یک بررسی کاربردی از الگوریتم های اجماع مورد استفاده در شبکه های blockchain

امروزه ، فناوری blockchain به عنوان یک فناوری انقلابی در محیط کسب و کار دیده می شود و اوج رونق آن معرفی بیت کوین در سال 2008 بود. شبکه های blockchain اجازه می دهند تا پایگاه داده های متمرکز و دفترچه های عمومی جایگزین ، محافظت و توزیع شده برای اعضای شبکه شناخته شوند. به عنوان تأیید کننده های شبکه. مهمترین بخش ساختار شبکه blockchain الگوریتم اجماع است که تعیین می کند چگونه یک بلوک جدید بین همه گره ها در شبکه تأیید توافق می شود. به عبارت دیگر ، الگوریتم های اجماع قوانین و پروتکل هایی را تعیین می کنند که کدام بلوک را تعریف می کنند و کدام یک از اعضای آن را به زنجیره اصلی متصل می کنند و از ساختارهای موازی و متناقض جلوگیری می کنند. الگوریتم های اجماع را می توان به دو کلاس اصلی تقسیم کرد. دسته اول الگوریتم های اجماع مبتنی بر اثبات است که به گره هایی که وارد شبکه تأیید می شوند ، نشان می دهند که آنها واجد شرایط تر و بهتر از سایرین هستند تا بلوک جدیدی را که باید اضافه شود انجام دهند. گروه دوم الگوریتم های اجماع متمرکز بر رای گیری است و به گره های موجود در شبکه اجازه می دهد تا نتایج خود را از بررسی معامله یا بلوک جدید قبل از تصمیم نهایی به اشتراک بگذارند. در این مقاله ، ما در مورد الگوریتم های اجماع مورد بررسی قرار گرفته و در حال حاضر در برخی از برنامه های مشهور blockchain استفاده می شوند ، ضمن بحث و مقایسه ویژگی های کلیدی در جنبه های مختلف.

کلید واژه ها

• الگوریتم های اجماع
• کنگره
• الگوریتم های مبتنی بر اثبات
• الگوریتم های مبتنی بر رأی

20. 1001. 1. 24767220. 1399. 10. 3. 5. 0

منابع

[1](1399). Emena saزی araیnaش mrhزی yز طrیق زnجیrehe belevکی. سحست ننه علمی و آنهناوری ، 10 (1) ، 9-10.

[2] Abeyratne ، S. A. ، and Monfared ، R. P. (2016). blockchain زنجیره تأمین تولید با استفاده از لجر توزیع شده. مجله بین المللی تحقیقات مهندسی و فناوری ، 05 (09) ، 1-10.

[3] Alsunaidi S. ، J. ، Alhaidari ، F. A. ، (2019). بررسی الگوریتم های اجماع برای فناوری blockchain ، کنفرانس بین المللی علوم رایانه و اطلاعات (ICCIS) ، DOI: 10. 1109/ICCISCI. 2019. 8716424.

[4] Armknecht ، F. ، Karame ، G. O. ، Mandal ، A. ، Youssef ، F. ، and Zeer ، E. (2015). ریپل: نمای کلی و چشم انداز ، کنفرانس بین المللی اعتماد و محاسبات قابل اعتماد ، اسپرینگر ، 163-180.

[5] Attaran M ، Gunasekaran ، A. (2019). برنامه های کاربردی فناوری blockchain در تجارت: چالش ها و فرصت ها. https://doi. org/10. 1007/978-3-030-27798-7

[6] Bach ، L. M. ، Mihaljevic ، B. ، and Zagar ، M. (2018). تجزیه و تحلیل مقایسه ای الگوریتم های اجماع blockchain ، 41 مین کنوانسیون بین المللی فناوری اطلاعات و ارتباطات ، الکترونیک و میکروالکترونیک (MIPRO) ، Opatija ، 1545-1550.

[7] Bentov ، I. ، Lee ، C. ، Mizrahi ، A. ، and Rosenfeld ، M. (2014). اثبات فعالیت: گسترش اثبات کار بیت کوین از طریق اثبات سهام. بررسی ارزیابی عملکرد ACM SIGMETRICS ، 42 (3) ، 34-37.

[8] Bessani ، A. ، Sousa ، J. ، and Alchieri ، E. E. P. (2014). تکثیر دستگاه های دولتی برای توده ها با BFT-SMART ، مجموعه مقالات 44 مین کنفرانس بین المللی IEEE/IFIP در مورد سیستم ها و شبکه های قابل اعتماد ، آتلانتا ، GA ، 355-362.

[9] بردبری ، د. (2013). مشکل بیت کوین ، کلاهبرداری رایانه و امنیت ، 11 ، 5-8.

[10] Cachin ، C. (2016) ، معماری پارچه blockchain Hyperledger. مجموعه مقالات کارگاه ACM ارزهای رمزنگاری شده و رهبران اجماع ، شیکاگو ، IL.

[11] Castro ، M. ، Liskov ، B. (1999). تحمل گسل بیزانس عملی. OSDI '99: مجموعه مقالات سوم سمپوزیوم در زمینه طراحی و اجرای سیستم های عامل ، 99 ، 173-186.

[12] Cohn ، J. M. ، Fi ، P. G. ، Nair ، S. P. ، Panikkar ، S. B. ، and Pureswaran ، V. S. (2017). تله متری همکار غیر متمرکز خودمختار ، ماشین آلات تجاری بین المللی Corp.

[13] Croman ، K. ، Decker ، C. ، Eyal ، I. ، Gencer ، A. E. ، & Juels E. A. A. ، (2016). در مقیاس گذاری blockchain های غیر متمرکز. ICFCDS 16 ، کلیسای مسیح ، باربادوس ، صص 106 125.

[14] Dziembowski ، S. ، Faust ، S. ، Kolmogorov ، V. ، and Pietrzak ، K. (2015). اثبات فضا "در پیشرفت در رمزنگاری-کریپتو ، هایدلبرگ: اسپرینگر ، 585-605.

[15] EOS. io(2018). EOS. IO کاغذ سفید فنی V2 ، https://github. com/eosio/documentation/blob/master/technicalwhitepaper. md ، 2018.

[16] Ethereum [آنلاین]. موجود: https://www. ethereum. org.

[18]Florian ، T. ، & Bjo ، S. (2016). بیت کوین و فراتر از آن: یک بررسی فنی در مورد ارزهای دیجیتال غیر متمرکز. نظرسنجی و آموزش ارتباطات IEEE ، جلد. 18 ، نه. 3 ، صص 2084 2123.

[19] Feng ، Q. ، He ، D. ، Zeadally ، S. ، Khan ، M. K. ، Kumar ، N. (2019). نظرسنجی در مورد حفاظت از حریم خصوصی در سیستم blockchain. مجله برنامه های شبکه و رایانه ، 126 (15) ، 45-58.

[20] Haber ، S. ، and W. S. Stoetta ، S. (1991). چگونه می توان یک سند دیجیتالی را مهار کرد. مجله رمزنگاری ، 3 (2) ، 99-111.

[21] Kiayias ، A. ، Russell ، A. ، David ، B. ، and Oliynykov ، R. (2017). Ouroboros: یک پروتکل blockchain اثبات شده اثبات شده از سهام. کنفرانس سالانه رمزنگاری بین المللی ، اسپرینگر ، 357-388.

[22] King ، S. ، and Nadal ، S. (2012). PPCOIN: ارز رمزنگاری همتا به همتا با اثبات سهام. [23] Lamport ، L. (2001). Paxos ساده ساخته شده است. ACM SIGACT NEWS ، 32 (4) ، 18-25.

[24] Lamport ، L. ، Shostak ، R. E. ، and Marshall ، C. (1982). مشکل ژنرال های بیزانس. معاملات ACM در زبان ها و سیستم های برنامه نویسی ، 4 (3).

[25] لاریمر ، د. (2018). اثبات اثبات شده از سهام (DPOS) ، WhitePaper Bitshare.

[26] Li ، X. ، Jiang ، P. ، Chen ، T. ، Luo ، X. ، and Wen ، Q. (2018). نظرسنجی در مورد امنیت سیستم های blockchain. سیستم های رایانه ای نسل آینده ، https://doi. org/10. 1016/j. future. 2017. 08. 020

[27] Mazieres ، D. (2015). پروتکل اجماع ستاره ای: یک مدل فدرال شده برای اجماع در سطح اینترنت [آنلاین]. موجود: https://www. stellar. org/papers/stellar-consensus-protocol. pdf.

[28] Milutinovic ، M. ، He ، W. ، Wu ، H. ، and Kanwa ، M. (2016). اثبات شانس: یک پروتکل اجماع کارآمد blockchain. مجموعه مقالات اولین کارگاه در مورد نرم افزار سیستم برای اجرای قابل اعتماد ، نیویورک ، نیویورک.

[29] Nakamoto ، S. (2008). بیت کوین: یک سیستم نقدی الکترونیکی همتا به همتا. [30] مرجع فنی NEM. موجود: https: // nem: io/wp-content/themes/nem/files/nem techref: pdf.

[31] Nguyen ، G. T. ، and Kim ، K. (2018). نظرسنجی در مورد الگوریتم های اجماع مورد استفاده در blockchain. مجله سیستم های فرآیند اطلاعات ، 14 (1) ، 101-128.

[34] Poon ، J. ، Dryja ، T. (2016). شبکه لایتنینگ بیت کوین: پرداختهای فوری خارج از زنجیره [کاغذ سفید].

[35] Poon ، J. ، Buterin ، V. (2017). پلاسما: قراردادهای هوشمند خودمختار مقیاس پذیر [کاغذ سفید]. [36] Popov ، S. (2016). تجزیه و تحلیل احتمالی الگوریتم جعل NXT ، دفترچه ، 169-83.

[37] اجماع Quorumchain [آنلاین]. موجود: https://github. com/jpmorganchase/quorum/wiki/quorumchain-consensus.

[38] رابرت ، E. (2017). امضاهای دیجیتال ، [آنلاین]. موجود: http://cs. stanford. edu/people/eroberts/courses/soco/projects/public-key-cryptography/dig_sig. html.

[39] شوارتز ، د. ، یانگ ، ن. ، بریتو ، ا. (2014). الگوریتم اجماع پروتکل Ripple [آنلاین]. موجود: https://ripple. com/files/ripple_consensus_whitepaper. pdf.

[40] Sompolinsky ، Y. ، and Zohar ، Z. (2013). تسریع پردازش معامله بیت کوین: پول سریع روی درختان نه زنجیر رشد می کند ، [آنلاین]. موجود: https://eprint. iacr. org/2013/881. pdf.

[41] Yang ، R. ، Yu ، F. R. ، Si ، P. ، Yang ، Z. ، & Zhang ، Y. (2019). سیستم های محاسباتی یکپارچه blockchain و edge: یک نظرسنجی ، برخی از موضوعات تحقیقاتی و چالش ها. نظرسنجی و آموزش ارتباطات IEEE ، جلد. 21 ، نه. 2 ، صص 1508-1532.

[42] Yu ، F. R. (2019). یک سیستم blockchain سرویس محور با مجازی سازی. معاملات در فناوری blockchain و برنامه های کاربردی ، جلد. 1 ، نه. 1 ، صص 1-10.

[43] Yu ، F. R. ، Liu ، J. ، He ، Y. ، Si ، P. ، & Zhang ، Y. (2018). مجازی سازی برای فناوری لجر توزیع شده (VDLT). دسترسی IEEE ، جلد. 6 ، صص 25019-25028.

[44] Vukolic ، M. (2015). تلاش برای پارچه blockchain مقیاس پذیر: اثبات کار در مقابل تکثیر BFT. کارگاه بین المللی در مورد مشکلات باز در امنیت شبکه ، زوریخ ، سوئیس.

[45] Wu ، M. ، Wang ، K. ، Cai ، X. ، Guo ، S. ، M. Guo ، M. ، and Rong ، C. (2019). یک بررسی جامع از blockchain: از تئوری گرفته تا برنامه های IoT و فراتر از آن ، مجله اینترنت IEEE ، 6 (5) ، 8114-8154.

[46] Zhang ، S. ، Lee ، J. H. (2019) ، تجزیه و تحلیل پروتکل های اجماع اصلی blockchain ، ICT Express.