Sharding scales throughput by splitting blockchain nodes into parallel groups. However, different shards' independent and random scheduling for cross-shard transactions results in numerous conflicts and aborts, since cross-shard transactions from different shards may access the same account. A deterministic ordering can eliminate conflicts by determining a global order for transactions before processing, as proved in the database field. Unfortunately, due to the intertwining of the Byzantine environment and information isolation among shards, there is no trusted party able to predetermine such an order for cross-shard transactions. To tackle this challenge, this paper proposes Prophet, a conflict-free sharding blockchain based on Byzantine-tolerant deterministic ordering. It first depends on untrusted self-organizing coalitions of nodes from different shards to pre-execute cross-shard transactions for prerequisite information about ordering. It then determines a trusted global order based on stateless ordering and post-verification for pre-executed results, through shard cooperation. Following the order, the shards thus orderly execute and commit transactions without conflicts. Prophet orchestrates the pre-execution, ordering, and execution processes in the sharding consensus for minimal overhead. We rigorously prove the determinism and serializability of transactions under the Byzantine and sharded environment. An evaluation of our prototype shows that Prophet improves the throughput by $3.11\times$ and achieves nearly no aborts on 1 million Ethereum transactions compared with state-of-the-art sharding.


翻译:分片通过将区块链节点分成并行组来扩展吞吐量。然而,不同分片对跨分片交易的独立和随机调度会导致大量冲突和中止,因为来自不同分片的跨分片交易可能会访问相同的账户。确定性排序可以通过在处理之前为交易确定全局顺序来消除冲突,正如在数据库领域中所证明的那样。不幸的是,由于拜占庭环境和分片之间的信息隔离纠缠在一起,没有值得信赖的第三方能够为跨分片交易预先确定这样的顺序。为了解决这个挑战,本文提出了一种基于拜占庭容错的确定性排序的无冲突分片区块链——Prophet。它首先依赖于来自不同分片的非信任自组织节点联盟来预执行交叉分片事务以获取有关排序的前提信息。然后通过分片合作,根据无状态排序和预执行结果的后续验证确定可信的全局顺序。遵循该顺序,分片因此有序执行和提交交易而没有冲突。Prophet 在分片共识中协调预执行、排序和执行过程,以获得最小的开销。我们严格证明了在拜占庭和分片环境下交易的确定性和串行化。我们的原型评估表明,与最先进的分片相比,Prophet 的吞吐量提高了 $3.11 \times$,并且在100万个以太坊交易中几乎没有中止。

1
下载
关闭预览

相关内容

【Manning新书】云计算安全指南:以AWS为例,311页pdf
专知会员服务
37+阅读 · 2022年9月11日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
【AAAI2020知识图谱论文概述】Knowledge Graphs @ AAAI 2020
专知会员服务
132+阅读 · 2020年2月13日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
AAAI 2019 录用列表论文公布,清华58篇
专知
31+阅读 · 2019年1月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月3日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
AAAI 2019 录用列表论文公布,清华58篇
专知
31+阅读 · 2019年1月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员