Обработка ошибочных ситуаций в больших блокчейн-сетях алгоритмом достижения консенсуса, основанном на решении задачи византийских генералов

Блокчейн-сети, построенные на основе алгоритмов PoS, DPoS, LPoS, PoE, PoIT, pBFT, имеют определенные ограничения, связанные со снижением скорости включения новых транзакций в блокчейн при увеличении числа узлов блокчейн-сетей, принимающих участие в создании блока. Разработанный алгоритм достижения консенсуса sdBFT позволяет по сравнению с существующими алгоритмами BFT увеличить на несколько порядков число узлов сети, участвующих в достижении консенсуса, сохраняя при этом скорость включения транзакций в блокчейн. Исследованы основные ошибочные ситуации в больших блокчейн-сетях с точки зрения их обработки алгоритмом sdBFT. Приведена обработка семи основных ошибочных ситуаций в блокчейне: мастер-узел недоступен; эскорт-узел недоступен; поступление некорректной транзакции; разное число закрытых блоков на разных узлах блокчейн-сети в один и тот же момент времени; узел отвергает новый блок блокчейна; сеть отвергает новый блок блокчейна; появление в сети двух блоков с идентичными номерами. Показано, что корректное взаимодействие алгоритма sdBFT с блокчейн-сетью позволяет обеспечить не только высокое быстродействие при большом числе узлов и высокой скорости поступления транзакций, но и способность блокчейна, использующего этот алгоритм, отрабатывать все основные ошибочные ситуации, возникающие при работе блокчейн-сети

Литература

[1] Satoshi N. Bitcoin: a peer-to-peer electronic cash system. bitcoin.org: веб-сайт.URL: https://bitcoin.org/en/bitcoin-paper (дата обращения: 20.01.2018).

[2] Transactions speeds: how do cryptocurrencies stack up to Visa or PayPal? howmuch.net: веб-сайт. URL: https://howmuch.net/articles/crypto-transaction-speeds-compared (дата обращения: 12.08.2019).

[3] Proof of stake versus proof of work. bitfury.com: веб-сайт. URL: http://bitfury.com/content/5-white-apersresearch/pos-vs-pow-1.0.2.pdf (дата обращения: 02.10.2019).

[4] Miller A., Xia Y., Croman K., et al. The honey badger of BFT protocols. eprint.iacr.org: веб-сайт. URL: https://eprint.iacr.org/2016/199.pdf (дата обращения: 26.05.2020).

[5] Consensus algorithm for bigger blockchain networks. sumustech.com: веб-сайт. URL: https://files.sumustech.com/doc/1-86cd7815.pdf (дата обращения: 14.04.2018).

[6] Goldmint blockchain solutions: consensus algorithm designed by Sumus team for bigger blockchain networks. blog.goldmint.io: веб-сайт. URL: https://blog.goldmint.io/goldmint-blockchain-solutions-consensus-algorithm-designed-by-sumus-team-for-bigger-blockchain-6ace5fd3ee6d (дата обращения: 30.10.2020).

[7] Lamport L., Shostak R., Pease M. The byzantine generals’ problem. ACM Trans. Program. Lang. Syst., 1982, vol. 4, no. 3, pp. 382--401. DOI: https://doi.org/10.1145/357172.357176

[8] Деон А.Ф., Меняев Ю.А. Полное факториальное моделирование равномерных последовательностей целых случайных величин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2017, № 5 (116), с. 132--149. DOI: http://doi.org/10.18698/0236-3933-2017-5-132-149

[9] Applebaum B. Pseudorandom generators with long stretch and low locality from random local one-way functions. Proc. 44th Ann. ACM STOC, 2012, pp. 805--816. DOI: https://doi.org/10.1145/2213977.2214050

[10] Classen K., Palka M.H. Splittable pseudorandom number generators using cryptographic hashing. Proc. 2013 ACM SIGPLAN Symp. Haskell, 2013, pp. 47--58. DOI: https://doi.org/10.1145/2503778.2503784

[11] Варфоломеев А.А. Некоторые рекомендации по повышению стойкости шифра с малым размером ключа к методу полного опробования. Вопросы кибербезопасности, 2015, № 5, с. 60--62.

[12] Hattab S., Taha Alyaseen I.F. Consensus Algorithms Blockchain: a comparative study. IJPCC, 2019, vol. 5, no. 2, pp. 66--71. DOI: https://doi.org/10.31436/ijpcc.v5i2.103

[13] SHA-3 standard: permutation-based hash and extendable-output functions. NIST, 2015. DOI: http://doi.org/10.6028/NIST.FIPS.202

[14] Josefsson S., Liusvaara I. Edwards-curve digital signature algorithm (EdDSA). URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8032 (дата обращения: 08.04.2018).

[15] Варфоломеев А.А. Реализация одной схемы цифровой подписи по доверенности на основе российских стандартов. Безопасность информационных технологий, 2010, т. 17, № 1, с. 50--51.