Dynamic Group Management to Improve the Scalability of PBFT

블록체인의 신뢰도와 성능을 결정하는 합의 알고리즘은 합의에 참여하는 노드들의 동일한 의사 결정을 위하여 사용된다. 그중 투표기반 합의 알고리즘인 PBFT는 O(n2)의 시간복잡도를 갖기 때문에 확장성이 떨어진다. 본 논문에서는 PBFT(Practical Byzantine Falut Tolerance) 기반 블록체인 네트워크에 참여하는 노드를 그룹화하고 각 그룹을 계층화하여 동적으로 관리하는 기법을 제안한다. 또한 제안기법의 예상 합의 소요시간을 추정하기 위한 수학적 모델을 제안한다. 이후 소요시간 추정 모델에 기반한 그룹과 계층을 동적으로 조절하는 동적 합의 알고리즘을 제안한다. 실험결과 제안 기법은 계층 구조가 존재하지 않은 그룹 기반 PBFT와 비교할 때 합의 소요시간 성능이 평균 약 97% 향상되었다. A consensus algorithm that affects the reliability and performance of a blockchain is used for identical decision-making of nodes participating in the consensus. PBFT(Practical Byzantine Falut Tolerance) is a voting-based consensus algorithm with an O(n2) time complexity. The scalability of PBFT is generally poor. This paper proposes a scheme for grouping the nodes participating in a PBFT-based blockchain network and dynamically managing each group by layering it. In addition, we create a mathematical model for estimating the expected time required for consensus of the proposed scheme. Afterwards, we propose a dynamic consensus algorithm for dynamically adjusting the structures of groups and layers based on the model for estimating the expected time of a consensus. As a result of the experiment, the proposed scheme improves the performance of the consensus time by about 97% on average compared to the group-based PBFT without hierarchical structures.