在Insolar网络中节点的选择:脉冲星协议

2019年5月6日18:00:32 发表评论
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许多区块链网络的可扩展性受到限制,这意味着随着网络规模的增加,网络可以更新,处理事务和同步网络全局状态的速度会降低。保持大型网络之间的一致性需要时间,因为每个参与节点应存储数据的副本。但是,Insolar已经找到了一种解决方案,可以在不影响安全性的情况下提高网络同步效率:脉冲

在Insolar网络中节点的选择:脉冲星协议

脉冲是一种同步工具,用于在整个网络中提供一致性,并由作为专用节点的所谓“脉冲星”发射。它们充当逻辑功能,被称为实用程序共识,因为它们的功能独立于平台用户的直接需求。因此,发射它们的脉冲和脉冲星表示与区块链网络分离的安全层,但负责确保网络同步。脉冲表示可以执行和验证事务的下一个时间段的开始,并通过它携带的一部分数据提供随机源。数据保存有关脉冲的时间和所谓的熵(随机性)的信息。

脉冲星协议

根据脉冲星协议生成脉冲,其使得能够以随机方式生成熵,使得各个节点不能预测哪些节点将执行事务以及哪些节点将验证它们的计算。然而,该协议不包括关于脉冲星节点网络成员资格或脉冲持续时间的条件。相反,这些参数是由网络参与者动态地或预先配置的。虽然其他配置也是可能的,但脉冲生成的默认设置基于脉冲星之间的拜占庭容错共识,其中每个网络成员都对熵做出贡献。脉冲表示网络更新的时间间隔,每个脉冲由称为脉冲数的唯一增加的整数识别。

脉冲数 

脉冲数表示自网络启动以来的大约秒数,数量的增加与通过的秒数成正比;这个比例必须小于或等于1.脉冲数必须为所有节点所知,并且这些标识符是唯一的,始终增加的整数,而增加的脉冲数应该与为了与实时相关的秒数成比例。

可灵活配置 

您可能会注意到,在整个平台的描述中,Insolar的功能和结构是可调的,脉冲星是这种灵活性的一部分。关于脉冲星的平台的可配置性质通常迎合两个不同的变量:1. 参与者彼此拥有的信任网络级别  2. 网络中的节点数量以及作为脉冲星参与的节点数量 

在高信任网络中,可以指定少至一个业务网络节点来执行网络同步和熵(节点选择),因为不期望恶意行为。因此,私有Insolar网络不需要部署网络外部的多个脉冲星,而只需使用网络内部的单个节点。当网络扩展以集成其他参与者时,这个唯一的脉冲星节点可以被其他几个或外部脉冲星节点无缝替换:即降低信任级别并促进对更独立的脉冲星的需求。

网络越公开,参与者越多,信任度越低,因此在单独的协议上运行脉冲星的需求就越大。对于企业安装,脉冲星可以只是一个隔离或共享服务器。专用网络也是如此,它可以实现专用服务器;跨企业和混合网络,可以使用脉冲星的共享网络,但运行Insolar网络的单独安装;和公共网络,可以使用可信脉冲星节点或在其他节点上运行脉冲星功能。但是,Insolar建议出于安全原因将脉冲星部署到所有网络的单独网络中,但这不是必需的。

在Insolar区块链平台上的互连业务网络中,每个网络都称为云。在这些云中,选择脉冲星节点的规则可以由网络参与者手动定义和管理,因此可以显着变化。然而,在Insolar公共主网中,脉冲星协议将由一个随机的10到50个节点维护,这表明了可靠性和稳定性。

虽然不同的网络类型可能有不同的配置,但单个云中节点的互操作性取决于脉冲。这意味着,对于Insolar区块链平台上的单个网络,所有参与节点必须位于单个脉冲星上以处理新请求或操作。

怎么运作 

对于每个脉冲生成,存在默认算法,其中每个脉冲星随机指定脉冲候选。该过程通过脉冲星发送脉冲候选分组(PulseData)来进行,脉冲候选分组包括未加密脉冲和加密熵的散列码。该候选分组分布在所有脉冲星上。

在分发PulseData提案之后,排除了数据不匹配的提交,Pulsars也因为提案中的不匹配而证明了欺诈,错误或恶意活动。然后将相互匹配的PulseData提议作为散列与脉冲星的加密熵一起发送出去。哈希值除以批准的脉冲星的数量,其余的数字被选为胜利脉冲星。例如,如果有5个脉冲星提交匹配的PulseData提议,并且计算的余数为3,那么将选择脉冲星数字2作为获胜者。这是因为第一个脉冲星是Pulsar 0,第五个是Pulsar 4。

获胜的Pulsar然后将其私钥提供给其他Pulsars的熵值。其他脉冲星再次验证来自获胜Pulsar的PulseData,如果成功,熵被解密,Winning Pulsar的Pulse由其他Pulsars分配。熵确保选择的随机性,从而提高安全性。

为何选择脉冲星?

整个网络和脉冲分布的数据一致性由Insolar的网络层处理。脉冲携带用于分配节点角色的随机性,并且是用作生成新块的触发器的信号。

对于当前熵和网络上的活动节点集的一致视图对于Insolar的OmniScaling分配工作方法至关重要,并确保每个事务由一个节点执行,但由许多人验证。节点是指定是执行计算,验证还是仅参与网络共识的角色。角色分配给活动节点列表上的参与者,而熵和一致性确保跨所有节点的行为共识。此外,选择用于验证计算的节点仅在新脉冲星上选择,以确保执行程序不能与验证器串通。

脉冲星协议允许以这样的方式生成熵,使得各个节点不能通过投票提取来可预测地操纵熵。这是脉冲的核心功能:使安全,不可预测的方法能够在整个网络中分配功能,而不会降低运营速度。 脉冲星的一个关键特性是它们可以根据参与者之间的信任程度和业务网络的需求在网络内部或外部运行。

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