효율적이고 안정적인 합의 프로토콜: Jolteon과 Ditto

Core Concepts

Jolteon과 Ditto는 기존 부분 동기 합의 프로토콜의 단점을 극복하여 효율성과 안정성을 모두 달성하는 새로운 합의 프로토콜이다.

Abstract

이 논문은 기존 부분 동기 합의 프로토콜의 한계를 지적하고, Jolteon과 Ditto라는 새로운 프로토콜을 제안한다.
기존 부분 동기 합의 프로토콜은 다음과 같은 문제가 있다:

효율적인 경우(happy path)에는 선형 통신 복잡도를 달성하지만, 비동기 상황에서는 활성화(liveness) 보장이 어렵다.
안정적인(robust) 프로토콜은 비동기 상황에서도 진행을 보장하지만, 통신 복잡도가 2차 함수 수준이다.

Jolteon은 HotStuff 프로토콜을 기반으로 하여, 2-체인 커밋 규칙을 사용함으로써 블록 커밋 지연 시간을 줄였다. 또한 Ditto는 Jolteon에 비동기 폴백 메커니즘을 추가하여, 효율적인 경우와 비동기 상황 모두에서 좋은 성능을 보인다.
Ditto의 핵심 아이디어는 다음과 같다:

동기 경로(happy path)에서는 선형 통신 복잡도를 유지하고,
비동기 상황에서는 2차 함수 수준의 통신 복잡도로 진행을 보장한다.
이를 위해 기존 부분 동기 프로토콜의 동기화 메커니즘(pacemaker)을 비동기 폴백으로 대체한다.
구현 및 실험 결과, Jolteon은 기존 HotStuff 대비 200-300ms 더 낮은 블록 커밋 지연 시간을 보였다. 또한 Ditto는 동기 상황에서는 Jolteon과 유사한 성능을, 비동기 상황에서는 VABA와 유사한 성능을 보였다. 이를 통해 효율성과 안정성의 trade-off를 극복할 수 있음을 입증하였다.

Stats

Jolteon은 HotStuff 대비 블록 커밋 지연 시간을 200-300ms 단축하였다.
Ditto는 동기 상황에서 Jolteon과 유사한 성능을, 비동기 상황에서 VABA와 유사한 성능을 보였다.
Ditto의 처리량은 VABA보다 50% 더 높았고, HotStuff와 Jolteon보다 30-50% 더 높았다.

Quotes

"기존 부분 동기 합의 프로토콜은 효율적인 경우(happy path)에는 선형 통신 복잡도를 달성하지만, 비동기 상황에서는 활성화(liveness) 보장이 어렵다."
"안정적인(robust) 프로토콜은 비동기 상황에서도 진행을 보장하지만, 통신 복잡도가 2차 함수 수준이다."

Key Insights Distilled From

Jolteon and Ditto: Network-Adaptive Efficient Consensus with Asynchronous Fallback

by Rati Gelashv... at arxiv.org 05-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2106.10362.pdf

Deeper Inquiries

Jolteon과 Ditto의 설계 아이디어를 다른 분야의 합의 프로토콜에 적용할 수 있을까?

Jolteon과 Ditto의 설계 아이디어는 다른 분야의 합의 프로토콜에도 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 분산 시스템이나 IoT 장치 간의 통신에서도 비동기 폴백 메커니즘을 활용하여 효율적인 합의를 이끌어낼 수 있을 것입니다. 또한, MVBA와 같은 다양한 합의 알고리즘을 적용하여 안전하고 신속한 의사 결정을 내릴 수 있을 것입니다.

Jolteon과 Ditto의 비동기 폴백 메커니즘을 개선하여 성능을 더 향상시킬 수 있는 방법은 무엇일까?

Ditto의 비동기 폴백 메커니즘을 개선하여 성능을 더 향상시키기 위해서는 다양한 방법을 고려할 수 있습니다. 예를 들어, exponential backoff 메커니즘을 조정하여 효율적인 타임아웃 설정을 통해 불필요한 대기 시간을 줄일 수 있습니다. 또한, 병렬 처리를 통해 동시에 여러 블록을 처리하거나 효율적인 네트워크 통신 방법을 도입하여 성능을 최적화할 수 있습니다.

Jolteon과 Ditto의 설계 원리가 실제 블록체인 시스템에 어떤 영향을 미칠 것으로 예상되는가?

Jolteon과 Ditto의 설계 원리가 실제 블록체인 시스템에는 중요한 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 이러한 합의 프로토콜은 블록체인의 효율성과 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다. 특히, 비동기 폴백 메커니즘을 통해 네트워크 조건에 적응하고 더 나은 성능을 제공할 수 있으며, 이는 블록체인 시스템의 안정성과 확장성을 향상시킬 것으로 예상됩니다. 또한, MVBA와 같은 다양한 합의 알고리즘을 적용하여 블록체인 네트워크의 보안성을 강화할 수 있을 것으로 기대됩니다.