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Conflux 研究院

摘要:conflux 区块链 摘要: Conflux 研究院 | 交易转发中的带宽优化(上) 早期的区块链系统往往吞吐量很低,相应的对带宽要求也不高,共识协议本身才是它们性能的瓶颈。例如比特币网络平均每 10 分钟只产生 1MB 大小的区块,在如今的宽带网络环境下几乎是可以忽略不计的。近年来,随着 Con
引言: Conflux 研究所 | 交易分享中的网络带宽提升(上)

初期的区块链系统通常货运量很低,相对应的对网络带宽规定都不高,的共识协议书自身才算是他们性能的短板。例如BTC互联网均值每 10 min只造成 1MB 尺寸的区块链,在现如今的宽带网络自然环境下几乎是可以忽略的。

近些年,伴随着 Conflux 等新一代区块链技术的快速发展和完善,区块链技术的货运量拥有质的飞跃,服务器带宽愈来愈变成限定区块链技术性能进一步提高的短板。此次,就要大家来聊一聊 Conflux 是怎样提升网络带宽的运用效果的。

交易广播节目是在区块链技术上达成一致的第一步。每每客户进行一笔交易时,该笔交易从客户端程序考虑,被寄往一个或好多个全节点。以后,全节点中间根据点对点网络将交易发送给自己的隔壁邻居节点,直到最后全部的全节点都收到该笔交易。

区块链技术的货运量越大则每一个节点必须分享的交易总数也就越多。因而,在区块链技术的运输量和服务器带宽处在同样的量级时,交易分享全过程的网络带宽使用率将同时影响到了全部区块链系统最后的吞吐量性能。

大家最先看来一个比较简单的计划方案:每每一个全节点收到一笔新的交易时,该全节点就将该笔交易发给它的全部隔壁邻居节点。

依照以上计划方案,每一个节点将多次从不一样的隔壁邻居节点收到同一笔交易,这代表着不论是交易的推送或是交易的接受,都有着加倍的多余,服务器带宽的使用率当然也极低。以一笔 200 字节数尺寸的交易为例子,假如每一个节点有 8 个隔壁邻居,那麼该笔交易就需要为每一个全节点产生约 1.6kB 的周转量和 1.6kB 的接受量——而在其中绝大多数总流量是被消耗掉的。

即使是BTC,做为一个吞吐量率仅有 7 笔/秒、交易分享的网络带宽使用率彻底不组成性能短板的系统软件,也不会应用以上这类没什么提升的预案了。

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BTC的预案是,当一个比特币节点 A 第一次收到该笔交易时,它将这笔交易的哈希值(32字节数)发给全部的隔壁邻居节点(除开发送给它交易的节点)。隔壁邻居节点 B 收到哈希值后查询自身已经收到的交易中是否有哈希值一样的。如果有,就表明 B 已经收到过该笔交易,不用再接受一次;要是没有,B 就向 A 要求该笔交易的详细具体内容。

以上流程中,推送交易哈希值的阶段称之为 announcement,针对交易哈希值的检验可以确保每一个节点只必须接受一次详细的交易具体内容,防止反复传递详细交易产生的网络带宽消耗。

可是 announcement 自身也必须应用服务器带宽。粗略地测算得知以上计划方案中每一个节点在announcement 阶段约推送 250 字节数,尽管比 1.6kB 少了许多,但仍超出了分享一笔交易的信息量。

大家的总体目标,是在BTC交易分享计划方案的基本上,将 announcement 阶段出现的数据信息周转量缩小至八分之一。

为了更好地达到这一点,有效的方法是减少 announcement 阶段广播节目的交易哈希值长短。文中中,为了更好地将这一哈希值与运用方面(钱夹/智能合约)所采用的 32 字节数交易哈希值区别,大家将运用方面交易的哈希值称之为交易的 ID, 分享中 announcement 阶段使用的短哈希值称之为交易的 FID (Forwarding ID).

在BTC的方法中,FID 与 ID 相同,长达 32 个字节数。如果我们将 FID 设为 ID 值的前 4 个字节,就可以做到减少数据信息周转量的总体目标。

但是,更短的交易 FID 在节约网络带宽的并且也会产生安全系数上的安全隐患。假如几笔不一样的交易 Tx1 和 Tx2 有一样的交易 FID ,一个节点收到第一笔交易 Tx1 后,在隔壁邻居节点发过来第二笔交易 Tx2 的 FID 时,会由于 FID 矛盾误以为自身已经收到了该笔交易,进而不会再要求 Tx2 的详细具体内容。那样将堵塞第二笔交易 Tx2 在互联网中的广播节目。

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我们可以实际来计算一下交易的 FID 矛盾产生的几率:

假定交易的形成速度是每秒钟 6000 笔交易,每一个全节点收到一笔交易 FID 时,会将它和以往 5 min内收到的 FID 比照,来判定是不是要求该笔交易的详细具体内容。那样,一笔交易的 FID 和已经出现的交易 FID 矛盾的几率是 6000 * 300 / 232,大概是 0.04 %。这代表着每秒钟均值有 2.4 笔交易会由于 FID 值矛盾而没法广播节目。

尽管 0.04% 的矛盾几率看起来并不是很高,但这仅仅并没有进攻的正常的状况。运用相应的进攻对策,一个攻击者可以堵塞随意一笔交易的广播节目,进而完成阻拦特殊交易的目地。

进攻的战略也并不繁杂:4 字节数的 FID 一共仅有 232 个很有可能的选值,也就是大约 42 亿次。攻击者只需为每一个 FID 选值事先结构一笔交易共存下去,随后就可以依据受害人广播节目的交易的 FID 值,从自身事先存的 42 亿笔交易中寻找 FID 值一样的交易,并抢在受害人前边发送至尽量多的节点,则先接收到攻击者推送的交易的节点便会由于 FID 矛盾而忽视受害人的交易。即使受害者再发了另一笔交易,攻击者也是有工作能力反复这一全过程。

依据几率上的测算,攻击者要选择 42 亿次 FID 不一样的交易,必须试着结构约 1000 亿笔交易。针对网络服务器级的 CPU 而言,结构约 1000 亿笔交易只要花一个星期的时长。计算机所需的储存空间在提升后也只必须 32GB。

从总体而言,执行以上进攻的费用并不是很高。可是在指定的场景下(如 Fomo3D 等合同),交易被堵塞很有可能为受害人产生很大的损害。因此这个风险性务必从一开始就被清除掉。

在下一篇文章中,大家将详细介绍怎样利用将静态数据 FID 变为动态性 FID 的方法处理交易被故意堵塞的风险性。

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