GriDB：通过分片和离链跨分片机制扩展区块链数据库
数据库
2024-07-08 v1
摘要
区块链数据库因底层不可扩展的区块链而受到广泛关注，但存在扩展性差的问题。虽然区块链分片是可扩展区块链数据库的必要条件，但会带来名为链上跨分片数据库服务的新挑战。每个跨分片数据库服务（例如跨分片查询或分片间负载均衡）都涉及大量的跨分片数据交换，而现有的跨分片机制需要通过相关分片中所有节点的共识（即链上）来处理每一次跨分片数据交换，以抵御区块链的 Byzantine 环境，这会消除分片的优势。为解决这一挑战，本文提出了 GriDB——首个可扩展区块链数据库，通过设计一种用于高效跨分片数据库服务的离链跨分片机制。借助离链支付的思想，GriDB 将大量跨分片数据交换委托给少数来自不同分片的随机选取节点的节点。考虑到 Byzantine 环境， untrusted 委托人协作生成跨分片数据交换的简洁证明，而共识仅负责低成本的证明验证。然而，与支付不同，数据库服务的验证具有更多要求（例如完整性、正确性、时效性和可用性）；因此，我们引入了几种新的经过认证的数据结构（ADS）。特别地，我们利用共识扩展威胁模型，降低了基于传统累加器的 ADS 用于具有丰富关系运算符的可验证跨分片查询的复杂度。此外，我们研究了可扩展区块链数据库进行分片间负载均衡的必要性，并设计了一种离链且实时的平衡方法，以在效率和可用性之间取得平衡。
引用
@article{arxiv.2407.03750,
title = {GriDB: Scaling Blockchain Database via Sharding and Off-Chain Cross-Shard Mechanism},
author = {Zicong Hong and Song Guo and Enyuan Zhou and Wuhui Chen and Huawei Huang and Albert Zomaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.03750},
year = {2024}
}