分割与扩展：鲁棒分片的形式化和路线图
摘要：分片式分布式账本是扩展区块链的有希望的链上解决方案，但缺乏正式基础，这引发了对这种复杂系统能否安全地扩展区块链的质疑。我们通过引入第一个正式框架以及稳健分片的路线图来填补这一空白。特别地，我们首先定义了分片式分布式账本应该满足的属性。我们以比特币骨干协议为基础，并通过定义一致性和可扩展性来构建和扩展。一致性包括在不同分片交易之间进行原子执行以保护安全性，而可扩展性则包括分片系统相对于非分片系统可以获得的加速比。 使用我们的模型，我们探讨了分片的限制。我们展示了在完全适应性对手的情况下，具有n个参与者的分片账本无法扩展，但是在时代自适应对手的情况下，它可以扩展到m个分片，其中n=c'mlog m；常数c'考虑了安全性和可扩展性之间的权衡。这仅在分片账本在每个时代创建简明的有效状态更新证明的情况下才有可能。我们利用我们的结果来确定稳健分片的充分组成部分，并将其纳入一个称为"分割和缩放"的协议抽象中。为了展示我们框架的强大之处，我们分析了最著名的分片区块链(Elastico、Monoxide、OmniLedger、RapidChain)，并指出它们未能满足期望的属性。
作者：Georgia Avarikioti, Antoine Desjardins, Eleftherios Kokoris-Kogias, Roger Wattenhofer
论文ID：1910.10434
分类：Distributed, Parallel, and Cluster Computing
分类简称：cs.DC
提交时间：2023-05-23