RepChain: Ein reputationsbasiertes sicheres, schnelles und hoch incentiviertes Blockchain-System durch Sharding

Im heutigen Blockchain-System ist es eine schwierige Aufgabe, eine sichere und hochdurchsatzfähige Blockchain zu entwerfen, die mit einem zentralisierten Zahlungssystem vergleichbar ist. Sharding ist eine der vielversprechendsten aufkommenden Technologien zur Verbesserung des Systemdurchsatzes, während ein hohes Sicherheitsniveau aufrechterhalten wird. Allerdings haben frühere shardingbezogene Designs zwei Hauptbeschränkungen. Erstens sind die Sicherheit und der Durchsatz ihres zufallsbasierten Sharding-Systems nicht hoch genug, da sie die Heterogenität unter den Validierern nicht nutzen. Zweitens könnte das Design eines Anreizmechanismus, der die Zusammenarbeit fördert, einen enormen Aufwand für ihr System verursachen. In diesem Artikel schlagen wir RepChain vor, ein reputationsbasiertes sicheres und schnelles Blockchain-System durch Sharding, das auch hohe Anreize zur Förderung der Node-Zusammenarbeit bietet. RepChain nutzt Reputation, um die Heterogenität unter den Validierern explizit zu charakterisieren und die Grundlage für den Anreizmechanismus zu bilden. Wir schlagen eine neue Doppelchain-Architektur vor – eine Transaktionskette und eine Reputationkette. Für die Transaktionskette wurde ein effizientes auf Raft basierendes synchrones Konsensverfahren präsentiert. Für die Reputationkette wird der synchrone byzantinische Fehlertoleranz-Konsens verwendet, der kollektives Signieren kombiniert, um Angriffe auf sowohl den Reputationsscore als auch die zugehörigen Transaktionsblöcke zu verhindern. Sie unterstützt eine hochdurchsatzfähige Transaktionskette mit moderater Generierungsgeschwindigkeit. Darüber hinaus schlagen wir ein reputationsbasiertes Sharding- und Führerauswahlverfahren vor. Um die Sicherheit von RepChain zu analysieren, schlagen wir eine rekursive Formel vor, um die Epochensicherheit innerhalb von nur O (km^2) Zeit zu berechnen. Außerdem implementieren und bewerten wir RepChain auf der Amazon Web Services-Plattform. Die Ergebnisse zeigen, dass unsere Lösung sowohl den Durchsatz als auch das Sicherheitsniveau des bestehenden Sharding-basierten Blockchain-Systems verbessern kann.