ByShard: sharding in a Byzantine environment

Das Aufkommen von Blockchains hat das Interesse an widerstandsfähigen Systemen geweckt, die byzantinischem Verhalten standhalten können, wie etwa Fehlern durch Software, Hardware oder böswilligen Angriffen. Diese Systeme, die von Blockchains inspiriert sind, bieten unabhängigen Teilnehmern Widerstandskraft und werden in verschiedenen Sektoren eingesetzt, darunter Gesundheitswesen, IoT, Finanzwesen, Landwirtschaft und Lieferkettenmanagement. Traditionelle Blockchain-inspirierte Systeme verwenden jedoch häufig ein vollständig repliziertes Design, das im Widerspruch zu den Skalierbarkeitsanforderungen moderner datenintensiver Anwendungen steht. Um diesem Problem zu begegnen, schlagen aktuelle Systeme vor, die Daten auf mehrere unabhängig voneinander betriebene Cluster zu verteilen, um die Skalierbarkeit zu verbessern. Das ByShard-Framework und das Orchestrate-Execute-Modell (OEM) werden eingeführt, um Multi-Shard-Transaktionen effizient zu handhaben. Das OEM-Modell minimiert Konsensschritte und Cluster-Sendeschritte, gewährleistet Skalierbarkeit und die Verarbeitung von Multi-Shard-Transaktionen in höchstens zwei Konsensschritten pro beteiligtem Shard. Der Artikel bewertet achtzehn praktische Protokolle für die Verarbeitung von Multi-Shard-Transaktionen und zeigt dabei eine hervorragende Skalierbarkeit und einen hervorragenden Transaktionsdurchsatz, insbesondere in Szenarien mit geringem Streitwert. Die Evaluierung zeigt die Flexibilität und das Potenzial von ByShard bei der Entwicklung skalierbarer, universell einsetzbarer byzantinischer Datenmanagementsysteme.