Быстрая византийская отказоустойчивость (FBFT)

Алгоритм консенсуса Harmony, Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), является инновационной адаптацией алгоритма Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT). FBFT повышает масштабируемость и скорость за счет использования агрегатных подписей Боне-Линна-Шахама (BLS), которые значительно снижают коммуникационные накладные расходы, позволяя сети быстро и эффективно достигать консенсуса.

В FBFT процесс консенсуса включает в себя лидера и три этапа: объявление, подготовка и принятие обязательств. Лидер предлагает новый блок и передает его хэш валидаторам во время фазы объявления. Затем проверяющие проверяют сообщение, подписывают хэш блока и возвращают свои подписи лидеру. Подготовительный этап завершается, когда собраны подписи, представляющие более двух третей голосов.

Лидер объединяет эти подписи в единую сигнатуру BLS и передает ее вместе с полным блоком, чтобы начать фазу фиксации. Затем валидаторы проверяют блок и повторяют процесс подписания. Консенсус достигается сразу после завершения фазы фиксации, обычно в течение 2 секунд в основной сети, что демонстрирует эффективность FBFT.

Дизайн FBFT включает в себя синхронный протокол смены представлений для решения проблемы потенциальных задержек в достижении консенсуса из-за злонамеренных лидеров. В отличие от PBFT, который полагается на механизм тайм-аута, протокол изменения представления Harmony основан на локальных часах и времени, прошедшем с момента последней успешной фиксации блока, что обеспечивает надежность и функциональность даже в случае простоя или десинхронизации узлов.

Такая синхронная смена представлений, в сочетании с использованием агрегатных подписей BLS, обеспечивает оперативность консенсуса FBFT и поддерживает эффективность и безопасность сети. Дизайн протокола гарантирует, что до тех пор, пока подавляющее большинство честных валидаторов находится в сети, процесс консенсуса остается живым и устойчивым к сбоям.

Эффективное подтверждение взятия (EPoS)

Effective Proof-of-Stake (EPoS) от Harmony - это новый механизм стейкинга, разработанный для повышения безопасности и децентрализации сети. EPoS устраняет недостатки традиционных систем Proof-of-Stake (PoS), внедряя функции, которые предотвращают централизацию кола и обеспечивают справедливое распределение вознаграждения между валидаторами.

EPoS позволяет валидаторам избираться на основе их токенов, на которые они поставлены, при этом механизм поощряет валидаторов управлять несколькими узлами, если они обладают большим количеством ставок, тем самым поддерживая безопасность и масштабируемость сети. Эта система гарантирует, что валидаторы с меньшими долями участия смогут эффективно участвовать в работе сети, способствуя инклюзивности и децентрализации.

Механизм EPoS предназначен для случайного и равномерного распределения ставок между всеми шардами, что повышает безопасность каждого шарда и не позволяет какому-либо одному шарду быть менее безопасным, чем другие. Такое распределение также снижает риск захвата шардов и повышает общую устойчивость сети.

EPoS включает в себя условия сглаживания, чтобы наказать злонамеренное поведение, такое как двойное подписание, и наказать избранные, но недоступные узлы, гарантируя, что все валидаторы вносят положительный вклад в безопасность и надежность сети. Такой подход стимулирует валидаторы поддерживать высокую работоспособность и придерживаться сетевых протоколов.

Экономическая модель EPoS ограничивает ежегодную эмиссию токенов и сжигает все комиссии за транзакции, стремясь к нулевой инфляции при высоком уровне использования сети. Эта модель обеспечивает валидаторам предсказуемый доход на поставленные ими токены, поощряя долгосрочное участие и инвестиции в здоровье и рост сети.

Сравнение с другими механизмами консенсуса

Механизмы консенсуса FBFT и EPoS в Harmony обладают явными преимуществами по сравнению с традиционными моделями консенсуса, такими как Proof of Work (PoW) и стандартный PoS. Эффективность FBFT в достижении консенсуса, обеспечиваемая агрегированными подписями BLS, позволяет быстро завершить транзакцию и снизить коммуникационные накладные расходы, что делает ее значительно более быстрой и масштабируемой, чем PBFT и системы на основе PoW.

EPoS решает проблемы централизации, связанные с традиционными механизмами PoS, обеспечивая справедливый и инклюзивный процесс выборов валидаторов и справедливое распределение вознаграждений. Эта система повышает безопасность сети и децентрализацию, предотвращая концентрацию доли и способствуя разнообразию валидаторов.

Сочетание FBFT и EPoS позиционирует Harmony как более энергоэффективную, масштабируемую и безопасную блокчейн-платформу по сравнению с PoW-блокчейнами, которые характеризуются высоким энергопотреблением и медленным завершением транзакций. Механизмы консенсуса Harmony также предлагают улучшения в плане инклюзивности и справедливости по сравнению с традиционными PoS-системами, которые могут способствовать концентрации богатства среди валидаторов.

Основные моменты

• Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT) от Harmony - это усовершенствованная версия PBFT, использующая агрегатные подписи BLS для снижения затрат на связь и достижения консенсуса в течение 2 секунд, что повышает масштабируемость и скорость.
• FBFT работает по модели, основанной на лидерстве, с фазами объявления, подготовки и фиксации, обеспечивая быстрый консенсус с требованием согласия более двух третей валидаторов, поддерживая эффективность и безопасность сети.
• Синхронный протокол смены представлений в FBFT решает проблему потенциальных застоев из-за злонамеренных лидеров, полагаясь на локальные часы для отсчета времени, что обеспечивает сохранение консенсуса даже при простое узлов.
• Effective Proof-of-Stake (EPoS) в Harmony представляет собой справедливый механизм выборов стакеров и валидаторов, который предотвращает централизацию стакеров, поддерживает несколько узлов для крупных участников и обеспечивает справедливое распределение вознаграждения.
• EPoS повышает безопасность шардов, равномерно распределяя ставки по всем шардам, и включает условия сбрасывания, чтобы наказывать злонамеренное поведение, способствуя надежности сети и подотчетности валидаторов.
• По сравнению с традиционными механизмами консенсуса, такими как PoW и PoS, FBFT и EPoS от Harmony обеспечивают более быстрое завершение транзакций, меньшее потребление энергии, большую масштабируемость, улучшенную безопасность и децентрализацию, устанавливая новый стандарт в моделях консенсуса блокчейна.