RU2809645C2 - Система dag-awtc-реестров с использованием консенсусного механизма bft-верификации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системе верификации реестра цепочек транзакций на уровне счетов на основе направленного ациклического графа (DAG-AWTC) с использованием консенсусного механизма с отказоустойчивостью на основе византийского соглашения (BFT). Технический результат заключается в повышении надежности DAG-AWTC-реестров. Система состоит из взаимодействующих между собой узлов, содержащих: модуль конфигурирования транзакций для консенсуса, который предназначен выбирать совокупность транзакций до любого одного времени за 30 секунд до 1 минуты от текущего момента, на которые еще не получено согласие, из множества транзакций DAG-AWTC, задавать выбранные транзакции в качестве транзакции для консенсуса, для которой BFT-консенсус должен выполняться в реальном времени, и выводить заданную транзакцию для консенсуса в исполнительный модуль BFT-консенсуса; и исполнительный модуль BFT-консенсуса, который предназначен для верификации DAG-AWTC-реестра посредством выполнения BFT-консенсуса с использованием упомянутой выведенной транзакции для консенсуса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе реестров для цепочек транзакций на уровне счетов с использованием направленного ациклического графа с отказоустойчивостью на основе византийского соглашения (DAG-AWTC) и, в частности к системе DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма верификации для обеспечения отказоустойчивости на основе византийского соглашения (BFT).

Уровень техники

Распределенный реестр широко классифицируется на механизм обработки цепочек блоков и механизм обработки с использованием направленного ациклического графа (DAG).

Фиг. 1 является концептуальной схемой цепочки блоков и DAG.

Фиг. 1(A) иллюстрирует механизм формирования цепочки блоков (блокчейна) и фиг. 1(B) иллюстрирует механизм формирования направленного ациклического графа (DAG).

Как проиллюстрировано на фиг. 1(A), реестр цепочек блоков имеет структуру реестров линейной цепочки и представляет собой структуру, имеющую одну точку записи, и, как результат, реестр цепочек блоков имеет такой недостаток, что скорость формирования блока является очень небольшой.

Наоборот, DAG-реестр, проиллюстрированный на фиг. 1(B), имеет несколько точек записи, которые одновременно присутствуют, и состоит из цепочки параллельной структуры. DAG-реестр имеет преимущество в том, что скорость формирования транзакции, конечно, является большой. Тем не менее, в отличие от цепочки блоков на основе механизма полного упорядочения, DAG-реестр сконфигурирован посредством механизма частичного упорядочения, и, как результат, порядок записи может задаваться только для взаимно соединенных транзакций.

Иными словами, DAG имеет высокую скорость, при том что имеет структуру реестров, сравнительно не подходящую для консенсуса для верификации. Это представляет собой основную причину, по которой различные существующие DAG-реестры не могут приспосабливать консенсусный механизм верификации.

Все должны иметь идентичное состояние для консенсуса для верификации, и для этого формирование новой транзакции прекращается, и распространение всех текущих состояний должно ожидаться. Когда процесс прекращается как таковой, преимущество высокой скорости, полученное посредством одновременного формирования транзакции в параллельных точках записи посредством приспособления DAG, нарушается. Следовательно, к настоящему моменту, в структуре DAG-реестров, консенсусный механизм BFT-верификации не может приспосабливаться.

Сущность изобретения

Техническая задача

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить систему DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации.

Техническое решение

Согласно цели настоящего изобретения, система DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного BFT-механизма может быть выполнена включающей в себя модуль конфигурирования транзакций для консенсуса, который служит для выбора транзакции для консенсуса, для которой консенсус для обеспечения отказоустойчивости на основе византийского соглашения (EFT) должен достигаться относительно транзакции DAG-AWTC, конфигурирования ее в реальном времени и вывода сконфигурированной в реальном времени транзакции для консенсуса в исполнительный модуль BFT-консенсуса.

Здесь модуль конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью конфигурировать в качестве транзакций для консенсуса, транзакции, на которые еще не получено согласие до предварительно определенного предыдущего времени в предварительно определенное предыдущее время для транзакции, которая формируется в реальном времени.

В частности, модуль конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью конфигурировать, в качестве транзакций для консенсуса, транзакции до любого одного времени за 30 секунд до 1 минуты от текущего момента в реальном времени.

Помимо этого, модуль конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью формировать структуру данных, представляющую предыдущее состояние каждого счета после распространения, и обеспечивать исполнительному модулю BFT-консенсуса возможность реализации BFT-консенсуса посредством подготовки сформированной структуры данных.

Здесь, в системе DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации, префиксное дерево Меркла-Патриции может использоваться в качестве структуры данных для консенсуса, но такая структура данных может заменяться другой структурой в любой степени согласно реализации.

Преимущества изобретения

Согласно системе DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации, обеспечивается такое преимущество, что консенсусный BFT-механизм, который представляет собой консенсусный механизм верификации в структуре DAG-реестров параллельной структуры, выполнен с возможностью применяться, чтобы обеспечивать быструю проверку достоверности и целостность информации вместе с быстрой обработкой транзакции.

Более конкретно, обеспечивается такое преимущество, что настройка времени с такой предпосылкой, что достаточное рассеяние задается для консенсуса для BFT-верификации, предоставляется для реализации каждого из консенсуса для BFT-верификации и обработки транзакций параллельно.

Иными словами, реализация консенсуса для BFT-верификации приспособлена выполняться в качестве отдельной фоновой обработки одновременно с обработкой транзакции, чтобы обеспечивать консенсус для BFT-верификации, без нарушения высокой скорости обработки транзакции, которую имеет структура DAG-AWTC-реестров.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является концептуальной схемой цепочки блоков и DAG.

Фиг. 2 является концептуальной схемой DAG-AWTC.

Фиг. 3 является блок-схемой системы DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Оптимальный режим осуществления изобретения

Настоящее изобретение может иметь различные модификации и различные варианты осуществления, и конкретные варианты осуществления иллюстрируются на чертежах и подробно описываются в конкретном содержимом для осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, это не ограничивает настоящее изобретение конкретными вариантами осуществления, и следует понимать, что настоящее раскрытие сущности охватывает все модификации, эквиваленты и замены, включенные в пределы идеи и объема настоящего изобретения. В описании каждого чертежа ссылки с номерами означают аналогичные элементы.

Термины, включающие в себя "первый", "второй", "A", "B" и т.п., используются для описания различных составляющих элементов, но составляющие элементы не ограничены посредством терминов. Термины используются только для того, чтобы отличать один компонент от другого компонента. Например, первый компонент может называться "вторым компонентом", и аналогично, второй компонент может называться "первым компонентом" без отступления от объема настоящего изобретения. Термин "и/или" включает в себя комбинацию множества ассоциированных раскрытых пунктов либо любой пункт из множества ассоциированных раскрытых пунктов.

Следует понимать, что когда описывается то, что компонент "соединяется" или "осуществляет доступ" к другому компоненту, компонент может непосредственно соединяться или осуществлять доступ к другому компоненту, или третий компонент может присутствовать между ними. Напротив, когда описывается то, что компонент "непосредственно соединяется" или "непосредственно осуществляет доступ" к другому компоненту, следует понимать, что элементы не присутствуют между элементом и другим элементом.

Термины, используемые в настоящей заявке, используются только для того, чтобы описывать конкретные варианты осуществления, и не имеют намерение ограничивать настоящее раскрытие сущности. Форма единственного числа включает в себя форму множественного числа, если отсутствует явное противоположное смысловое значение в контексте. В настоящей заявке следует понимать, что термин "включать в себя" или "иметь" указывает то, что признак, число, этап, операция, компонент, часть либо комбинация вышеозначенного, описанные в описании изобретения, присутствуют, но не исключают возможность наличия или добавления одного или более других признаков, чисел, этапов, операций, компонентов, частей либо комбинаций вышеозначенного, заранее.

Если не указано иное, все термины, используемые в данном документе, включающие в себя технические или научные термины, имеют смысловые значения, идентичные смысловым значениям, общепонятным для специалистов в данной области техники. Термины, которые задаются в общеупотребительном словаре, должны интерпретироваться как имеющие смысловое значение, идентичное смысловому значению в контексте предшествующего уровня техники, и не интерпретируются в качестве идеального смыслового значения или чрезмерно формальных смысловых значений, если в настоящей заявке явно не указано иное.

В дальнейшем в данном документе подробно описывается предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 2 является концептуальной схемой DAG-AWTC.

Фиг. 2 иллюстрирует механизм обработки с использованием структуры DAG-реестров, в котором цепочка транзакций формируется для каждого счета.

Иными словами, счета a, b, c и d имеют цепочки, соответственно, и транзакции между соответствующими счетами записываются параллельно. DAG-AWTC-реестр представляет собой механизм, в котором, поскольку запись транзакции осуществляется параллельно, скорость записи является очень большой, и отсутствует конкретный предел на скорость или масштабируемость.

Согласно настоящему изобретению, алгоритм обеспечения отказоустойчивости на основе византийского соглашения (BFT), который представляет собой алгоритм консенсуса для верификации, применяется к DAG-AWTC-реестру.

Фиг. 3 является блок-схемой системы DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Ссылаясь на фиг. 3, система 100 DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации согласно варианту осуществления настоящего изобретения может быть выполнена включающей в себя модуль 110 конфигурирования транзакций для консенсуса.

В системе 100 DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации, алгоритм консенсуса для BFT-верификации применяется к структуре DAG-AWTC-реестров.

Система 100 DAG-AWTC-реестров имеет преимущество высокой скорости обработки транзакций и неограниченной масштабируемости DAG-реестра, который представляет собой параллельную структуру реестров, и механизм обработки цепочек транзакций на уровне счетов (AWTC) объединяется, чтобы формировать транзакцию быстро без снижения скорости, даже если число счетов увеличивается. В отличие от цепочки блоков, транзакция может формироваться сразу без ожидания формирования блоков.

В случае реестра цепочек блоков, поскольку транзакция собирается, и блок формируется в одной точке записи посредством механизма полного упорядочения, длительное время требуется, но порядок формирования является определенным.

Тем не менее, в случае DAG-реестра, поскольку транзакция записывается в нескольких точках записи посредством механизма частичного упорядочения, небольшое время требуется. Тем не менее, имеется недостаток в том, что порядок записи может задаваться только между соединенными транзакциями. Больше всего, поскольку время распространения отличается при консенсусе для каждого узла, затруднительно объединять консенсусный механизм верификации.

Тем не менее, система 100 DAC-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации выполнена с возможностью применять отказоустойчивость на основе византийского соглашения (BFT), которая представляет собой консенсусный механизм верификации.

Когда консенсусный механизм верификации верифицируется однократно согласно предварительно определенной процедуре, консенсусный механизм верификации не изменяется.

Тем не менее, в консенсусном механизме без верификации, считается, что на состояние, выбранное посредством мажорантности, получено согласие в данный момент времени. Тем не менее, если состояние, выбранное посредством мажорантности, изменяется во времени, состояние, на которое получено согласие, также изменяется. Иными словами, предусмотрен консенсус, который не изменяется. Например, консенсусный механизм без верификации применяется к биткоину или эфириуму.

В системе 100 DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации, соответствующие узлы формируют DAG-реестр посредством консенсуса для транзакций, записываемых в соответствующие узлы. Консенсусный механизм верификации не изменяется после того, как консенсус достигается.

Система 100 DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации выполнена с возможностью достигать консенсуса при такой предпосылке, что когда любая степень времени распространения транзакций истекла в консенсусной процедуре в каждом узле, рассеяние почти достигается.

Иными словами, когда рассеяние осуществляется в достаточной степени, можно считать, что возникает готовность к согласию. Например, поскольку имеется высокая вероятность того, что соответствующие узлы должны иметь идентичную информацию в то время, когда рассеяние осуществляется приблизительно при 90%, вероятность того, что консенсус достигается, становится более высокой.

В системе 100 DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации, консенсус для BFT-верификации достигается посредством оценки того, что рассеяние является достаточным, в силу истечения распространения приблизительно от 30 секунд до 1 минуты при применении консенсусного механизма BFT-верификации.

В случае применения консенсуса для BFT-верификации без такой предпосылки, поскольку узлы имеют существенно отличающиеся текущие состояния до истечения времени распространения приблизительно от 30 секунд до 1 минуты, т.е. до того, как рассеяние является достаточным, непосредственно консенсус не может нормально достигаться.

В настоящем изобретении предусмотрен такой аспект, что консенсус для BFT-верификации обеспечивается в структуре DAG-AWTC-реестров посредством задания временного интервала в течение времени при условии, что рассеяние является достаточным. Это подробнее описывается ниже.

Во-первых, поскольку структура DAG-AWTC-реестров представляет собой структуру, в которой коллизия по существу не возникает, поскольку владелец счета формирует транзакцию, связанную с ним, и структура DAG-AWTC-реестров представляет собой структуру, в которой вероятность возникновения коллизии является низкой, поскольку местоположение записи транзакции отличается для каждого счета посредством цепочечной структуры для каждого счета. Следовательно, конфигурация, которая задает временной интервал, обеспечивает возможность консенсусу для BFT-верификации выполняться в фоновом режиме, без предотвращения обработки транзакции.

Иными словами, даже в то время как консенсус для BFT-верификации проводится, ситуация для того, чтобы блокировать обработку транзакций в структуре DAG-AWTC, почти не возникает, и реализация консенсуса для BFT-верификации и обработка транзакций могут одновременно выполняться параллельно.

В дальнейшем в этом документе описывается подробная конфигурация.

Модуль 110 конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью выбирать транзакцию, для которой должен быть реализован BFT-консенсус для транзакций, и конфигурировать транзакцию в качестве транзакции для консенсуса в реальном времени.

Модуль 110 конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью конфигурировать, в качестве транзакций для консенсуса, транзакции, на которые еще не получено согласие до предварительно определенного предыдущего времени в предварительно определенное предыдущее время для транзакции, которая формируется в реальном времени.

Когда время приблизительно от 30 секунд до 1 минуты расходуется как результат моделирования, подтверждается то, что достаточное рассеяние задается для консенсуса.

Когда консенсусная процедура выполняется после того, как такая степень времени рассеяния истекла, консенсусная процедура быстро выполняется в течение оптимального времени, чтобы верифицировать DAG-AWTC-реестр.

Между тем, такой временной интервал может быть в определенной степени плавающим. Такой временной интервал не ограничен временем приблизительно от 30 секунд до 1 минуты и может составлять время, когда можно считать, что достаточное рассеяние задается для консенсуса.

Тем не менее, чтобы подготавливаться к префиксному дереву Меркла-Патриции каждого счета, непосредственно его размер становится равным в несколько сотен МБ, и как результат, существенная нагрузка обеспечивается.

Следовательно, модуль 110 конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью формировать предыдущее дерево каждого счета после распространения, т.е. предыдущее общее состояние в качестве корня префиксного дерева Меркла-Патриции приблизительно в несколько байтов. Помимо этого, модуль 110 конфигурирования транзакций для консенсуса может быть выполнен с возможностью обеспечивать исполнительному модулю 10 BFT-консенсуса возможность реализации консенсуса для подготовки между корнями префиксного дерева Меркла-Патриции. Иными словами, консенсусная процедура становится удобной посредством подготовки только к корню Меркла в состоянии сокращения, и результирующее консенсусное время также уменьшается.

Здесь, в системе 100 DAG-AWTC-реестров с использованием консенсусного механизма BFT-верификации, префиксное дерево Меркла-Патриции используется в качестве структуры данных для консенсуса, но такая структура данных может заменяться другой структурой в любой степени согласно реализации.

Транзакции для консенсуса, сконфигурированные в реальном времени в модуле 110 конфигурирования транзакций для консенсуса, сконфигурированы для выполнения процедуры реализации BFT-консенсуса в исполнительном модуле 10 BFT-консенсуса.

Исполнительный модуль 10 BFT-консенсуса может выполнять верифицируемую случайную функцию (VRF)-BFT или практическую устойчивость на основе византийского соглашения (PBFT) согласно варианту осуществления.

Настоящее изобретение описывается со ссылкой на примерные варианты осуществления. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что различные модификации и изменения настоящего изобретения могут вноситься без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения и их эквивалентами.

Claims (4)

1. Система верификации реестра цепочек транзакций на уровне счетов на основе направленного ациклического графа (DAG-AWTC) с использованием консенсусного механизма с отказоустойчивостью на основе византийского соглашения (BFT), состоящая из взаимодействующих между собой узлов, содержащих:

модуль конфигурирования транзакций для консенсуса, который предназначен выбирать совокупность транзакций до любого одного времени за 30 секунд до 1 минуты от текущего момента, на которые еще не получено согласие, из множества транзакций DAG-AWTC, задавать выбранные транзакции в качестве транзакции для консенсуса, для которой BFT-консенсус должен выполняться в реальном времени, и выводить заданную транзакцию для консенсуса в исполнительный модуль BFT-консенсуса; и

исполнительный модуль BFT-консенсуса, который предназначен для верификации DAG-AWTC-реестра посредством выполнения BFT-консенсуса с использованием упомянутой выведенной транзакции для консенсуса.

2. Система по п.1, в которой модуль конфигурирования транзакций для консенсуса выполнен с возможностью формировать структуру данных, представляющую предыдущее состояние каждого счета после распространения, и обеспечивать исполнительному модулю BFT-консенсуса возможность реализации BFT-консенсуса посредством подготовки сформированной структуры данных.

Images