Sichere und atomare Ausführung von Transaktionen über mehrere Blockchains hinweg

แนวคิดหลัก

Eine Methode zur Gewährleistung der Atomarität von Transaktionen, deren Operationen sich über mehrere Blockchains erstrecken.

บทคัดย่อ

Der Artikel befasst sich mit der Herausforderung, Transaktionen, deren Operationen sich über mehrere Blockchains erstrecken, atomar auszuführen. Er präsentiert dafür einen zweistufigen Protokoll-Ansatz:

In der ersten Phase holt der Koordinator (Proposer) von allen beteiligten Blockchains eine Vereinbarung ein, den für die Transaktion relevanten Zustand einzufrieren (zu "sperren").

In der zweiten Phase führt der Koordinator die Transaktionsoperationen schichtweise aus. Wenn alle Operationen einer Schicht erfolgreich sind, geht er zur nächsten Schicht über. Wenn eine Operation fehlschlägt, wird die gesamte Transaktion rückgängig gemacht, indem der gespeicherte Zustand wiederhergestellt wird.

Das Protokoll stellt sicher, dass die Transaktionsausführung atomar ist - entweder werden alle Operationen erfolgreich durchgeführt oder es gibt keinen Zustandswechsel. Dafür nutzt es eine einheitliche Kommunikationsschnittstelle zwischen den Blockchains sowie Annahmen über die Sicherheitseigenschaften der verwendeten Blockchain-Brücken.
Die Evaluation zeigt, dass das Protokoll die Entwicklung und Ausführung von Transaktionen über mehrere Blockchains deutlich vereinfacht, ohne Leistungseinbußen im Vergleich zu maßgeschneiderten Implementierungen.

สถิติ

Blockchains stellen eine sichere und fehlertolerante Buchführung bereit, aber Informationen sind über mehrere Ketten verteilt, was die Entwicklung von Anwendungen erschwert.
Aktuelle Mechanismen für "Cross-Chain-Kommunikation" haben vielfältige und niedrigstufe Schnittstellen, was die Entwicklung portabler Anwendungen erschwert.
Derzeit sind atomare Protokolle für Transaktionen über mehrere Ketten nur für Krypto-Währungsswaps bekannt, was einen zu engen Anwendungsbereich darstellt.

คำพูด

"Es gibt somit einen Bedarf an bequemen, breit anwendbaren Programmierabstraktionen für Berechnung und Kommunikation über Blockchains hinweg."
"Atomarität erstreckt sich nicht über Ketten hinweg und muss durch ein Protokoll erzwungen werden."

ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญจาก

Atomicity and Abstraction for Cross-Blockchain Interactions

by Huaixi Lu,Ak... ที่ arxiv.org 03-13-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.07248.pdf

สอบถามเพิ่มเติม

Wie könnte das vorgestellte Protokoll erweitert werden, um auch Transaktionen zu unterstützen, bei denen Operationen dynamisch hinzugefügt oder entfernt werden können?

Um das vorgestellte Protokoll zu erweitern und Transaktionen zu unterstützen, bei denen Operationen dynamisch hinzugefügt oder entfernt werden können, könnte eine flexible Struktur implementiert werden. Dies könnte durch die Einführung eines Mechanismus erfolgen, der es ermöglicht, während der Ausführung einer Transaktion Operationen hinzuzufügen oder zu entfernen.
Ein Ansatz wäre die Implementierung einer Art "Transaktionsbaums", bei dem Operationen als Knoten dargestellt werden und dynamisch hinzugefügt oder entfernt werden können. Jeder Knoten im Baum repräsentiert eine Operation, und die Struktur ermöglicht es, Operationen in verschiedenen Schichten oder Ebenen zu organisieren.
Während der Ausführung einer Transaktion könnte der Proposer neue Operationen hinzufügen oder bestehende Operationen entfernen, indem er den Transaktionsbaum entsprechend anpasst. Dies erfordert eine sorgfältige Verwaltung der Abhängigkeiten zwischen den Operationen, um sicherzustellen, dass die Integrität der Transaktion gewahrt bleibt.
Durch die Implementierung einer solchen flexiblen Struktur könnte das Protokoll anpassungsfähiger und besser in der Lage sein, auf sich ändernde Anforderungen und Szenarien zu reagieren, in denen dynamische Änderungen an den Transaktionen erforderlich sind.

Welche zusätzlichen Sicherheitsgarantien könnten erreicht werden, wenn das Protokoll auf einer Blockchain-Infrastruktur aufbaut, die Transaktionen über mehrere Ketten hinweg nativ unterstützt?

Wenn das Protokoll auf einer Blockchain-Infrastruktur aufbaut, die Transaktionen über mehrere Ketten hinweg nativ unterstützt, könnten zusätzliche Sicherheitsgarantien erreicht werden. Ein solches Umfeld bietet eine integrierte Unterstützung für Interoperabilität und Kommunikation zwischen verschiedenen Blockchains, was die Sicherheit und Effizienz von Cross-Chain-Transaktionen verbessern kann.
Durch die native Unterstützung von Transaktionen über mehrere Ketten hinweg können Sicherheitsmechanismen wie konsistente Transaktionsabwicklung, sichere Datenübertragung und Authentifizierung auf Blockchain-Ebene implementiert werden. Dies könnte die Integrität der Transaktionen gewährleisten und das Risiko von Angriffen oder Fehlern verringern.
Darüber hinaus könnte die native Unterstützung von Cross-Chain-Transaktionen auf der Blockchain-Infrastruktur die Effizienz und Geschwindigkeit der Transaktionen verbessern, da die Kommunikation und Datenübertragung zwischen den Blockchains nahtlos erfolgen kann. Dies könnte auch die Transaktionskosten senken und die Skalierbarkeit des Systems erhöhen.
Insgesamt könnte die Nutzung einer Blockchain-Infrastruktur, die Transaktionen über mehrere Ketten hinweg nativ unterstützt, zusätzliche Sicherheitsgarantien bieten, die die Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit von Cross-Chain-Transaktionen verbessern.

Wie könnte das Protokoll angepasst werden, um auch Fälle zu berücksichtigen, in denen Blockchains während der Ausführung einer Transaktion ausfallen oder vom Netzwerk getrennt werden?

Um das Protokoll anzupassen und auch Fälle zu berücksichtigen, in denen Blockchains während der Ausführung einer Transaktion ausfallen oder vom Netzwerk getrennt werden, könnten verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, um die Robustheit und Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
Eine Möglichkeit wäre die Implementierung von Mechanismen zur Erkennung von Ausfällen oder Netzwerktrennungen auf den beteiligten Blockchains. Dies könnte durch die Integration von Überwachungsfunktionen erfolgen, die kontinuierlich den Status der Blockchains überwachen und bei einem Ausfall oder einer Trennung entsprechend reagieren.
Darüber hinaus könnten Failover-Strategien implementiert werden, um sicherzustellen, dass im Falle eines Ausfalls einer Blockchain oder einer Netzwerktrennung die Transaktion sicher abgebrochen oder wiederhergestellt werden kann. Dies könnte die Verwendung von Backups, Wiederherstellungsmechanismen und alternativen Kommunikationswegen umfassen.
Eine weitere Möglichkeit wäre die Einführung von Konsensmechanismen oder Schiedsrichtern, die im Falle eines Ausfalls oder einer Trennung eine Entscheidung treffen können, um die Transaktion abzuschließen oder abzubrechen. Dies könnte die Implementierung von Smart Contracts oder Governance-Regeln beinhalten, die automatisch handeln, wenn ein solches Szenario auftritt.
Durch die Anpassung des Protokolls, um auch Fälle von Ausfällen oder Netzwerktrennungen zu berücksichtigen, könnte die Widerstandsfähigkeit des Systems verbessert und die Sicherheit der Transaktionen in solchen Situationen gewährleistet werden.