高速ビザンチンフォールトトレランス(FBFT)

HarmonyのコンセンサスアルゴリズムであるFast Byzantine Fault Tolerance(FBFT)は、Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT)アルゴリズムを革新的に適応させたものです。 FBFTは、Boneh-Lynn-Shacham(BLS)集約署名を利用することでスケーラビリティと速度を向上させ、通信オーバーヘッドを大幅に削減し、ネットワークが迅速かつ効率的にコンセンサスを達成できるようにします。

FBFTでは、コンセンサスプロセスには、リーダーと、発表、準備、コミットの3つのフェーズが含まれます。 リーダーは新しいブロックを提案し、アナウンスフェーズでそのハッシュをバリデーターにブロードキャストします。 その後、バリデーターはメッセージを検証し、ブロックハッシュに署名し、署名をリーダーに返します。 準備段階は、議決権の3分の2以上を表す署名が集まった時点で終了します。

リーダーは、これらのシグニチャを 1 つの BLS 集約シグニチャに集約し、ブロック全体とともにブロードキャストしてコミット フェーズを開始します。 その後、バリデーターはブロックを検証し、署名プロセスを繰り返します。 コミットフェーズが終了すると、メインネットでは通常2秒以内にコンセンサスが得られ、FBFTの効率性が実証されています。

FBFTの設計には、悪意のあるリーダーによるコンセンサスの潜在的な停滞に対処するための同期ビュー変更プロトコルが含まれています。 タイムアウトメカニズムに依存するPBFTとは異なり、Harmonyのビュー変更プロトコルは、ローカルクロックと最後に正常にコミットされたブロックからの経過時間に基づいており、ノードがダウンタイムや非同期を経験しても堅牢性と機能性を確保します。

この同期ビューの変更は、BLS集約シグニチャの使用と組み合わされ、FBFTコンセンサスの活性性を確保し、ネットワークの効率とセキュリティを維持します。 このプロトコルの設計は、誠実なバリデーターの圧倒的多数がオンラインである限り、コンセンサスプロセスが生き続け、障害に対して回復力があることを保証します。

効果的なプルーフ・オブ・ステーク(EPoS)

HarmonyのEffective Proof-of-Stake(EPoS)は、ネットワークのセキュリティと分散化を強化するために設計された新しいステーキングメカニズムです。 EPoSは、ステークの集中化を防ぎ、バリデーター間での報酬の公平な分配を保証する機能を導入することで、従来のプルーフ・オブ・ステーク(PoS)システムの限界に対処します。

EPoSは、ステークしたトークンに基づいてバリデータを選出することができ、バリデーターが大量のステークを保有している場合、バリデーターが複数のノードを実行することを奨励する仕組みにより、ネットワークのセキュリティとスケーラビリティをサポートします。 このシステムにより、ステークの少ないバリデーターもネットワークに効果的に参加でき、包括性と分散化が促進されます。

EPoS メカニズムは、すべてのシャードにステークをランダムかつ均等に分散し、各シャードのセキュリティを強化し、1 つのシャードが他のシャードよりも安全性が低くなることを防ぐように設計されています。 また、この分散により、シャードの乗っ取りのリスクが軽減され、ネットワーク全体の回復力が向上します。

EPoSは、二重署名などの悪意のある行為にペナルティを科し、選出されたが利用できないノードにペナルティを科すためのスラッシング条件を組み込んでおり、すべてのバリデーターがネットワークのセキュリティと信頼性に積極的に貢献することを保証します。 このアプローチにより、バリデーターは高い稼働時間を維持し、ネットワークプロトコルを遵守するようになります。

EPoSの経済モデルは、年間のトークン発行に上限を設け、すべての取引手数料を燃やすことで、ネットワークの利用率が高い場合のインフレゼロを目指しています。 このモデルは、バリデーターにステーキングされたトークンの予測可能なリターンを提供し、ネットワークの健全性と成長への長期的な参加と投資を促進します。

他のコンセンサスメカニズムとの比較

HarmonyのFBFTおよびEPoSコンセンサスメカニズムは、プルーフ・オブ・ワーク(PoW)や標準PoSなどの従来のコンセンサスモデルよりも明確な利点を提供します。 FBFTは、BLSアグリゲート署名によって合意に達する効率性を備えているため、トランザクションの迅速なファイナリティと通信オーバーヘッドの削減が可能になり、PBFTやPoWベースのシステムよりも大幅に高速でスケーラブルになります。

EPoSは、公正で包括的なバリデーターの選出プロセスと公平な報酬分配を確保することで、従来のPoSメカニズムに関連する中央集権化の懸念に対処します。 このシステムは、ステークの集中を防ぎ、バリデータの多様性を促進することで、ネットワークのセキュリティと分散化を強化します。

FBFTとEPoSの組み合わせにより、Harmonyは、エネルギー消費量が多く、トランザクションのファイナリティが遅いという特徴を持つPoWブロックチェーンと比較して、よりエネルギー効率が高く、スケーラブルで安全なブロックチェーンプラットフォームとして位置付けられます。 また、Harmonyのコンセンサスメカニズムは、従来のPoSシステムよりも包括性と公平性の面で改善されており、バリデーター間の富の集中を助長することができます。

ハイライト

• HarmonyのFast Byzantine Fault Tolerance(FBFT)はPBFTの高度なバージョンであり、BLS集約署名を利用して通信コストを削減し、2秒以内にコンセンサスを達成し、スケーラビリティと速度を向上させます。
• FBFTは、アナウンス、準備、コミットのフェーズからなるリーダーベースのモデルで運営されており、バリデータの3分の2以上の同意を要件として迅速なコンセンサスを確保し、ネットワークの効率とセキュリティを維持しています。
• FBFTの同期ビュー変更プロトコルは、タイムキーピングをローカルクロックに依存することで、悪意のあるリーダーによる潜在的な失速に対処し、ノードのダウンタイムがあってもコンセンサスがライブで堅牢であることを保証します。
• Harmonyの効果的なプルーフ・オブ・ステーク(EPoS)は、ステークの集中化を防ぎ、大規模なステークホルダーのために複数のノードをサポートし、公平な報酬分配を保証する、公正なステーキングとバリデーターの選出メカニズムを導入します。
• EPoSは、すべてのシャードにステークを均等に分散し、悪意のある行動にペナルティを科すためのスラッシング条件を組み込むことで、シャードのセキュリティを強化し、ネットワークの信頼性とバリデーターの説明責任を促進します。
• PoWやPoSなどの従来のコンセンサスメカニズムと比較して、HarmonyのFBFTとEPoSは、トランザクションのファイナリティの高速化、エネルギー消費の削減、スケーラビリティの向上、セキュリティと分散化の向上を提供し、ブロックチェーンコンセンサスモデルの新しい基準を打ち立てます。