Tolerancia rápida a fallas bizantinas (FBFT)

El algoritmo de consenso de Harmony, Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), es una adaptación innovadora del algoritmo Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT). FBFT mejora la escalabilidad y la velocidad mediante el uso de firmas agregadas Boneh-Lynn-Shacham (BLS), que reducen significativamente la sobrecarga de comunicación, lo que permite que la red logre el consenso de manera rápida y eficiente.

En FBFT, el proceso de consenso involucra un líder y tres fases: anunciar, preparar y comprometerse. El líder propone un nuevo bloque y transmite su hash a los validadores durante la fase de anuncio. A continuación, los validadores verifican el mensaje, firman el hash del bloque y devuelven sus firmas al líder. La fase de preparación concluye una vez que se recogen las firmas que representan más de dos tercios de los votos.

El líder agrega estas firmas en una sola firma agregada de BLS y la difunde junto con el bloque completo para iniciar la fase de confirmación. A continuación, los validadores verifican el bloque y repiten el proceso de firma. El consenso se alcanza una vez que concluye la fase de confirmación, generalmente dentro de los 2 segundos en la red principal, lo que demuestra la eficiencia de FBFT.

El diseño de FBFT incluye un protocolo de cambio de vista sincrónico para abordar posibles estancamientos en el consenso debido a líderes maliciosos. A diferencia de PBFT, que se basa en un mecanismo de tiempo de espera, el protocolo de cambio de vista de Harmony se basa en relojes locales y el tiempo transcurrido desde el último bloque confirmado con éxito, lo que garantiza la solidez y la funcionalidad incluso cuando los nodos experimentan tiempo de inactividad o desincronización.

Este cambio de vista sincrónico, combinado con el uso de firmas agregadas BLS, garantiza la vida del consenso FBFT y mantiene la eficiencia y seguridad de la red. El diseño del protocolo garantiza que mientras una supermayoría de validadores honestos estén en línea, el proceso de consenso permanezca activo y resistente a fallas.

Prueba de participación efectiva (EPoS)

Effective Proof-of-Stake (EPoS) de Harmony es un novedoso mecanismo de staking diseñado para mejorar la seguridad y la descentralización de la red. EPoS aborda las limitaciones de los sistemas tradicionales de prueba de participación (PoS) mediante la introducción de características que evitan la centralización de la participación y garantizan una distribución justa de las recompensas entre los validadores.

EPoS permite que los validadores se elijan en función de sus tokens apostados, y el mecanismo alienta a los validadores a ejecutar múltiples nodos si poseen una gran cantidad de participación, lo que respalda la seguridad y la escalabilidad de la red. Este sistema garantiza que los validadores con participaciones más pequeñas puedan seguir participando eficazmente en la red, promoviendo la inclusión y la descentralización.

El mecanismo EPoS está diseñado para distribuir aleatoria y uniformemente las apuestas entre todos los fragmentos, lo que mejora la seguridad de cada fragmento y evita que un solo fragmento sea menos seguro que otros. Esta distribución también mitiga el riesgo de apropiación de fragmentos y mejora la resiliencia general de la red.

EPoS incorpora condiciones de corte para penalizar el comportamiento malicioso, como la doble firma, y para penalizar los nodos elegidos pero no disponibles, lo que garantiza que todos los validadores contribuyan positivamente a la seguridad y confiabilidad de la red. Este enfoque incentiva a los validadores a mantener un alto tiempo de actividad y a adherirse a los protocolos de red.

El modelo económico de EPoS limita la emisión anual de tokens y quema todas las tarifas de transacción, con el objetivo de una inflación cero cuando el uso de la red es alto. Este modelo proporciona a los validadores un rendimiento predecible de sus tokens apostados, lo que fomenta la participación y la inversión a largo plazo en la salud y el crecimiento de la red.

Comparación con otros mecanismos de consenso

Los mecanismos de consenso FBFT y EPoS de Harmony ofrecen claras ventajas sobre los modelos de consenso tradicionales como Proof of Work (PoW) y PoS estándar. La eficiencia de FBFT para llegar a un consenso, habilitada por las firmas agregadas de BLS, permite una rápida finalización de las transacciones y una reducción de la sobrecarga de comunicación, lo que lo hace significativamente más rápido y escalable que los sistemas basados en PBFT y PoW.

EPoS aborda las preocupaciones de centralización asociadas con los mecanismos tradicionales de PoS al garantizar un proceso de elección de validadores justo e inclusivo y una distribución equitativa de recompensas. Este sistema mejora la seguridad y la descentralización de la red al evitar la concentración de participaciones y promover la diversidad de validadores.

La combinación de FBFT y EPoS posiciona a Harmony como una plataforma de cadena de bloques más eficiente desde el punto de vista energético, escalable y segura en comparación con las cadenas de bloques PoW, que se caracterizan por un alto consumo de energía y una finalidad de transacción más lenta. Los mecanismos de consenso de Harmony también ofrecen mejoras en términos de inclusión y equidad con respecto a los sistemas PoS tradicionales, lo que puede favorecer la concentración de la riqueza entre los validadores.

Resúmenes

• La tolerancia rápida a fallas bizantinas (FBFT) de Harmony es una versión avanzada de PBFT, que utiliza firmas agregadas BLS para reducir los costos de comunicación y lograr el consenso en 2 segundos, lo que mejora la escalabilidad y la velocidad.
• FBFT opera a través de un modelo basado en líderes con fases de anuncio, preparación y compromiso, lo que garantiza un consenso rápido con un requisito de más de dos tercios del acuerdo de los validadores, manteniendo la eficiencia y la seguridad de la red.
• El protocolo de cambio de vista sincrónico en FBFT aborda los posibles bloqueos debido a líderes maliciosos al confiar en los relojes locales para el cronometraje, lo que garantiza que el consenso permanezca activo y sólido incluso con el tiempo de inactividad del nodo.
• Effective Proof-of-Stake (EPoS) en Harmony introduce un mecanismo justo de elección de staking y validador que evita la centralización de la participación, admite múltiples nodos para las grandes partes interesadas y garantiza una distribución equitativa de las recompensas.
• EPoS mejora la seguridad de los fragmentos mediante la distribución uniforme de las apuestas entre todos los fragmentos e incorpora condiciones de corte para penalizar los comportamientos maliciosos, promoviendo la confiabilidad de la red y la responsabilidad del validador.
• En comparación con los mecanismos de consenso tradicionales como PoW y PoS, FBFT y EPoS de Harmony ofrecen una finalidad de transacción más rápida, un menor consumo de energía, una mayor escalabilidad y una mayor seguridad y descentralización, estableciendo un nuevo estándar en los modelos de consenso de blockchain.