Dung sai lỗi Byzantine nhanh (FBFT)

Thuật toán đồng thuận của Harmony, Dung sai lỗi Byzantine nhanh (FBFT), là một phiên bản cải tiến của thuật toán Dung sai lỗi Byzantine thực tế (PBFT). FBFT tăng cường khả năng mở rộng và tốc độ bằng cách sử dụng chữ ký tổng hợp Boneh–Lynn–Shacham (BLS), giúp giảm đáng kể chi phí liên lạc, cho phép mạng đạt được sự đồng thuận nhanh chóng và hiệu quả.

Trong FBFT, quy trình đồng thuận bao gồm người lãnh đạo và ba giai đoạn: thông báo, chuẩn bị và cam kết. Người đứng đầu đề xuất một khối mới và phát hàm băm của nó cho người xác thực trong giai đoạn thông báo. Sau đó, người xác thực sẽ xác minh tin nhắn, ký vào khối băm và trả lại chữ ký của họ cho người đứng đầu. Giai đoạn chuẩn bị kết thúc khi các chữ ký đại diện cho hơn 2/3 quyền biểu quyết được thu thập.

Người lãnh đạo tổng hợp các chữ ký này thành một chữ ký tổng hợp BLS duy nhất và phát nó cùng với toàn bộ khối để bắt đầu giai đoạn cam kết. Trình xác thực sau đó sẽ xác minh khối và lặp lại quá trình ký. Sự đồng thuận đạt được sau khi giai đoạn cam kết kết thúc, thường trong vòng 2 giây trên mạng chính, thể hiện tính hiệu quả của FBFT.

Thiết kế của FBFT bao gồm một giao thức thay đổi chế độ xem đồng bộ để giải quyết các vấn đề tiềm ẩn trong sự đồng thuận do các nhà lãnh đạo ác ý. Không giống như PBFT dựa trên cơ chế hết thời gian chờ, giao thức thay đổi chế độ xem của Harmony dựa trên đồng hồ cục bộ và thời gian trôi qua kể từ khối được cam kết thành công cuối cùng, đảm bảo tính mạnh mẽ và chức năng ngay cả khi các nút gặp phải thời gian ngừng hoạt động hoặc không đồng bộ hóa.

Thay đổi chế độ xem đồng bộ này, kết hợp với việc sử dụng chữ ký tổng hợp BLS, đảm bảo tính tồn tại của sự đồng thuận FBFT và duy trì tính hiệu quả và bảo mật của mạng. Thiết kế của giao thức đảm bảo rằng miễn là phần lớn những người xác thực trung thực đều trực tuyến thì quy trình đồng thuận vẫn tồn tại và có khả năng phục hồi trước các lỗi.

Bằng chứng cổ phần hiệu quả (EPoS)

Bằng chứng cổ phần hiệu quả (EPoS) của Harmony là một cơ chế đặt cược mới được thiết kế để tăng cường bảo mật và phân cấp mạng. EPoS giải quyết các hạn chế của hệ thống Bằng chứng cổ phần (PoS) truyền thống bằng cách giới thiệu các tính năng ngăn chặn việc tập trung cổ phần và đảm bảo phân phối phần thưởng công bằng giữa những người xác nhận.

EPoS cho phép người xác thực được bầu chọn dựa trên mã thông báo đã đặt cọc của họ, với cơ chế khuyến khích người xác thực chạy nhiều nút nếu họ sở hữu số lượng cổ phần lớn, từ đó hỗ trợ tính bảo mật và khả năng mở rộng của mạng. Hệ thống này đảm bảo rằng những người xác nhận có số cổ phần nhỏ hơn vẫn có thể tham gia hiệu quả vào mạng, thúc đẩy tính toàn diện và phân cấp.

Cơ chế EPoS được thiết kế để phân phối ngẫu nhiên và đồng đều số cổ phần trên tất cả các phân đoạn, tăng cường tính bảo mật của từng phân đoạn và ngăn không cho bất kỳ phân đoạn nào kém an toàn hơn các phân đoạn khác. Phân phối này cũng giảm thiểu rủi ro tiếp quản phân đoạn và tăng cường khả năng phục hồi tổng thể của mạng.

EPoS kết hợp các điều kiện cắt giảm để xử phạt hành vi độc hại, chẳng hạn như ký hai lần và xử phạt các nút được chọn nhưng không khả dụng, đảm bảo rằng tất cả các trình xác thực đều đóng góp tích cực cho an ninh và độ tin cậy của mạng. Cách tiếp cận này khuyến khích người xác thực duy trì thời gian hoạt động cao và tuân thủ các giao thức mạng.

Mô hình kinh tế của EPoS giới hạn việc phát hành mã thông báo hàng năm và đốt cháy tất cả phí giao dịch, hướng tới mục tiêu lạm phát bằng 0 khi mức sử dụng mạng ở mức cao. Mô hình này cung cấp cho người xác thực lợi nhuận có thể dự đoán được từ số token đã đặt cọc của họ, khuyến khích sự tham gia và đầu tư lâu dài vào sức khỏe và sự phát triển của mạng.

So sánh với các cơ chế đồng thuận khác

Cơ chế đồng thuận FBFT và EPoS của Harmony mang lại những lợi thế khác biệt so với các mô hình đồng thuận truyền thống như Proof of Work (PoW) và PoS tiêu chuẩn. Hiệu quả của FBFT trong việc đạt được sự đồng thuận, được hỗ trợ bởi chữ ký tổng hợp BLS, cho phép giao dịch cuối cùng nhanh chóng và giảm chi phí liên lạc, khiến nó nhanh hơn đáng kể và có khả năng mở rộng hơn so với các hệ thống dựa trên PBFT và PoW.

EPoS giải quyết các mối lo ngại về tập trung hóa liên quan đến các cơ chế PoS truyền thống bằng cách đảm bảo quy trình bầu cử người xác thực công bằng và toàn diện cũng như phân phối phần thưởng công bằng. Hệ thống này tăng cường an ninh mạng và phân cấp bằng cách ngăn chặn sự tập trung cổ phần và thúc đẩy sự đa dạng của trình xác nhận.

Sự kết hợp giữa FBFT và EPoS định vị Harmony là một nền tảng blockchain an toàn, có thể mở rộng và tiết kiệm năng lượng hơn so với các chuỗi khối PoW, được đặc trưng bởi mức tiêu thụ năng lượng cao và thời gian giao dịch chậm hơn. Các cơ chế đồng thuận của Harmony cũng mang lại những cải tiến về tính toàn diện và công bằng so với các hệ thống PoS truyền thống, có thể thúc đẩy sự tập trung tài sản giữa những người xác nhận.

Điểm nổi bật

• Dung sai lỗi Byzantine nhanh (FBFT) của Harmony là phiên bản nâng cao của PBFT, sử dụng chữ ký tổng hợp BLS để giảm chi phí liên lạc và đạt được sự đồng thuận trong vòng 2 giây, nâng cao khả năng mở rộng và tốc độ.
• FBFT hoạt động thông qua mô hình dựa trên người lãnh đạo với các giai đoạn thông báo, chuẩn bị và cam kết, đảm bảo sự đồng thuận nhanh chóng với yêu cầu phải có hơn 2/3 sự đồng ý của người xác thực, duy trì hiệu quả và bảo mật mạng.
• Giao thức thay đổi chế độ xem đồng bộ trong FBFT giải quyết các vấn đề tiềm ẩn do các nhà lãnh đạo độc hại bằng cách dựa vào đồng hồ cục bộ để chấm công, đảm bảo sự đồng thuận vẫn tồn tại và mạnh mẽ ngay cả khi nút ngừng hoạt động.
• Bằng chứng cổ phần (EPoS) hiệu quả trong Harmony giới thiệu cơ chế bầu cử người xác thực và đặt cược công bằng nhằm ngăn chặn việc tập trung cổ phần, hỗ trợ nhiều nút cho các bên liên quan lớn và đảm bảo phân phối phần thưởng công bằng.
• EPoS tăng cường bảo mật phân đoạn bằng cách phân bổ đồng đều cổ phần trên tất cả các phân đoạn và kết hợp các điều kiện cắt giảm để trừng phạt các hành vi nguy hiểm, nâng cao độ tin cậy của mạng và trách nhiệm giải trình của người xác thực.
• So với các cơ chế đồng thuận truyền thống như PoW và PoS, FBFT và EPoS của Harmony mang lại kết thúc giao dịch nhanh hơn, tiêu thụ năng lượng thấp hơn, khả năng mở rộng lớn hơn cũng như cải thiện tính bảo mật và phân cấp, thiết lập tiêu chuẩn mới trong các mô hình đồng thuận blockchain.