HotStuff 는 부분 동기식 모델을 위한 리더 기반 BFT replication 프로토콜이다.
네트워크가 동기화되면 HotStuff 는 네트워크의 실제 지연 속도(=응답성)와 replication 수에 대해 선형적인 통신 복잡성(= O(n))으로 올바른 리더가 프로토콜 합의를 이끌도록 한다.
현재까지 알려진 바로는 이러한 특성을 결합한 최초의 부분 동기식 BFT replication 프로토콜은 HotStuff 뿐이다.
HotStuff 는 기존 BFT 와 블록체인 사이의 가교 역할을 하는 새로운 프레임워크를 기반으로 구축되었는데, 이 프레임워크는 DLS, PBFT, 텐더민트, 캐스퍼처럼 이미 알려진 프로토콜과 HotStuff 를 표현할 수 있게 해준다.
100개 이상의 replications 으로 구성된 네트워크에서 HotStuff를 배포하여 BFT-SMaRt와 비교할 만한 처리량과 지연 시간을 달성하면서, 리더 장애 복구 동안에는 선형 통신 효율을 유지할 수 있다. ⇒ BFT-SMaRt의 O(n^3) 통신 효율과 비교하여…
BFT 는 컴퓨팅 시스템이 시스템 작동에 중요한 조치를 취하는 동안 구성 요소의 임의적인 장애를 견딜 수 있는 능력이다.
SMR 의 맥락에서 시스템 전체가 n 개의 결정론적 replications 에 상태가 미러링되는 서비스를 제공한다.
비잔틴 장애가 있는 f 개의 replications 의 수에도 불구하고, 결함이 없는 replications 에 의해 서비스의 실행 순서가 합의되도록 보장하기 위해 BFT SMR 프로토콜이 사용된다.
그렇게 n-f 개의 결합이 없는 replication 이 명령을 동일하게 실행하여 각 명령에 대해 동일한 응답을 생성한다.
일반적인 경우처럼 이 논문에서도 부분 동기식 통신 모델에 관심을 두고 있는데, 이 모델에서 메시지 전송에 대한 알려진 한계 ∆ 가 알려지지 않은 GST 이후에 유지된다.
이 모델에서는 결함이 없는 replications 이 동일한 명령에 대해 동일한 순서로 동의하려면 n ≥ 3f + 1이 필요하며, GST 이후에만 결정론적으로 진행 상황을 보장할 수 있다.
BFT SMR 프로토콜이 처음 고안되었을 때, 일반적인 시스템 크기는 로컬 영역 네트워크에 배포된 n = 4 또는 n = 7 로 제한되어 있었다.
그러나 BFT 에 대한 새로운 관심이 블록체인에 적용되면서 훨씬 더 큰 n으로 확장할 수 있는 솔루션이 요구되고 있다.
예를 들어 허가형 블록체인은 시스템 명령의 실행 결과를 정렬된 원장으로 유지하는, 즉 SMR을 지원하는 replication 집합을 포함하며, 허가형 블록체인의 특성에도 불구하고 수백 개 또는 수천 개의 복제본이 존재할 수 있다.
또한 광역 네트워크에 배포하려면 통신 지연의 높은 변동성을 수용하기 위해 ∆를 설정해야 한다.
The scaling challenge.
부분 동기화 모델에서 PBFT가 도입된 이후, 핵심 2단계 패러다임을 중심으로 수많은 BFT 솔루션이 구축되었다.