Mathematical and simulation modeling of a closed distributed registry with a control node

Abstract

В данной статье представлено математическое и имитационное моделирование распределенного реестра с управляющим узлом на примере алгоритма консенсуса RAFT. Описан процесс взаимодействия отдельных узлов сети распределенного реестра, особое внимание уделено алгоритму проведения транзакций внутри данной сети. Ключевым аспектом данной статьи является разработка математической модели сети распределенного реестра как системы массового обслуживания с использованием теории очередей. Рассмотрены концептуальные модели как распределенного реестра в целом, так и модель информационного процесса доступа к кластеру нотариальных узлов. Проведено математическое моделирование сети распределенного реестра, а также информационного процесса получения доступа к управляющему узлу сети. Представлено пространство состояний в распределенном реестре с управляющим узлом. Сформировано описание инфинитезимальной матрицы для оценки вероятности переходов между состояниями в распределенном реестре, описаны вероятности переходов, а также интенсивности данных процессов. Описана характеристика законов распределения показателей в рассматриваемой системе. Другим важным аспектом данной статьи является имитационное моделирование процесса с целью выявления наиболее качественной комбинации параметров для достижения максимальной эффективности. Сформирован стек варьируемых показателей имитационной модели. Проведены тесты, на основании которых эмпирическим методом подобрана наиболее эффективная совокупность характеристик. Представлены итоги по проведению математического и имитационного моделирования распределенного реестра с управляющим узлом. This article presents mathematical and simulation modeling of a distributed registry with a control node on the example of the raft consensus algorithm. The process of interaction between individual nodes of the distributed registry network is described, special attention is paid to the algorithm for conducting transactions within this network. The key aspect of this article is the development of a mathematical model of a distributed registry network as a Queuing system using queue theory. We consider the conceptual models of both the distributed registry as a whole and the model of the information process for accessing a cluster of notary nodes. Mathematical modeling of the distributed registry network, as well as the information process of obtaining access to the control node of the network. The state space is represented in a distributed registry with a control node. The description of an infinitesimal matrix for estimating the probability of transitions between States in a distributed registry is formed, the transition probabilities and the intensity of these processes are described. The characteristic of the laws of distribution of indicators in the system under consideration is described. Another important aspect of this article is the simulation of the process in order to identify the best combination of parameters to achieve maximum efficiency. A stack of variable indicators of the simulation model is formed. Tests were carried out on the basis of which the most effective set of characteristics was selected empirically. The results of mathematical and simulation modeling of a distributed registry with a control node are presented.