論文の概要: Kronos: A Robust Sharding Blockchain Consensus with Optimal Communication Overhead
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03655v1
- Date: Wed, 6 Mar 2024 12:26:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-17 16:51:18.990902
- Title: Kronos: A Robust Sharding Blockchain Consensus with Optimal Communication Overhead
- Title（参考訳）: Kronos: 最適な通信オーバヘッドを備えたロバストなシャーディングブロックチェーンコンセンサス
- Authors: Andi Liu, Yizhong Liu, Zhuocheng Pan, Yinuo Li, Jianwei Liu, Yuan Lu,
- Abstract要約: クロスシャーディングトランザクションは、シャーディングブロックチェーンのセキュリティと効率にとって重要な課題である。
私たちは、堅牢なセキュリティを保証する汎用的で効率的なブロックチェーンコンセンサスであるKronosを紹介します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.176998934905866
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Sharding enhances blockchain scalability by dividing the network into shards, each managing specific unspent transaction outputs or accounts. Cross-shard transactions pose a critical challenge to the security and efficiency of sharding blockchains. Current solutions, however, either prioritize security with assumptions and substantial investments, or focus on reducing overhead and overlooking security considerations. In this paper, we present Kronos, a generic and efficient sharding blockchain consensus ensuring robust security. We introduce a buffer mechanism for atomic cross-shard transaction processing. Shard members collectively maintain a buffer to manage cross-shard inputs, ensuring that a transaction is committed only if all inputs are available, and no fund is transferred for invalid requests. While ensuring security, Kronos processes transactions with optimal intra-shard communication overhead. Additionally, we propose a reduction for transaction invalidity proof generation to simple and fast multicasting, leading to atomic rejection without executing full-fledged Byzantine fault tolerance protocol in optimistic scenarios. Moreover, Kronos adopts a newly designed batch mechanism, reducing inter-shard message complexity to $O((m$log$m/b)\lambda)$. Kronos operates without dependence on any time or client honesty assumption, serving as a plug-in sharding blockchain consensus supporting applications in diverse network environments including asynchronous ones. We implement Kronos using two prominent BFT protocols: Speeding Dumbo and HotStuff. Extensive experiments demonstrate Kronos achieving a substantial throughput of 68.6ktx/sec with 1.7sec latency. Compared with state-of-the-art solutions, Kronos outperforms in all cases, achieving up to a 42x improvement in throughput and a 50% reduction in latency when cross-shard transactions dominate the workload.
- Abstract（参考訳）: シャーディングは、ネットワークをシャードに分割することで、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させる。
クロスシャーディングトランザクションは、シャーディングブロックチェーンのセキュリティと効率にとって重要な課題である。
しかし、現在のソリューションでは、前提と実質的な投資でセキュリティを優先するか、オーバヘッドの削減とセキュリティ上の考慮事項の見落としに重点を置いている。
本稿では、堅牢なセキュリティを保証する汎用的で効率的なブロックチェーンコンセンサスであるKronosを紹介する。
本稿では,原子間取引処理のためのバッファ機構を提案する。
シャードメンバーは、すべての入力が利用可能で、不正な要求に対してファンドが転送されない場合にのみトランザクションがコミットされることを保証するために、クロスシャード入力を管理するバッファを集合的に保持する。
セキュリティを確保しながら、Kronosは最適なシャード内通信オーバーヘッドでトランザクションを処理する。
さらに,トランザクション無効性の証明生成をシンプルかつ高速なマルチキャストに削減し,楽観的なシナリオで完全なビザンティンフォールトトレランスプロトコルを実行することなくアトミックなリジェクションを実現することを提案する。
さらに、Kronosは新しく設計されたバッチメカニズムを採用し、シャードメッセージ間の複雑性を$O((m$log$m/b)\lambda)$に減らした。
Kronosは、時間やクライアントの誠実な仮定に何ら依存せずに動作し、非同期なものを含むさまざまなネットワーク環境のアプリケーションをサポートする、プラグインのシャーディングブロックチェーンコンセンサスとして機能する。
我々は2つの著名なBFTプロトコルであるSpeeding DumboとHotStuffを使ってKronosを実装している。
大規模な実験では、Kronosは1.7秒のレイテンシで68.6ktx/secのスループットを実現している。
最先端のソリューションと比較して、Kronosはすべてのケースでパフォーマンスが向上し、スループットが42倍に向上し、クロスシャードトランザクションがワークロードを支配している場合、レイテンシが50%削減される。
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