Kādi ir Paxos & Raft konsensa protokoli? Pilnīga iesācēju rokasgrāmata

Paxos & amp; Plosta vienprātības protokoli

Paxos un Plosts ir divi labi zināmi konsensa protokoli, kas pastāv jau ilgu laiku un joprojām ir vitāli svarīgi, lai izprastu valsts mašīnu replikāciju izplatītās datorsistēmās. Paxos faktiski ir protokolu saime, kas balstās uz dažādu pieņēmumu grupu atkarībā no sistēmas, savukārt Raft ir alternatīva vienprātība Paxos, kas izstrādāta, lai būtu saprotamāka..

Gan Paxos, gan Raft izpratne ir ļoti noderīga, padziļinot zināšanas par to, kā kriptovalūtās darbojas izplatītie vienprātības protokoli, piemēram, darba pierādījums un praktiska Bizantijas kļūmju tolerance.

Paxos & amp; Plosta vienprātības protokoli

Fons uz Paxos un plosta

#Crypto ExchangeBenefits

1

Binance
Best exchange


VISIT SITE
  • ? The worlds biggest bitcoin exchange and altcoin crypto exchange in the world by volume.
  • Binance provides a crypto wallet for its traders, where they can store their electronic funds.

2

Coinbase
Ideal for newbies


Visit SITE
  • Coinbase is the largest U.S.-based cryptocurrency exchange, trading more than 30 cryptocurrencies.
  • Very high liquidity
  • Extremely simple user interface

3

eToro
Crypto + Trading

VISIT SITE
  • Multi-Asset Platform. Stocks, crypto, indices
  • eToro is the world’s leading social trading platform, with thousands of options for traders and investors.

Sākotnēji Paxos tika ierosināts 1989. gadā, un tas izcēlās kā īpaši eleganta metode, kā pierādīt drošību, lai panāktu kļūdu tolerantu izplatītu vienprātību. Neskatoties uz sākotnējo jaunumu, plašo pieņēmumu un sarežģītās uzvedības dēļ bieži tiek uzskatīts, ka Paxos ir grūti saprast.

Plosts tika izstrādāts kā saprotamāka alternatīva Paxos, kas pēc būtības ir līdzvērtīga Paxos ar veiktspēju un kļūdām izturīgām garantijām. Gan Paxos, gan Raft ir pieejami plaši resursi, un mūsdienās tie tiek plaši pētīti un izmantoti dažādās lietojumprogrammās un sistēmās..

Daži no pazīstamākajiem Paxos praktiskajiem lietojumiem ir Google NewSQL datu bāzē Uzgriežņu atslēga un IBM SAN skaļuma kontrolieris krātuves vizualizācijas pakalpojumiem.

Raft ir vairāki atvērtā koda atsauces ieviešana vairākās valodās, tostarp Go, Java, C ++ un Rust.

Kas ir Paxos?

Vienprātība sadalītās kļūdu tolerantas sistēmas ietvaros vienojas par vienu rezultātu neuzticamu dalībnieku grupā. Paxos ir vienprātības algoritmu saime, kas veic dažādus kompromisus starp pieņēmumiem par procesoriem, dalībniekiem un ziņojumiem attiecīgajā sistēmā. Protokols garantē drošību, un to bieži izmanto, ja nepieciešama lielu datu kopu izturība.

Asinhronie vienprātības protokoli nevar garantēt gan drošību, gan dzīvīgumu, tāpēc tie visi nāk ar saviem raksturīgajiem kompromisiem. Paxos bija viens no pirmajiem izplatītajiem kļūdu tolerantajiem vienprātības protokoliem, kas garantēja drošību un mēģinājumus radīt dzīvīgumu, nodrošinot, ka dalībnieku grupa konsensa kārtā galu galā izvēlas piedāvāto vērtību.

#CRYPTO BROKERSBenefits

1

eToro
Best Crypto Broker

VISIT SITE
  • Multi-Asset Platform. Stocks, crypto, indices
  • eToro is the world’s leading social trading platform, with thousands of options for traders and investors.

2

Binance
Cryptocurrency Trading


VISIT SITE
  • ? Your new Favorite App for Cryptocurrency Trading. Buy, sell and trade cryptocurrency on the go
  • Binance provides a crypto wallet for its traders, where they can store their electronic funds.

#BITCOIN CASINOBenefits

1

Bitstarz
Best Crypto Casino

VISIT SITE
  • 2 BTC + 180 free spins First deposit bonus is 152% up to 2 BTC
  • Accepts both fiat currencies and cryptocurrencies

2

Bitcoincasino.io
Fast money transfers


VISIT SITE
  • Six supported cryptocurrencies.
  • 100% up to 0.1 BTC for the first
  • 50% up to 0.1 BTC for the second

Paxos konsensā ir trīs lomas, kas pazīstamas kā aģenti:

  1. Priekšlikumu iesniedzēji
  2. Pieņēmēji
  3. Izglītojamie

Vienprātības mērķis ir dalībnieku grupai vienoties par vienu vērtību katrā kārtā. Vienprātības raunds sākas, kad ierosinātājs nosūta piedāvāto vērtību akceptoru grupai. Akceptori var akceptēt konkrētā piedāvātāja piedāvāto vērtību, un, tiklīdz ir sasniegts noteikts slieksnis, tīkls šo vērtību apstiprina.

Tomēr, lai vienprātība darbotos pareizi, pirmais Paxos nosacījums ir:

“Akceptoriem jāpieņem pirmā piedāvātā vērtība, ko viņi saņem.”

Tas noved pie tā, ka vairāki iesniedzēji sūta piedāvātās vērtības, kuras akceptē akceptētāji, taču visi no viņiem nepieņem vairākuma vērtību, jo viņi pieņem pirmo piedāvāto vērtību. Paxos to atrisina, unikāli indeksējot katru ierosinātāja saņemto vērtību, kas ļauj pieņemt vairāk nekā vienu priekšlikumu.

Katrs priekšlikums nosaka unikālu numuru, un tīkls izvēlas vērtību, tiklīdz akceptētāju vairākums akceptē konkrēto piedāvāto vērtību, kas pazīstama kā izvēlēts vērtība. Var izvēlēties vairākus priekšlikumus, taču ir jāapstiprina drošības īpašība, garantējot, ka visiem šiem priekšlikumiem ir vienāda vērtība. Saskaņā ar Leslie Lamport definīciju par nepieciešamo otro Paxos nosacījumu, kas nodrošina drošību:

“Ja tiek izvēlēts priekšlikums ar vērtību v, tad katram izvēlētajam priekšlikumam ar lielāku skaitli ir v vērtība.”

Komunikācija tīklā ir asinhrona, tāpēc ir iespējams, ka daži akceptētāji nav saņēmuši izvēlēto vērtību, kas ir labi, ja netiek pārkāpti 1. un 2. nosacījums.

Pretendenti kopā ar vērtībām izmanto noteiktus ierobežojumus kā ziņojumus akceptētāju kopām. Tos sauc sagatavot pieprasījumus un satur 2 galvenos pieprasījumus:

  1. Apsoliet nekad nepieņemt priekšlikumu, kas ir mazāks par n (n ir jaunais priekšlikuma numurs)
  2. Atbildiet uz priekšlikumu, kura lielākais skaits ir mazāks par n ka akceptors ir pieņēmis.

Pēc Lamport domām:

“Ja ierosinātājs saņem pieprasītās atbildes no akceptoru vairākuma, tad tas var izdot priekšlikumu ar numuru n un vērtību v, kur v ir vislielākā skaitļa piedāvājuma vērtība starp atbildēm vai ir jebkura priekšlikuma iesniedzēja izvēlēta vērtība ja atbildētāji nav ziņojuši par priekšlikumiem. ”

Pēc tam priekšlikumu iesniedzēji nosūta pieņemšanas pieprasījumu, kuru akceptētāji apstiprina. Pēc tam ierosinātājs nosūta apņemšanās ziņojumu akceptoriem, kuri var vai nu ignorēt (neapdraudot drošību), vai arī norādīt, cik veiksmīga ir vērtība. Kad noteikts akceptoru slieksnis ir piešķīris vērtību, šīs vienprātības kārtas protokols pārtrauc un ārējo vērtību.

Paxos sarežģītais dizains ir tāds, ka tas var pieņemt vērtības, ja lielākā daļa mezglu piekrīt, neskatoties uz to, ka citi mezgli ignorē vai noliedz piedāvāto vērtību. Tas atšķiras no iepriekšējām vienprātības atkārtošanām, kurās visiem mezgliem bija jāpiekrīt un kurām protokols tika bloķēts no atsevišķu mezglu kļūmes..

Kamēr piedāvājumu numuri ir unikāli, Paxos var izvēlēties vērtību, kas garantē drošību. Ir svarīgi atzīmēt, ka akceptētājam jāatceras tikai vislielākais piedāvājums, ko tas pieņēmis. Pretēji tam piedāvātājs vienmēr var atteikties no priekšlikuma, ja vien tas neizdod priekšlikumu ar tādu pašu unikālo numuru.

Ierosinātāja un akceptētāja lomas protokolā ir sadalītas šādi:

Priekšlikums

  • Iesniegt priekšlikumu n akceptētājiem kopā ar pieprasījuma sagatavošanu pagaidiet, līdz atbilde būs vairākumam.
  • Ja akceptētāja vairākums atbildēs, kam viņi piekrīt, viņi atbildēs ar norunāto vērtību. Ja vairākums noraida, tad pametiet un atsāciet procesu.
  • Pēc tam piedāvātājs nosūta saistību ziņojumu ar n un vērtība, ja vairākums piekrīt.
  • Ja lielākā daļa akceptētāju pieņem apņemšanās ziņojumu, protokola kārta tiek pabeigta.

Akceptors

  • Saņemiet priekšlikumu un salīdziniet to ar vislielāko numuru, par kuru jau ir panākta vienošanās.
  • Ja n ir augstāks, tad pieņemiet priekšlikumu, ja n ir zemāks, noraidiet priekšlikumu.
  • Pieņemiet nākamo saistības ziņojumu, ja tā vērtība ir tāda pati kā iepriekš pieņemts priekšlikums un kārtas numurs ir lielākais skaitlis, par kuru ir panākta vienošanās.

Ar priekšlikumiem var iesniegt vairākus priekšlikumus, taču tiem ir jāievēro katra priekšlikuma algoritms atsevišķi.

Visbeidzot, izglītojamiem ir atklāt, ka vairākums akceptētāju ir pieņēmuši priekšlikumu no priekšlikumu iesniedzējiem. Tiek izvēlēts izcils skolēns, kurš izplata izvēlēto vērtību citiem tīkla izglītojamajiem. Šī procesa variācijas var izmantot, ja visi akceptori informē attiecīgos izglītojamos par saviem lēmumiem, vai akceptētāji reaģē uz atsevišķu izglītojamo kopu, kas pēc tam izplata ziņojumu pārējiem izglītojamajiem.

Formāli Paxos algoritms izšķir līderi (ierosinātāju) katrai kārtai, kas nepieciešama progresam. Akceptētāji var atzīt ierosinātāja vadību, kas ļauj Paxos izmantot, lai izvēlētos līderi mezglu kopā. Paxos var apstāties, ja divi pretendenti sacenšas par līdera vietu bez vienošanās par to, kurš ir līderis. Maz ticams, ka šis nepārtraukšanas stāvoklis tomēr saglabāsies.

Kas ir plosts?

Raft tika izveidots kā saprotamāka Paxos versija ar vienādām kļūdu izturības un veiktspējas garantijām. Plosts arī uzlabo praktisku protokolu ieviešanu virs tā. Paxos sarežģītības dēļ tas nav noderīgi, lai nodrošinātu stabilu pamatu, kas varētu attīstīties virsū. Plosts ir līdzīgs Paxos, tāpēc, salīdzinot abus, ir nepieciešams īss sadalījums par to, kā plosts vienkāršo Paxos procesu.

Plosts izmanto līdera un sekotāja modeli, pamatojoties uz pieņēmumu, ka mezglu kopai ir tikai viens ievēlēts vadītājs. Līderis pārvalda žurnāla replikāciju visos iesaistītajos mezglos un tiek nomainīts, tiklīdz tā neizdodas vai atvienojas.

Līderis tiek ievēlēts arī tad, kad sākas algoritms. Lai līdera atlasei piešķirtu zināmu kontekstu, tai ir būtiska loma vienprātībā un tā ir atšķirama noteiktos algoritmos. Piemēram, Nakamoto Proof of Work, līderu atlase tiek panākta, izmantojot loterijai līdzīgu kalnrūpniecības procesu katrai kārtai, kas notiek apmēram ik pēc 10 minūtēm. Praktiskajā bizantiešu kļūdu tolerancē (pBFT) līdera atlase tiek veikta, izmantojot apļa stila formātu.

Kas ir Nakamoto konsenss

Lasīt: Kas ir Nakamoto konsenss?

Plosts izvēlas līderi, izmantojot procesu, ko sāk kandidāta mezgls. Ja kandidāti nesaņem saziņu posmā, kas pazīstams kā vēlēšanu noildze, tad viņi balso par sevi pēc tam, kad ir palielinājuši termiņa skaitītājs un pārraidīt to citiem mezgliem. Kandidāti kļūst par sekotājiem citiem kandidātiem, kuru termiņu skaits ir vismaz tikpat liels kā viņu, un šī viļņošanās ietekme turpinās starp mezgliem, līdz viens kandidāts saņem sekotāju vairākumu.

Vadītājs kontrolē žurnāla replikāciju starp mezgliem, kur tas nosūta klienta pieprasījuma komandas saviem sekotājiem. Ja sekotāju vairākums apstiprina atkārtojumu, pieprasījums tiek izpildīts. Sekotāji arī apņemas piemērot savas vietējās valsts mašīnas.

Plosts saglabā kļūdu toleranci no mezgliem, kas pakļauti neveiksmei vai vadītāja neveiksmei, liekot jaunam vadītājam piespiest savus sekotājus kopēt savus žurnālus. Visi ieraksti, kas nepiekrīt viens otram, tiek dzēsti, saglabājot žurnāla replikācijas konsekvenci.

Līderu kandidātiem ir jābūt jaunākam žurnālam nekā sekotāju žurnāliem. Ja kandidāta žurnāls ir mazāk atjaunināts nekā potenciālais sekotājs (šajā kontekstā vēlētājs), kandidāts tiek noraidīts.

Kopumā plosts dekonstruē vienprātību 3 atsevišķās apakšproblēmās:

  1. Vadītāja vēlēšanas
  2. Žurnāla replikācija
  3. Drošība

Vienprātības protokolā tiek izmantots a spēcīgs līderis, tas nozīmē, ka plosta līderis mezgls būtiski ietekmē procesu, vienlaikus ierobežojot protokola robežas. Rezultātā Raft ir tiešāka dizaina nekā Paxos.

Secinājums

Paxos un Raft ir svarīgi vienprātības protokoli, kas ir lielākās sadalītās bojājumu tolerances ekosistēmas galvenie komponenti. Kaut arī kriptovalūtās netiek tieši izmantoti kriptovalūtu tīklos izmantotie vienprātības protokoli, daudzi raksturīgie pieņēmumi izriet gan no Paxos, gan Raft dizaina.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me