分片区块链系统的构建模块：概念、方法与开放问题
密码学与安全
2021-03-01 v1
摘要
分片是在传统区块链系统中同时实现去中心化、安全性与可扩展性的三难困境的流行方法，传统区块链系统实现为依赖原子广播对不可变有效交易链达成共识的复制状态机。分片广义上理解为将区块链系统中的节点动态划分为子集（分片）的技术，这些分片执行存储、通信与计算任务而彼此间无细粒度同步。尽管近期关于分片区块链的研究颇多，这些系统的设计空间中仍有大量待探索之处。为此，我们对现有分片区块链系统开展系统分析，并推导其架构的概念分解，得到功能组件及所基于的系统模型与攻击者底层假设。识别出的功能组件为节点选择、纪元随机性、节点分配、分片内共识、跨分片交易处理、分片重配置与激励机制。我们描述各组件的接口、功能与属性，并展示其如何组合为分片区块链系统。针对每个组件，我们系统回顾现有方法，识别潜在与开放问题，并提出未来研究方向。我们聚焦于潜在安全攻击与性能问题，包括系统吞吐量与时延顾虑如确认延迟。我们相信基于全面文献研究的模块化架构分解与各组件深度分析，为概念化最先进分片区块链系统、证明或改进组件安全与性能属性以及开发新分片区块链系统设计提供了系统基础。
引用
@article{arxiv.2102.13364,
title = {Building Blocks of Sharding Blockchain Systems: Concepts, Approaches, and Open Problems},
author = {Yizhong Liu and Jianwei Liu and Marcos Antonio Vaz Salles and Zongyang Zhang and Tong Li and Bin Hu and Fritz Henglein and Rongxing Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.13364},
year = {2021}
}