本文分析了三種改善區塊鏈和分佈式系統中節點同步的智能優化方法。首先,在網絡規模小且延遲可預測的情況下,向所有對等節點進行八卦傳播可加速同步。其次,當不存在重複時間戳時,減少時間戳索引大小可降低了存儲開銷。第三,用緊湊的位圖編碼替換公鑰可最小化複製流量,因為節點共享相同的密鑰集。這些技術共同簡化了頻寬使用,降低了延遲,使複製更快速且更高效。本文分析了三種改善區塊鏈和分佈式系統中節點同步的智能優化方法。首先,在網絡規模小且延遲可預測的情況下,向所有對等節點進行八卦傳播可加速同步。其次,當不存在重複時間戳時,減少時間戳索引大小可降低了存儲開銷。第三,用緊湊的位圖編碼替換公鑰可最小化複製流量,因為節點共享相同的密鑰集。這些技術共同簡化了頻寬使用,降低了延遲,使複製更快速且更高效。

為何對小型網絡而言向所有節點傳播可能是最明智的選擇

2025/10/02 19:30

摘要和 1. 引言

  1. 系統模型

  2. 節點初始狀態

  3. 附加流程

    4.1 本地附加

    4.2 從其他節點附加

    4.3 記錄驗證

    4.4 狀態一致性

  4. 複製流程

  5. 正確性證明

  6. M-of-N 連接

  7. 擴展和優化

參考文獻

8. 擴展和優化

8.1 向所有對等節點傳播

為了加速同步過程,節點可以向所有已知的對等節點發送訊息。這種解決方案在以下情況下有意義:

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  1. 系統中的節點數量不多(如 5-9 個)

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  2. 延遲是可預測的

8.2 減少時間戳索引

如果解決方案使用同步原語,並且保證不會有兩個或更多具有相同時間戳的記錄,則可以減少時間戳索引。

8.3 用於公鑰的位圖映射

為了減少複製過程中的流量,該算法使用位圖代替公鑰。由於所有節點都應該知道網絡中的所有公鑰,可以公平地說,所有節點都有相同的公鑰集合。位圖算法(針對特定記錄的公鑰):

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  1. 所有公鑰按升序排序

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  2. 然後算法遍歷排序後的公鑰:如果記錄中存在該公鑰,則算法返回 1,否則返回 0。例如:網絡中有公鑰 [A, B, C, D],記錄包含 [B, C] 的簽名和公鑰,則位圖將為:二進制形式的 0110,或十進制形式的 6

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  3. 在複製過程中,使用這個十進制數字代替公鑰

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  4. 解碼過程則以相反的方式進行

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參考文獻

  1. ABGP GitHub 倉庫:https://github.com/ega-forever/abgp-js

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  2. Cynthia Dwork, Nancy Lynch 和 Larry Stockmeyer:部分同步環境下的共識 - https://groups.csail.mit.edu/tds/papers/Lynch/jacm88.pdf

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  3. Denis Rystsov. CASPaxos:無日誌的複製狀態機 - https://arxiv.org/pdf/1802.07000.pdf

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  4. Paul Miller:快速學習橢圓曲線密碼學 - https://paulmillr.com/posts/noblesecp256k1-fast-ecc/

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  5. Robbert van Renesse, Dan Dumitriu, Valient Gough, Chris Thomas. 反熵協議的高效協調和流量控制 - http://www.cs.cornell.edu/home/rvr/papers/flowgossip.pdf

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  6. Márk Jelasity:傳播協議 - http://www.inf.u-szeged.hu/\~jelasity/ddm/gossip.pdf

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  7. Colin J. Fidge. 保留部分順序的消息傳遞系統中的時間戳 - http://fileadmin.cs.lth.se/cs/Personal/Amr_Ergawy/dist-algos-papers/4.pdf

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  8. A. Shamir. 如何共享秘密", Communications of the ACM 22 (11): 612613, 1979.

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  9. 分佈式系統的樂趣與收益 - http://book.mixu.net/distsys/single-page.html

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  10. 實用拜占庭容錯和主動恢復 - http://www.pmg.csail.mit.edu/papers/bft-tocs.pdf

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:::info 作者:

(1) Egor Zuev (zyev.egor@gmail.com)

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:::info 本論文可在 arxiv 上獲取,採用 CC0 1.0 通用許可協議。

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