論文の概要: Sharding SMR with Optimal-size Shards for Highly Scalable Blockchains
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.08252v1
- Date: Wed, 12 Jun 2024 14:23:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-13 16:36:08.308484
- Title: Sharding SMR with Optimal-size Shards for Highly Scalable Blockchains
- Title（参考訳）: 高拡張性ブロックチェーンのための最適サイズシャーディングSMR
- Authors: Jianting Zhang, Zhongtang Luo, Raghavendra Ramesh, Aniket Kate,
- Abstract要約: Areteは、サイズセキュリティのジレンマを解決するために設計された、最適にスケーラブルなブロックチェーンシャーディングアーキテクチャである。
私たちはAreteを実装し、地理的に分散したAWS環境で評価します。
以上の結果から,Areteはトランザクションスループットやクロスシャード確認遅延の観点から,最先端のシャーディングプロトコルよりも優れています。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.432440366479941
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Sharding can enhance blockchain scalability by dividing nodes into multiple shards to handle transactions in parallel. However, the size-security dilemma where a shard must be large enough to ensure its security constrains the overall number of shards, rendering blockchain sharding low parallelism and poor scalability. This paper presents Arete, an optimally scalable blockchain sharding architecture designed to resolve the dilemma based on a key observation: higher (Byzantine) fault-resilient shards allow the creation of more secure shards. The main idea of Arete, therefore, is to improve the security resilience/threshold of shards by sharding the blockchain's State Machine Replication (SMR) process itself. First, Arete decouples the three steps in SMR, leading to a single ordering shard performing the ordering task and multiple processing shards performing the dispersing and execution tasks. This frees processing shards from running consensus, allowing up to half compromised nodes per processing shard. Second, Arete considers safety and liveness against Byzantine failures separately to improve the safety threshold further while tolerating temporary liveness violations in a controlled manner. Apart from the creation of more optimal-size shards, such a deconstructed SMR scheme also empowers us to devise a novel certify-order-execute model to fully parallelize transaction handling, thereby significantly improving the performance of sharded blockchain systems. We implement Arete and evaluate it on a geo-distributed AWS environment. Our results demonstrate that Arete outperforms the state-of-the-art sharding protocol in terms of transaction throughput and cross-shard confirmation latency without compromising on intra-shard confirmation latency.
- Abstract（参考訳）: シャーディングは、ノードを複数のシャードに分割してトランザクションを並列に処理することで、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させることができる。
しかし、シャードのサイズとセキュリティのジレンマは、そのセキュリティがシャードの総数を制限するのに十分な大きさでなければならないため、ブロックチェーンのシャードは低並列性とスケーラビリティの低下を招いている。
本稿では、重要な観測に基づいてジレンマを解決するために設計された、最適にスケーラブルなブロックチェーンシャーディングアーキテクチャであるAreteについて述べる。
したがって、Areteの主な考え方は、ブロックチェーンのState Machine Replication(SMR)プロセス自体をシャーディングすることで、シャードのセキュリティのレジリエンス/閾値を改善することである。
まず、AreteはSMRの3つのステップを分離し、単一順序のシャードが順序付けタスクを実行し、複数の処理シャードが分散および実行タスクを実行します。
これにより、処理シャードがコンセンサスを実行できなくなり、処理シャード毎に最大半分の妥協ノードが確保される。
第2に、アレテはビザンチンの障害に対する安全と生活を別々に検討し、安全基準をさらに改善するとともに、一時的な生活違反を規制された方法で許容している。
より最適なサイズのシャードの作成とは別に、そのような分解されたSMRスキームは、トランザクション処理を完全に並列化するための新しい認証順序実行モデルを考案し、シャード化されたブロックチェーンシステムのパフォーマンスを大幅に改善することを可能にする。
私たちはAreteを実装し、地理的に分散したAWS環境で評価します。
以上の結果から,Areteはトランザクションスループットやクロスシャード確認のレイテンシにおいて,シャード内確認のレイテンシを損なうことなく,最先端のシャーディングプロトコルよりも優れていることが示された。
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