اختبار الإجهاد لآليات الإجماع PBFT وTendermint في الشبكات الذكية القائمة على تقنية البلوكشين في ظل فقدان الاتصال بالشبكة وفشل القائد من نوع "بيزنطي" (Byzantine)

نوع المستند : Original Article

المؤلف

10.69513/njitcs.2026.175032.1082
المستخلص
يمكن للبنية التحتية المتقدمة للعدادات (AMI) القائمة على تقنية "البلوكشين" (سلسلة الكتل) أن تقلل الاعتماد على مُجمِّع بيانات مركزي واحد، إلا أن الأداء العملي يعتمد على سلوك بروتوكول الإجماع عند تعرض الشبكة لخلل أو تعذر الوصول إلى العقدة القائدة (Leader). تقارن هذه الدراسة بين خوارزميتي "تحمل أخطاء بيزنطة العملي" (PBFT) و"تيندرمينت" (Tendermint) باستخدام محاكٍ مضبوط للأحداث المنفصلة (discrete-event simulator) يعتمد على بيانات العدادات الذكية في لندن. استُخدمت مجموعة ثابتة تضم 900 مُعرِّف صالح للعدادات و19 عقدة للتحقق (validator nodes). وتكررت كل تجربة من تجارب AMI المذكورة عبر 30 دورة تشغيل مستقلة، تضمنت كل منها 300 معاملة متسلسلة. كما أُجري اختبار مرجعي منفصل لاستعادة العقدة القائدة شمل 10 محاولات مزدوجة (في حالة أولية جديدة) ضمن كل دورة تشغيل. وفي ظل الظروف الأساسية -مع نسبة فقدان للحزم تبلغ 5% لكل محاولة إرسال وتباين في زمن الوصول (jitter) موزع بانتظام بين 0 و15 مللي ثانية- بلغ متوسط ​​زمن الوصول إلى حالة الاستقرار النهائي (finality latency) لكل دورة تشغيل 55.789 مللي ثانية لبروتوكول PBFT و55.822 مللي ثانية لبروتوكول Tendermint. وفي الاختبار المرجعي المضبوط لعملية الاستعادة، تم إعداد العقدتين 0 و1 لتعملا كعقدتين بيزنطيتين "حاجبتين للمعلومات" (withholding Byzantine validators) وشغلتا أول موقعين للقيادة، وذلك في ظل نسبة فقدان للحزم بلغت 15% وتباين في زمن الوصول موزع بانتظام بين 0 و30 مللي ثانية. وقد بلغ متوسط ​​الوقت الإضافي المستغرق للاستعادة 7042.67 مللي ثانية لبروتوكول PBFT و6649.15 مللي ثانية لبروتوكول Tendermint (أي انخفاض بنسبة 5.59%)، كما كان الفرق في الأداء (PBFT مطروحاً منه Tendermint) إيجابياً في جميع دورات التشغيل الثلاثين. وضمن نموذج الرسائل المنطقية المُطبَّق، بلغ متوسط ​​عدد رسائل الاستعادة الإضافية 543.78 رسالة لبروتوكول PBFT و1155.12 رسالة لبروتوكول Tendermint. ويُظهر النموذج التحليلي للمسار الطبيعي (الخالي من فقدان البيانات) نمواً تربيعياً في عدد الرسائل لكلا البروتوكولين وفقاً لآلية البث المستخدمة هنا. وتشير النتائج إلى وجود مقايضة (مفاضلة): فقد سجل بروتوكول Tendermint زمناً أقل للاستعادة في ظل سيناريو فشل القائد وإعدادات المؤقت المُختبرة، بينما أنتج بروتوكول PBFT عدداً أقل من رسائل الاستعادة في نموذج آلية الاستعادة المُطبَّق.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


المقالات الجاهزة للنشر، النسخة المصححة
استمارة إلكترونية متاحة 26 September 2026