МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОЦІНЮВАННЯ АРХІТЕКТУРИ ПРИВАТНОЇ БЛОКЧЕЙН-СИСТЕМИ

Анотація

У статті розглянуто проблему моделювання і реалізації архітектури приватної блокчейн-системи, що забезпечує належний рівень безпеки, конфіденційності та прозорості процесів. Метою дослідження є моделювання та експериментальне оцінювання архітектури приватної блокчейн-системи на основі технології WebAssembly, яка забезпечує високу продуктивність і масштабованість смартконтрактів на рівні сучасних корпоративних платформ, але при цьому суттєво знижує складність інфраструктурного розгортання, налаштування та подальшого адміністрування.

У роботі виконано аналіз сучасних концепцій технології блокчейн із погляду їх архітектури та оцінювання продуктивності. Запропоновано концептуальну архітектуру блокчейн-системи, яка реалізує повний процес функціонування: від формування структури блоку та обчислення його хешу до взаємодії з термінальним інтерфейсом, включно із вибором валідатора, встановленням WebSocket-з’єднань між вузлами, зберіганням стану акаунтів, блоків і транзакцій та криптографічним захистом.

Ядро блокчейн-системи реалізовано на платформі Node.js із використанням TypeScript. Для зберігання даних застосовано key-value сховище LevelDB. Мову контрактів реалізовано засобами AssemblyScript. Криптографічний захист транзакцій забезпечено алгоритмами цифрового підпису на основі еліптичної криптографії з використанням кривої secp256k1. Термінальний інтерфейс побудовано на основі бібліотек React та Ink з використанням ANSI-рендерингу. Як механізм консенсусу обрано Proof-of-Stake. Виконання смартконтрактів реалізовано в ізольованому середовищі WebAssembly runtime.

Для перевірки надійності розробленої системи у середовищі WasmExecutor проведено фаззинг-тестування з ін’єкцією низькорівневого байт-коду для визначення стійкості до виходу за межі лінійної пам'яті та виникнення нескінченних циклів виконання. Для кількісного оцінювання продуктивності проведено навантажувальне тестування засобами Hyperledger Caliper 0.6.0. Більшість тестових сценаріїв виконано успішно, а розроблена система продемонструвала високий рівень стабільності. Отримані результати підтверджують доцільність запропонованого архітектурного підходу для побудови приватних блокчейн-систем зі спрощеним розгортанням.

Ключові слова: архітектура блокчейн-системи, продуктивність, смартконтракт, WebAssembly, React, термінальний інтерфейс, конфіденційність, контрольований доступ.