Двошарова модель масштабуємого розподіленого децентралізованого реєстру

Abstract

Не зважаючи на широке використання технології розподілених децентралізованих реєстрів, зокрема в популярних платформах Bitcoin і Etherium, їм притаманні суттєві недоліки. Головним з них є невисока швидкість обробки транзакцій. Для його усунення в цій роботі запропоновано двошарову модель розподіленого деценталізованого реєстру, що дозволить не тільки підвищити швидкість обробки транзакцій, а й збільшити масштабованість. Кожен з шарів моделі відрізняється як за функціями, що виконуються, так і за принципом створення мережі. Перший – є мережа, що побудована на архітектурі з використанням спрямованого ациклічного графу – DSGChain, яка саме створює блоки. Другим – є мережа, що являє собою класичний блокчейн. В цій мережі відбувається формування консенсусу Proof of Stake для валідації та фіналізації блоків. В рамках запропонованої моделі розроблено метод упорядкування блоків DAG. Метод базується на введеному понятті скелетних блоків. Метод дає змогу суттєво зменшити трафік між двома мережами. Розроблено метод формування оптимістичного (імовірнісного) консенсусу. Ймовірнісний консенсус дає змогу значно скоротити час фіналізації блоків. При формуванні комітетів для PoS консенсусу запропоновано використовувати новий метод перемішування на основі перетворення Tent, який суттєво підвищує рівень безпеки реєстру в цілому. На основі запропонованої моделі створено її програмну реалізацію у вигляді платформи Waterfall. Навантажувальні експерименти з тестовою мережею продемонстрували, що вона забезпечує швидкість обробки транзакцій більше 2000 tps при високому рівні масштабування. Таким чином, поєднання технологій блокчейн та DAGChain в одній моделі розподіленого реєстру дає змогу підвищити швидкість обробки транзакцій на порядки. Подальшим напрямком прискорення обробки даних є застосування шардингу в DAGChain мережі, що може ще більше підвищити показники ефективності розподіленого реєстру.