Дослідження можливостей вдосконалення технології блокчейну Proof-of-Work

Анотація

Для усунення проблеми з механізмом Proof-of-Work, який розглядається в цій роботі, необхідно вирішити проблему зменшення кількості часу, що витрачається на транзакцію. Це пропонується реалізувати шляхом поділу системи на підмережі: коли консенсус приймається не всією спільнотою, а приймається групами окремо – таким чином мінімізується час транзакції в алгоритмі Proof-of-State. Немає готового рішення для механізму динамічного консенсусу Proof-of-Work, яке було б успішно застосоване в технологіях блокчейн. Всі існуючі алгоритми поділу мережі блокчейн на підгрупи використовуються тільки для статичних алгоритмів, але Proof-of-Work динамічний і має певні особливості: немає області дії, користувач не бачить список вузлів. Ці особливості значно ускладнюють реалізацію кластеризації для механізму консенсусу Proof-of-Work. Завданням даного дослідження є формулювання гіпотез і перевірка сформульованих гіпотез, які спрямовані на підвищення швидкості проведення транзакції. Для перевірки пропонується змоделювати мережу блокчейн для проведення експериментів і перевірки гіпотез, які потенційно можуть вирішити проблему Proof-of-Work. Для удосконалення вдосконалення механізму консенсусу Proof-of-Work шляхом реалізації динамічної кластеризації вузлів мережі враховуються гнучкість і масштабованість, мінімальний вплив на існуючий протокол блокчейну, питання безпеки також важливі, управління процесом прийняття нові вузли, щоб уникнути можливих атак і забезпечити цілісність і безпеку мережі. Проаналізовано існуючі шляхи вдосконалення технології Proof-of-Work, методи кластеризації, які можна застосувати в мережі, виявлено проблеми, які виникають при цьому. Розроблено та впроваджено систему моделювання блокчейн-мережі, за допомогою якої реалізовано підхід динамічного групування вузлів блокчейн-мережі, при якому система розбита на підсистеми. Результати дослідження дозволяють зробити висновок: кластерна система дає покращені значення кількості транзакцій в секунду (на дві сотих транзакцій), середнього часу транзакцій (на одну і шістдесят сім сотих секунд), пропускної здатності (на дві десяті транзакцій), затримки транзакції (на одну шістсот шістдесят сім тисячних секунди) і істотно знижує загальне енергоспоживання системи (різниця в п'ять тисяч сто двадцять дві одиниці). Це свідчить про потенціал запропонованого методу в різних практичних застосуваннях.