्वागत पर).
  2. प्रतीक्षारत प्रस्ताव → गोल परिवर्तन. प्राप्त प्रस्ताव नियमों के एक निर्धारित सेट के अनुसार एक वैध ब्लॉक नहीं था (जैसे अमान्य प्रस्तावक, गलत राउंड नंबरिंग).
  3. तैयारी करना → तैयार. सत्यापनकर्ता के लिए उपयुक्त ब्लॉक का संकेत करने वाले सत्यापनकर्ता-साथियों से 2F + 1 सूचनाएं (संदेश तैयार करें) के स्वागत पर.
  4. तैयार → ​​प्रतीक्षारत प्रस्ताव. सत्यापनकर्ता-साथियों से 2F + 1 सूचनाओं (प्रतिबद्ध संदेश) के स्वागत पर यह दर्शाता है कि वे ब्लॉक को श्रृंखला में जोड़ने के लिए तैयार हैं। संक्रमण होने पर, ब्लॉक को श्रृंखला में जोड़ने की प्रक्रिया की जाती है (सफलता).
  5. तैयार → ​​गोल परिवर्तन. तैयार के अनुसार->हालांकि, प्रस्ताव का इंतजार करना, ब्लॉक प्रविष्टि में विफल रहा है.
  6. गोल बदलाव → प्रतीक्षारत प्रस्ताव. सत्यापनकर्ताओं के 2F + 1 उपयोग किए जाने वाले अगले दौर की संख्या पर सहमत हैं.

नोट: वैलिडेटर में “राउंडचेंज” परिणाम में सभी बदलाव अपने वैध-साथियों के लिए “राउंडचेंज” संदेश प्रेषित करते हैं.

ब्लॉक लॉकिंग

IBFT का कहना है कि कांटे नहीं बनाए जाएंगे। यह अंत करने के लिए, एक बार एक ब्लॉक को बहुमत (यानी तैयार राज्य में प्रवेश पर) द्वारा सहमति व्यक्त की गई थी, यह “लॉक इन” हो जाता है.

इसका मतलब है कि इस ब्लॉक को श्रृंखला में जोड़ने का प्रयास करने तक किसी अन्य ब्लॉक को सम्मिलन के लिए नहीं माना जाएगा। इस प्रकार या तो ब्लॉक सफलतापूर्वक डाला जाता है (एक बार पर्याप्त संदेश प्राप्त होने के बाद, इस या बाद के दौर में).

मान्यता समूह की सदस्यता

सत्यापन समूह के सदस्य समय के साथ मतदान तंत्र के माध्यम से बदल सकते हैं। सदस्यों को बहुमत के माध्यम से जोड़ा या हटाया जा सकता है (तल (एन / 2) + 1) वोट; प्रत्येक वोट ब्लॉक हैडर में कैप्चर किया जाता है.

नेटवर्क में प्रत्येक नोड (गैर-वैध नोड्स सहित) प्रत्येक सत्यापनकर्ता के लिए वोट वैलिडिटी को ट्रैक करने के लिए जिम्मेदार है जो कि वर्तमान वैलिडेटर्स को निर्धारित करता है और यह सुनिश्चित करता है कि खनन किए गए ब्लॉक पर हस्ताक्षर अपेक्षित समूह के भीतर आते हैं।.

प्रत्येक वोट ब्लॉक हैडर में निहित है, केवल दिए गए राउंड के लिए प्रस्तावक वोट डालने में सक्षम है। इस प्रकार यह महत्वपूर्ण है, अगर समय पर फैशन में नोड्स जोड़े / हटाए जाएं, जो कि प्रस्तावक की भूमिका को नियमित आधार पर अपडेट किया जाए.

एक बार एक नोड बहुमत वोट तक पहुंच जाता है, वे तुरंत सत्यापनकर्ता समूह में शामिल हो जाते हैं / छोड़ देते हैं.

IBFT एक वोटिंग युग को मान्यता देता है, जो एक ऐसे बिंदु को परिभाषित करता है, जिस पर सभी वोट अभी तक बहुमत तक नहीं पहुंच पाए हैं, जिससे मतदान की प्रक्रिया फिर से शुरू हो जाती है। तात्पर्य यह है कि जब वोटों का मिलान किया जाता है, तो वैलिडेटर्स को केवल सबसे हाल के युग में शुरू करने की आवश्यकता होती है। डिफ़ॉल्ट रूप से, वोटिंग युग हर 30,000 ब्लॉक में होता है.

वोट राज्य के एक परिवर्तन को परिभाषित करते हैं (यानी उम्मीदवारों को वोट दिया जाता है, सत्यापनकर्ताओं को वोट दिया जाता है), दिए गए नोड के लिए वोटिंग का अर्थ है कि मान्यकर्ता नोड को राज्य बदलने की इच्छा नहीं रखता है (यथास्थिति बनाए रखने के लिए एक स्पष्ट वोट की आवश्यकता नहीं है).

ब्लॉक हैडर रिफ्लेक्टर

Ethereum में IBFT का समर्थन करने के लिए ब्लॉक हेडर में कई बदलाव करने होंगे। इन परिवर्तनों में शामिल हैं:

  • लाभार्थी: उस नोड की पहचान करता है जिसके लिए वोट डाला जा रहा है.
  • गैर: वोट “दिशा” निर्दिष्ट करता है – AUTH या DROP.
  • mixHash: afixed मैजिक नंबर, इस ब्लॉक की पहचान IBFT के रूप में मान्य है.
  • ommersHash: एक खाली सेट का हैश होना चाहिए, क्योंकि IBFT के तहत काम करते समय कोई ओमेर ब्लॉक नहीं होते हैं.
  • टाइमस्टैम्प: कम से कम पैरेंट ब्लॉक का टाइमस्टैम्प + ब्लॉक अंतराल होना चाहिए.
  • कठिनाई: 0x0000000000000001 से भरा होना चाहिए.
  • एक्स्ट्राडेटा: में IBFT विशिष्ट डेटा शामिल हैं, जिसमें वैलिडेटर पते की सूची, प्रस्तावक (प्रस्तावक की पहचान करता है), कमिटिंग सील्स (सत्यापनकर्ताओं की सूची जो इस ब्लॉक पर ‘प्रतिबद्ध’ की सूचना दी गई है).

जैसा कि प्रत्येक सत्यापनकर्ता के लिए कमिटिंग सील्स की सूची (संभावित रूप से) अलग है, यह महत्वपूर्ण है कि ब्लॉक हैश में यह जानकारी शामिल नहीं है – अर्थात् भले ही दो ब्लॉक में अलग-अलग कमिटिंग फ़ील्ड हों, वे एक ही जानकारी का प्रतिनिधित्व करते हैं (यानी लेनदेन आदि समान हैं)।.

निष्कर्ष

समापन में, आईबीएफ एक बीजान्टिन गलती सहिष्णु समाधान है जो तत्काल लेनदेन की अंतिमता की पेशकश करता है जो पीओडब्ल्यू की मांग के लिए आवश्यक बुनियादी ढांचे को कम करता है.

जबकि Ethereum mainnet (प्रतिभागी अभिनेताओं के बहुत व्यापक, अज्ञात सेट के साथ) का उपयोग करने की संभावना नहीं है, यह एक निजी श्रृंखला पर उपयोग किए जाने पर पर्याप्त लाभ प्रदान करता है जहां सत्यापनकर्ता पूल पर भरोसा किया जाता है और जवाबदेह ठहराया जाता है; यह एक निश्चित ताल के साथ एक श्रृंखला के लिए एक आदर्श समाधान प्रदान करता है और एक अनुमानित लेनदेन प्रसंस्करण दर है.

इस आलेख में खोजी गई प्रक्रियाएं विश्वास दिलाती हैं कि IBFT को नियोजित करने वाला एक नेटवर्क बीजान्टिन नोड्स के प्रति सहिष्णु होगा और इसे पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, जो कि नोड्स को नेटवर्क पर नियंत्रण से बाहर निकलते हुए देखा जाना चाहिए।.

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