ДЕРЕВОПОДІБНИЙ ШАРДИНГ СТАНУ ДЛЯ МАСШТАБУВАННЯ ТА БАЛАНСУВАННЯ НАВАНТАЖЕННЯ В МУЛЬТИЧЕЙН СИСТЕМАХ
DOI:
https://doi.org/10.28925/2663-4023.2024.26.702Ключові слова:
блокчейн; мультичейн системи; шардинг стану блокчейну; балансування навантаження блокчейну; комунікаційні протоколи мультичейн; узгодженість і консенсус в мультичейн; деревоподібна мультичейн система.Анотація
Розвиток технологій, що надають фундамент для підтримки стрімкого зростання попиту на розподілені системи досягнення консенсусу, став однією з глобальних тенденцій у галузі науки та техніки. Технологія блокчейн, її протоколи консенсусу, методи зв’язку та архітектурні підходи, поширені в транзакційних системах нульової довіри. У даному контексті, однією з ключових перешкод, з якою стикаються інженери та учасники взаємодії, є обмежені можливості масштабування, пов’язані з цими системами через вимоги до узгодженості та надійності. Сучасні блокчейн-системи створюють складнощі, пов’язані з управлінням простором зберігання історії, затримками виконання транзакцій і, загалом, пропускною здатністю операцій, що гальмує широку інтеграцію децентралізованих систем у повсякденну діяльність. Щоб обійти ці обмеження, наукові та інженерні спільноти активно розробляють безліч протоколів міжланцюгового зв’язку, стратегій шардингу та стратегій розширення обчислювальних потужностей, щоб пом’якшити початкові логічні обмеження запропонованої технології консенсусу. Тим не менш, розроблені стратегії пов’язані з власними обмеженнями, часто стикаються з центральним вузьким місцем в підході до балансування навантаження або суттєво жертвують властивостями остаточності та затримки. Метою цієї статті є представити та описати підхід шардингу на основі деревоподібних мультичейн систем. По-перше, цей документ описує загальну архітектуру запропонованої мережі, встановлюючи основу, на якій відбувається подальше обговорення. По-друге, набір методів зв’язку за участю батьків, суміжних і віддалених гілок для обміну даними транзакцій. По-третє, запропонована архітектура шардингу та її властивості порівнюються з набором існуючих стратегій для досягнення масштабованості в межах технології блокчейн. Загалом, ця стаття представляє новий підхід до побудови надійних, масштабованих і високоефективних мультичейн систем через структуровану деревоподібну ієрархію взаємодіючих блокчейн-мереж.
Завантаження
Посилання
Gad, A. G., et al. (2022). Emerging Trends in Blockchain Technology and Applications: A Review and Outlook. Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences, 34(9), 6719–6742. https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2022.03.007
Zheng, Z., et al. (2017). An Overview of Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends. IEEE International Congress on Big Data (BigData Congress). https://doi.org/10.1109/BigDataCongress.2017.85
Yaga, D., et al. (2019). Blockchain Technology Overview. National Institute of Standards and Technology Internal Report. https://doi.org/10.48550/arXiv.1906.11078
Golosova, J., & Romanovs, A. (2018). The Advantages and Disadvantages of the Blockchain Technology. IEEE 6th Workshop on Advances in Information, Electronic and Electrical Engineering (AIEEE). https://doi.org/10.1109/AIEEE.2018.8592253.
Habib, G. et al. (2022). Blockchain Technology: Benefits, Challenges, Applications, and Integration of Blockchain Technology with Cloud Computing. Future Internet, 14(11). https://doi.org/10.3390/fi14110341
Taherdoost H. (2023). Smart Contracts in Blockchain Technology: A Critical Review. Information, 14(2). https://doi.org/10.3390/info14020117.
Revoredo, T. (2023). Blockchain layers. Medium. https://tatianarevoredo.medium.com/blockchain-layers-e2240baa649a
Whiteboard, L. W. (2022). What is Blockchain Layer 0, 1, 2, 3 Explained. Medium. https://medium.com/@learnwithwhiteboard_digest/what-is-blockchain-layer-0-1-2-3-explained-56226d4bb2cd
Chatzigiannis, P., Baldimtsi, F., & Chalkias, K. (2022). SoK: Blockchain Light Clients. Financial Cryptography and Data Security. FC 2022. Lecture Notes in Computer Science, 13411. https://doi.org/10.1007/978-3-031-18283-9_31
Thibault, L. T., Sarry, T., & Hafid, A. S. (2022). Blockchain Scaling using Rollups: A Comprehensive Survey. IEEE Access. https://doi.org/10.1109/access.2022.3200051
Lavaur, T., Lacan, J., & Chanel, C. P. C. (2022). Enabling Blockchain Services for IoE with Zk-Rollups. Sensors, 22(17). https://doi.org/10.3390/s22176493
Liu, W., et al. (2024). Distributed and Parallel Blockchain: Towards A Multi-Chain System with Enhanced Security. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing, 1–16. https://doi.org/10.1109/tdsc.2024.3417531
Sion, S. I., et al. (2024). A Comprehensive Review of Multi-chain Architecture for Blockchain Integration in Organizations. Business Process Management: Blockchain, Robotic Process Automation, Central and Eastern European, Educators and Industry Forum. BPM 2024. Lecture Notes in Business Information Processing, 527. https://doi.org/10.1007/978-3-031-70445-1_1
Hashim, F., Shuaib, K., & Zaki, N. (2023). Sharding for Scalable Blockchain Networks. SN Computer Science, 4(2). https://doi.org/10.1007/s42979-022-01435-z
Stone, D. (2021). Trustless, Privacy-Preserving Blockchain Bridges. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.04660
OKX. What is Wormhole? Powering blockchain's interoperability. (n. d.). OKX. https://www.okx.com/learn/what-is-wormhole
Liu, H., et al. (2021). Merkle Tree: A Fundamental Component of Blockchains. 2021 International Conference on Electronic Information Engineering and Computer Science (EIECS). https://doi.org/10.1109/EIECS53707.2021.9588047
Jing, S., et al. (2021). Review and Investigation of Merkle Tree’s Technical Principles and Related Application Fields. 2021 International Conference on Artificial Intelligence, Big Data and Algorithms (CAIBDA). https://doi.org/10.1109/CAIBDA53561.2021.00026
Kudzin, A. et al., (2020). Scaling Ethereum 2.0s Cross-Shard Transactions with Refined Data Structures. Cryptography, 6(4). https://doi.org/10.3390/cryptography6040057
Petrowski, J. (n. d.). The Path of a Parachain Block. Polkadot. URL: https://polkadot.com/blog/the-path-of-a-parachain-block.
Abbas, H., Caprolu, M., & Di Pietro, R. (2022). Analysis of Polkadot: Architecture, Internals, and Contradictions. 2022 IEEE International Conference on Blockchain (Blockchain), 61–70. https://doi.org/10.1109/Blockchain55522.2022.00019
Essaid, M., Kim, J., & Ju, H. (2023). Inter-Blockchain Communication Message Relay Time Measurement and Analysis in Cosmos. Applied Sciences, 13(20). https://doi.org/10.3390/app132011135
Peelam, M. S., Chaurasia, B. K., Sharma, A. K., Chamola, V., & Sikdar, B. (2024). Unlocking the Potential of Interconnected Blockchains: A Comprehensive Study of Cosmos Blockchain Interoperability. IEEE Access, 12, 171753–171776. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3497298
Primary Network | Avalanche Docs. Avalanche Docs. (n. d.). https://docs.avax.network/protocol/primary-network.
Avalanche L1s | Avalanche Docs. Avalanche Docs. (n. d.). https://docs.avax.network/protocol/avalanche-l1s
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Максим Котов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.