Koordinierungsprotokolle
Ein Koordinationsprotokoll ist eine Reihe von Regeln und Nachrichten, die zur Synchronisierung der Aktivitäten verteilter Computersysteme verwendet werden. Mithilfe von Koordinationsprotokollen können mehrere Computer oder andere Geräte in einem Netzwerk miteinander kommunizieren, Ressourcen gemeinsam nutzen und ihre Aktionen koordinieren. Ohne diese Protokolle wäre es für verteilte Systeme wie Kryptowährungsnetzwerke unmöglich, ordnungsgemäß zu funktionieren.
Arten von Koordinierungsprotokollen
Es gibt verschiedene Arten von Koordinationsprotokollen, die von verteilten Systemen verwendet werden können:
1) Atomic Broadcast Protocols – Diese Art von Protokoll stellt sicher, dass jeder Knoten im System alle von anderen Knoten gesendeten Nachrichten in der gleichen Reihenfolge empfängt, in der sie gesendet wurden. Dies bietet starke Konsistenzgarantien über alle teilnehmenden Knoten hinweg, gewährleistet die Datenintegrität und verhindert widersprüchliche Transaktionen. Beispiele hierfür sind Atomix Multicast (AM), Total Ordering Broadcast (TOB) und Reliable Multicast Transport Protocol (RMTP).
2) Konsensbasierte Fehlertoleranzalgorithmen – Diese Algorithmen sollen einen Konsens zwischen verschiedenen Parteien über bestimmte Bedingungen sicherstellen, bevor eine Aktion an gemeinsam genutzten Daten innerhalb eines Netzwerks oder einer Blockchain-Umgebung durchgeführt wird. Das beliebteste Beispiel ist Proof-of-Work, bei dem von Minern gelöste kryptografische Rätsel als Beweis dafür verwendet werden, dass sie an der Verifizierung von Blöcken innerhalb der Kette gearbeitet haben, bevor sie mit neuen Münzen/Token belohnt werden, die während des Mining-Prozesses erstellt wurden. Weitere Beispiele sind Proof-of-Stake, Byzantine Fault Tolerance, Delegated Proof of Stake usw.
3) Algorithmen zur Wahl von Führungskräften – In dezentralen Umgebungen, in denen sich die Teilnehmer möglicherweise nicht immer darüber einig sind, welche Entscheidungen Vorrang haben sollten, können Algorithmen zur Wahl von Führungskräften dabei helfen, eine Einheit auszuwählen, die bei Bedarf als Leiter für endgültige Entscheidungen fungiert. Beispiele hierfür sind Raft, Paxos und Viewstamped Replication (VR).
4) Synchrone Kommunikationsmechanismen – Um eine effektive Kommunikation zwischen Prozessen zu erleichtern, die gleichzeitig auf verschiedenen Maschinen/Netzwerken laufen, bieten diese Mechanismen zuverlässige Methoden zur Erzielung einer Synchronisierung, ohne zu große Auswirkungen auf die Leistung zu haben. Ein Beispiel hierfür ist der Logical Clocks-Algorithmus von Lamport, der Zeitstempel basierend auf Ereignissen zuweist, die relativ zu jeder Maschine auftreten, sodass Zeitüberschreitungen und Verzögerungen leicht berechnet werden können, um Deadlocks und Livelocks-Situationen zu vermeiden und gleichzeitig Anforderungen über mehrere Hosts innerhalb der Cluster-Architektur-Einrichtung zu verarbeiten.
