RepShard: A Reputation-Based Blockchain Sharding Schem
RepShard एक प्रतिष्ठा-आधारित ब्लॉकचेन शार्डिंग योजना है जो थ्रूपुट बढ़ाने, पुष्टिकरण विलंब को कम करने और विभिन्न हमलों के विरुद्ध सुरक्षा को मजबूत करने के साथ-साथ शार्ड पुनर्निर्माण जटिलता को O(n²) से घटाकर O(n) करने के लिए एक सिग्मॉइड ग्रोथ मॉडल, एक प्रोत्साहन तंत्र और एक हाइब्रिड PBFT-PoR सर्वसम्मति प्रोटोकॉल का उपयोग करती है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
डिजिटल दुनिया में, ब्लॉकचेन कई कंप्यूटरों में लेनदेन को रिकॉर्ड करने वाला एक साझा लेजर है, जो यह सुनिश्चित करता है कि कोई भी एकल इकाई डेटा के इतिहास को बदल नहीं सकती। इस प्रणाली के काम करने के लिए, नेटवर्क के प्रत्येक कंप्यूटर को प्रत्येक नए प्रविष्टि की सच्चाई पर सहमत होना चाहिए, जिसे आम सहमति (कंसेंसस) कहा जाता है। हालाँकि, जैसे-जैसे ये नेटवर्क हजारों प्रतिभागियों को शामिल करने के लिए बढ़ते हैं, प्रत्येक कंप्यूटर द्वारा प्रत्येक लेनदेन को संसाधित करने की आवश्यकता एक बाधा उत्पन्न करती है। सिस्टम धीमा और महंगा हो जाता है, ठीक वैसे ही जैसे एक सिंगल-लेन वाली सड़क एक प्रमुख राजमार्ग के ट्रैफ़िक को संभालने की कोशिश कर रही हो। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 'शार्डिंग' नामक एक तकनीक विकसित की है, जो विशाल नेटवर्क को छोटे, समानांतर समूहों में विभाजित करती है। प्रत्येक समूह अपने लेनदेन के सेट को संभालता है, जिससे पूरा सिस्टम एक साथ कई कार्यों को संसाй करने में सक्षम होता है। फिर भी, यह विभाजन एक नई भेद्यता पैदा करता है: नेटवर्क को छोटे टुकड़ों में तोड़कर, किसी बुरे तत्व के लिए केवल एक छोटे समूह पर नियंत्रण करना और उसके भीतर के डेटा को भ्रष्ट करना आसान हो जाता है, जिससे संभावित रूप से पूरे सिस्टम की सुरक्षा खतरे में पड़ सकती है।
हुनान यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के सिसी झोउ और सहयोगियों के नेतृत्व वाली शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन छोटे समूहों को प्रबंधित करने का एक नया तरीका प्रस्तावित किया है, जिसे 'रेपशार्ड' (RepShard) कहा गया है। उनका दृष्टिकोण इन समूहों को सुरक्षित करने के लिए केवल कच्चे कंप्यूटिंग पावर या जटिल मतदान नियमों पर निर्भर रहने के बजाय इससे अलग है। इसके बजाय, उन्होंने प्रतिष्ठा (रेप्यूटेशन) पर आधारित एक प्रणाली पेश की है। इस मॉडल में, नेटवर्क का प्रत्येक प्रतिभागी अपने कर्तव्यों को कितनी अच्छी तरह से निभाने के आधार पर विश्वास का एक इतिहास बनाता है। शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रणाली डिजाइन की है जहाँ उच्च प्रतिष्ठा वाले नोड्स को तेजी से निर्णय लेने के लिए विश्वसनीय माना जाता है, जबकि खराब इतिहास वाले नोड्स को किनारे कर दिया जाता है। इस पद्धति का उद्देश्य नेटवर्क की सुरक्षा से समझौता किए बिना, विशेष रूपकर एक बुरा तत्व एक एकल शार्ड को हाईजैक करने से रोकने के लिए, नेटवर्क को तेज़ और स्केलेबल बनाए रखना है।
रेपशार्ड प्रणाली का मूल विश्वास को मापने का एक गतिशील तरीका है। केवल एक साधारण स्कोर जो ऊपर या नीचे जाता है, के बजाय, शोधकर्ताओं ने प्रतिष्ठा कैसे बढ़ती है, इसे मॉडल करने के लिए एक गणितीय वक्र (कर्व) का उपयोग किया है। यह वक्र यह सुनिश्चित करता है कि एक नोड कम स्कोर के साथ शुरू होता है और उच्च प्रतिष्ठा प्राप्त करने के लिए समय के साथ अपनी ईमानदारी साबित करनी होती है। यदि कोई नोड अच्छा व्यवहार करता है, तो उसकी प्रतिष्ठा लगातार बढ़ती है, और अंततः एक उच्च स्तर पर स्थिर हो जाती है। हालाँकि, यदि कोई नोड दुर्भावनापूर्ण व्यवहार करता है, तो उसकी प्रतिष्ठा तेजी से गिर जाती है। यह डिज़ाइन एक हमलावर के लिए नेटवर्क में शामिल होना, कुछ समय के लिए ईमानदार व्यवहार करके उच्च स्कोर बनाना और फिर नुकसान पहुँचाने के लिए बुरे व्यवहार में बदलना कठिन बना देता है। सिस्टम में एक प्रोत्साहन तंत्र भी शामिल है जहाँ उच्च प्रतिष्ठा वाले नोड्स अधिक पुरस्कार प्राप्त करते हैं, जो उन्हें लंबे समय तक ईमानदार रहने के लिए प्रोत्साहित करता है।
प्रत्येक छोटे समूह के भीतर आम सहमति प्रक्रिया को सुरक्षित करने के लिए, रेपशार्ड एक हाइब्रिड दृष्टिकोण का उपयोग करता है। प्रत्येक नोड को हर लेनदेन पर सहमत होने की आवश्यकता होती है, इसके बजाय, सिस्टम लेनदेन के एक ब्लॉक को तब पुष्ट (कन्फर्म) करने की अनुमति देता है जब पर्याप्त संख्या में उच्च-प्रतिष्ठा वाले नोड्स सहमत होते हैं। यह कंप्यूटरों के बीच आवश्यक संचार की मात्रा को काफी कम कर देता है, जो अक्सर इन नेटवर्कों में देरी का मुख्य कारण होता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह विधि पारंपरिक तरीकों की तुलना में लेनदेन को बहुत तेज़ी से पुष्ट करने की अनुमति देती है। उनके परीक्षणों में, इस नए दृष्टिकोण ने मौजूदा मानक तरीकों की तुलना में प्रति सेकंड सिस्टम द्वारा संभाले जा सकने वाले लेनदेन की संख्या में औसतन 18.65 प्रतिशत की वृद्धि की। इसने लेनदेन के पुष्ट होने में लगने वाले समय को भी औसतन 14.89 प्रतिशत कम कर दिया, जिससे नेटवर्क अधिक उत्तरदायी महसूस होता है।
नेटवर्क को विभाजित करने के दौरान सुरक्षा एक बड़ी चिंता है, क्योंकि यह हमलावरों के लिए पहेली के एक हिस्से पर नियंत्रण पाने की बाधा को कम कर देता है। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि उनकी प्रतिष्ठा-आधारित प्रणाली इन हमलों के खिलाफ अधिक लचीली है। उन सिमुलेशन में जहाँ दुर्भावनापूर्ण नोड्स की संख्या बढ़ी, नए सिस्टम ने मानक मतदान नियमों पर निर्भर पुराने सिस्टम की तुलना में एक एकल समूह के नियंत्रण में लिए जाने की कम संभावना दिखाई। इसके अलावा, सिस्टम में इन समूहों के सदस्यों को पुनर्गठित (रीशफल) करने की एक रणनीति शामिल है। यदि सिस्टम पता लगाता है कि समान निम्न-प्रतिष्ठा वाले नोड्स एक ही समूह में क्लस्टर बना रहे हैं, तो यह उन्हें विभिन्न समूहों में पुनर्वितरित करता है। यह बुरे तत्वों को ईमानदार नोड्स पर हावी होने के लिए एक स्थान पर एकत्र होने से रोकता है। इस पुनर्गठन को करने में लगने वाला समय भी बहुत तेज़ पाया गया, जो पिछले तरीकों द्वारा आवश्यक द्विघात (क्वाड्रेटिक) समय के बजाय रैखिक (लीनियर) समय लेता है, जिसका अर्थ है कि सिस्टम बड़ा होने पर भी कुशलतापूर्वक स्केल करता है।
शोधकर्ताओं ने अपने सिस्टम का परीक्षण 700 नोड्स तक के सिमुलेशन का उपयोग करके यह देखने के लिए किया कि यह एक बड़े पैमाने के वातावरण में कैसा प्रदर्शन करेगा। परिणामों ने दिखाया कि जैसे-जैसे नेटवर्क का विस्तार हुआ, सिस्टम ने अपनी गति और स्थिरता बनाए रखी। हालांकि, सिस्टम चुनौतियों से मुक्त नहीं है, जैसे कि स्वयं प्रतिष्ठा डेटा को बाहरी हमलों से बचाना, लेकिन निष्कर्ष बताते हैं कि यह एक आशाजनक मार्ग है। नोड की वर्तमान स्थिति के बजाय उसके व्यवहार के इतिहास पर भरोसा करके, रेपशार्ड ब्लॉकचेन नेटवर्क को तेज़ और सुरक्षित दोनों बनाने का एक तरीका प्रदान करता है, जो गति और सुरक्षा के बीच उस लंबे समय से चले आ रहे समझौते (ट्रेड-ऑफ) को संबोधित करता है जिसने इस तकनीक के विकास को सीमित कर दिया है।
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