이더리움 샤딩 환경에서 효율적인 부하 분산을 위한 교차 샤드 트랜잭션을 줄인 계정 그룹 동적 할당 기법
Account group relocation with reduced cross-shard transactions for load balancing in sharded ethereum
- 주제(키워드) 블록체인 , 샤딩 , 확장성 , 부하분산
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 박수용
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- UCI I804:11029-000000066091
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
계정 모델을 이용하는 이더리움 블록체인에서 샤딩을 도입할 때, 가장 성능에 영향을 크게 주는 요소는 크로스-샤드 트랜잭션과 가스량에 따른 부하 불균형 문제이다. 크로스-샤드 트랜잭션을 처리하려면 2 phase commit 프로토콜을 거쳐 네트워크의 연산력이 싱글-샤드 트랜잭션에 비해 3 배 증가한다. 또한, 특정 계정 그룹이 트랜잭션을 많이 소비하면 특정 샤드에 트랜잭션이 몰려서 샤드 간 부하 불균형 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이더리움 샤딩 환경에서 로드 불균형 문제의 주 원인이 빈번한 크로스-샤드 트랜잭션의 발생과 특정 계정 그룹의 과도한 트랜잭션 발생이라고 진단하였고, 이 문제를 해결하기 위해 계정 사이에 트랜잭션 발생 관계와 계정 그룹의 트랜잭션 발생량으로 그래프를 만들고 K-way 클러스터링 알고리즘으로 계정 그룹을 분할하여 샤드에 배치하는 알고리즘인 RCST 를 제안한다. RCST 는 크로스-샤드 트랜잭션의 비율이 기존 방법 대비 평균 13.33% 감소시켰고, 샤드의 자원 효율성은 평균 7.69% 향상시켰다.
more초록/요약
When applying Sharding to Ethereum Blockchain using account models, the most influential factor is the problem of load imbalance due to the incident of cross-shard transactions between accounts placed on different shards. Cross-shard transactions follow the Two Phase Commit (2PC) protocol, which requires 3x computation resource compared to single-shard transactions. In addition, the problem of load imbalance between shards also arises when a particular group of accounts generates a particularly high number of transactions. In this paper, we diagnose that the main cause of the load imbalance problem in Ethereum sharding environment is frequent cross-shard transactions and excessive transaction occurrences of specific account groups, and propose RECT, an algorithm that creates a weighted graph based on the transaction generation relationship of an account group and then splits the account group into a shard with the k- way partitioning algorithm. Experimental application of the proposed method in the simulation environment resulted in an average reduction of 13.3% of cross-shard transactions compared to other methods, while the resource applied improved by 7.69%.
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