راهكاري نوين در بخش‌بندي پويا و سازگار گره‌ها در سامانه‌هاي مبتني بر زنجيره‌ بلوكي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كامپيوتر

دكتري

بهبود توسعه‌پذيري از جمله اهدافي است كه در پياده‌سازي سيستم‌هاي توزيع‌شده‌ دنبال مي‌شود. يكي از موانع توسعه‌پذيري در سيستم‌هاي توزيع شده‌اي كه به منظور خدمات رمزارز مورد استفاده قرار مي‌گيرند، نوع پروتكل اجماع‌ مورد استفاده در فرآيند اعتبار بخشي به تراكنش‌هاي مالي صادر شده‌است. محدود نمودن اجراي فرآيند اجماع در ميان جمعيت‌هاي كوچك‌تري از ‌گره‌ها مي‌تواند راهكار مناسبي در غلبه بر چالش توسعه‌پذيري باشد. اين فناوري كه با عنوان شاردينگ (Sharding) شناخته مي‌شود مبتني بر تفكيك مجموعه گره‌هاي درگير در فرآيند اجماع در قالب گروه‌هاي همكار و شكستن بار اجماع بين اين گروه‌هاي كاري است. همچنين تغيير شيوه اجماع از راهكارهاي رقابتي به سمت راهكارهاي مبتني بر رأي‌گيري راه حل ديگري است كه در طيف وسيعي از الگوريتم‌هاي اجماع مورد استفاده قرار مي‌گيرد. يكي از اين شيوه‌ها PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) است كه شيوه‌اي قابل اجرا و شناخته شده در پياده‌سازي يك سيستم توزيع شده‌ي پاسخگو و تحمل پذير خطا است. پياده‌سازي PBFT نيز به جهت حجم بالاي تبادل اطلاعات مابين ‌گره‌ها، ذاتاً با مشكل توسعه‌پذيري مواجه است. به‌كارگيري PBFT در قالب شاردينگ راهكاري است متداول كه سعي دارد ضمن بهره‌گيري همزمان از مزاياي هر دو روش بر تبعات حاصل از به‌كارگيري اجماع PBFT در داخل گروه‌هاي SC‌ (Sharding Committees) غلبه كند. در اين تحقيق ضمن تمركز بر متغيرهاي معروف در هر دو فناوري، فرآيند پيكربندي گروه‌هاي شاردينگ در راستاي بسترسازي مناسب براي اجراي پروتكل PBFT مورد مطالعه قرار گرفته‌است. ما در اين روند تحقيق، ساختار اجماعي مبتني بر همكاري گروه‌هاي SC به شكل سلسله مراتبي و مناسب جهت اجراي اجماع PBFT معرفي نموده و يك پروتكل پيكربندي جهت شكل‌گيري اين ساختار سلسله‌مراتبي پيشنهاد نموده‌ايم. دراين شيوه پيكربندي، ايده‌اي به منظور كنترل توزيع وزني گره‌هاي درگير در فرآيند اجماع در داخل گروه‌هاي SC پيشنهاد داده‌ايم. توزيع مناسب وزن گره‌ها در گروه‌هاي شاردينگ مي‌تواند زمينه‌ساز پيشنهاد ايده‌هاي مناسبي در ارتباط با تجميع آراء در PBFT، كنترل تجمع گره‌ها با توجه به پارامتر وزن و ارائه يك روش منصفانه و متناسب با وزن گره‌ها در فرآيند انتخاب گره پيشنهاد دهنده بلوك فراهم كند. در اين ارتباط از روشي شناخته شده در ارتباط با زمانبندي متوازن و منصفانه صف WFQ‌ (Weighted Fair Queue) الهام گرفته‌ايم. همچنين به منظور بالا بردن قابليت اطمينان‌ سيستم و جلوگيري از تباني احتمالي گره‌ها، بر مبناي يكي از مراحل اصلي در اجماع PBFT، توانسته‌ايم تغييراتي پويا و پيوسته در ساختار سلسله‌مراتبي اجماع اعمال نماييم. به منظور بررسي كيفيت عملكرد ايده پيكربندي پيشنهادي، در ايجاد، گسترش و ترميم ساختار اجماع به شكل متوازن و پويا به شبيه‌سازي و بررسي نظري ايده مذكور اقدام نموده‌ايم. در ادامه اين روند به تحليل چالش‌هاي پيش ‌رو در پياده‌سازي شيوه پيكربندي پيشنهادي پرداخته، به معرفي راهكارهايي براي غلبه بر اين چالش و ارزيابي اين راه حل‌ها خواهيم پرداخت.

234554

معماري سيستمهاي كامپيوتري

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان