TELK O M N I K A   Te l e c ommu n i c at i on ,   C omp u ti n g ,   El e c t r on i c s   an d   C on tr o l   V ol .   1 8 ,   N o .   2 A pri l   2020 ,   p p.   70 5 ~ 71 5   IS S N :   1693 - 6930 ,   a c c r e di t e d   F i rs t   G r a de   by   K e m e n ri s t e kdi k t i ,   D e c r e e   N o:   21 / E / K P T / 2 018   D O I:   10 . 129 28/ T E L K O M N IK A . v1 8 i 2 . 1374 3     705       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / j our nal . uad . a c . i d/ i nd e x . php / T E L K O MNIKA   B e n c h ma r k   a n d   c o mp a r i s o n   b e t w e e n   h y p e r l e d g e r   a n d   M y S Q L       O n n W .   P u r b o ,   S r i yan to ,   S u h e n d r o ,   R z   A b d .   A z i z ,   R i k o   H e r w an to   I ns t i t u t   I n f o r m a t i ka   d a n   B i s ni s   D a r m a j a ya   B a nd a r   L a m pung ,   I ndon e s i a       A r ti c l e   I n fo     A BS TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   Re c e i v e d   J ul   27 ,   20 19   Re vi s e D e c   31 ,   20 19   A c c e pt e F e 5 ,   2020     I t h i s   pa p e r ,   w e   r e po r t   t he   be nc h m a r k i ng   r e s u l t s   of   H ype r l e dg e r ,   a   D i s t r i bu t e d   L e dge r ,   w hi c i s   t h e   d e r i va t i on  B l oc kc h a i T e c hno l og y.   M e t h od  t e va l u a t e   H ype r l e d ge r   i n   a   l i m i t e d   i nf r a s t r uc t u r e   i s   d e ve l op e d .   T he m e a s u r e d   i nf r a s t r uc t u r e   c on s i s t s   of   nod e s   w i t a   l o a of   up   t 20 000   t r a ns a c t i o ns / s e c ond .   H ype r l e dg e r   c ons i s t e n t l y   r u ns   a l l   e va l ua t i on,   n a m e l y ,   f o r   20, 0 00  t r a ns a c t i o ns ,   t he   r un  t i m e   74 . 3 0s ,   l a t e nc 73 . 40 m s   l a t e nc y,   a n 257  t p s .   T he   be n c h m a r k i ng   o f   H ype r l e dg e r   s how s   b e t t e r   t h a n   a   d a t a ba s e   s ys t e m   i   a   h i gh   w or kl o a s c e na r i o.   W e   f oun t ha t   t he   m a x i m u m   s i z e   da t a   vol u m e   i one   t r a ns a c t i on  on  t h e   H yp e r l e dge r   n e t w or k   i s   a r o und   t e ( 10 )   t i m e s   o f   M yS Q L .   A l s o ,   t he   t i m e   s p e nt   on   p r oc e s s i n a   s i ngl e   t r a n s a c t i on   i   t he   bl oc k c ha i n   ne t w or i s   80 - 200   t i m e s   f a s t e r   t ha M yS Q L .   T hi s   i ni t i a l   a na l ys i s   c a n   pr ovi de   a o ve r vi e w   f or   pr a c t i t i o ne r s   i m a ki ng  d e c i s i ons   a bou t   t he   a d op t i o o f   bl oc k c ha i n   t e c h nol ogy   i t he i r   I T   s ys t e m s .   Ke y w or d s :   Bl oc k c h a i n   H ype rl e dg e r   L a t e n c y   M yS Q L   T hroug hput   T hi s   i s   an   op e n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e n s e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Ri ko   H e rw a nt o ,   Ins t i t ut   Infor m a t i k a   da n   B i s ni s   D a rm a j a y a   B a nd a L a m pu ng,   Indon e s i a .   E m a i l :   ri ko he rw a nt o @ d a rm a j a y a . a c . i d       1.   I N TR O D U C TI O N   In  t hi s   w ork ,   H yp e rl e dg e r   F a br i c   [1],   a   D i s t ri bu t e d   L e dge r   T e c hn ol ogy   (D L T )   [2 ,   3]   i m pl e m e n t a t i on   from   t h e   L i nux   F ound a t i on ,   i s   b e n c hm a rk e d.   A   D L T   m a na ge s   L e d ge r   t hrough   p e e r - to - p e e n e t w orks   us i ng   c ons e ns us   m e c ha ni s m s   a nd   s m a rt   c on t ra c t s .   H ype r l e dge r   i s   t he   i m p l e m e n t a t i o n   of   a   Bl o c kc ha i n   fra m e w ork  w hi c h   us e d   t o   d e ve l op   a ppl i c a t i ons   w i t m od ul a a r c hi t e c t ur e   [4] .   T h e   H ype r l e dge r   i s   a n   op e n - s our c e   Bl oc k c h a i n   a nd   re l a t e t oo l s   p roj e c t .   T hus ,   D L T   pro vi d e s   ne w   m od e l s   of   t rus t   a nd   bus i n e s s   o ppor t uni t i e s .     F or  t h i s   r e a s o n,   D L T   i s   a   t e c h nol og t ha t   e m e r ge s   i n   m a ny   f i e l ds ,   s u c h   a s   F i na nc i a l   T e c hno l ogy   (F i n t e c h)   [5] ,   he a l t h   s e r vi c e s   [6],   i nc l udi ng   gov e rnm e n t   o rga n i z a t i ons   [ 7].   U nfor t una t e l y,   d ue   t o   c om pl e p e e r - to - pe e i nt e ra c t i ons ,   D L T   pe rfo rm a nc e   i s   m or e   d i ffi c ul t   t o   a c c e s s   t h a a   c e n t r a l i z e s ys t e m   [8] .   T h i s   w ork   r e port s   on   a n   a t t e m p t   t o   be n c h m a rk   t h e   D L T   a n d   c o m p a re d   i t   t o   a   da t a b a s e   s ys t e m .   In   c om pa r i ng   d i s t ri but e d   bl oc k c h a i n   w i t h   r e l a t i ona l   da t a b a s e s ,   re l a t i on a l   d a t a ba s e s   a r e   m o re   d e ve l ope d .   T hus ,   t he r e   a re   m ore   opt i ons   i n   r e l a t i on a l   da t a ba s e   f ra m e w or ks   t ha n   t ha t   o p e r m i s s i on e d   Bl oc k c h a i fr a m e w orks   [9] .   T h e   a va i l a bl e   pe r m i s s i one Bl oc k c h a i ns   a r e   a l l   i n   t h e   e a rl y   de ve l opm e n t   s t a g e s .   It   i s   l i k e l y   m ore   a v a i l a b l e   op t i o ns   for   p e rm i s s i on e Bl oc k c h a i ns   i n   t h e   fut u re .   S up port   i n   c l oud   s ol ut i ons ,   t h e r e   i s   m or e   for   re l a t i on a l   d a t a ba s e s .   Bl oc k c h a i i s   re l a t i v e l ne w   a s   c om p a r e t o   di s t ri bu t e d   da t a ba s e s .   T h i s   w ork  s how s   t ha t   B l oc k c h a i n   t e c hnol ogy   i s   c om pa r a bl e   t o   ol d e r   t e c hni q ue s   i n   t e rm s   of   l a t e nc y   [10] .   In   s o m e   c a s e s ,   t he   pe rf orm a n c e   i s   be t t e r,   a nd   w he n   t a k i ng   i n t a c c ou nt   t h e   c ons i s t e n c y   m ode l ,   t he r e   w i l l   l i k e l y   be   s e ve r a l   c a s e s   of   m e a ni ngf ul   us e   s oon   w he re   t h e   p e rm i s s i on e b l oc kc h a i n   w i l l   b e   a   b e t t e c ho i c e   t ha t he   di s t ri bu t e d   da t a b a s e   [11] .   B l oc kc h a i n   i s     a   n e w   t e c hnol ogy  for  s h a ri n t ra ns a c t i on a l   da t a   a n c a l c u l a t i o ns   w i t h out   us i ng   t h i rd   pa r t fa c i l i t i e s .   B l oc kc h a i n   us e s   di ff e re nt   a rc h i t e c t ur e   a s   c om pa r e w i t a   t r a di t i o na l   da t a ba s e   or  pr ot o c ol .   T he   d i ff e re n c e   i a rc hi t e c t ur e   c a us e s   d i ffe re n c e s   i n   p e rfor m a nc e ,   c os t ,   a nd   s e c ur i t y ,   but   f e w   p re d i c t   t he   p e rfor m a nc e   of   bl o c k c ha i n - b a s e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   1 8 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    70 5   -   71 5   706   s ys t e m s   [ 12].   In  t hi s   p a pe r,   w e   h a ve   e v a l u a t e H yp e rl e dge F a bri c   v1 . 0 .   T h e   a s s e s s m e nt   s how s   t ha t   H ype rl e dg e F a bri c   v1. w i t h   m o re   t h a t w node s   h a s   b e t t e r   pe rf orm a n c e   i n   a l l   e v a l u a t i on   m e t r i c s   c o m p a re d   t o nl y   on e .   A l s o ,   w e   a r e   i n t e r e s t e i n   c o m p a ri ng   t he   p e rform a nc e   of   bl o c kc ha i pl a t for m s   a nd   pu bl i c   bl oc k c h a i n   w i t t ra di t i on a l   da t a b a s e s   (M yS Q L ) .   Bl oc k c h a i [ 13 ] ,   i ni t i a l l y   Bl o c C ha i n,   i s   a   grow i ng  r e c o rd,   c a l l e b l oc ks ,   w h i c i s   c onne c t e a nd   c ryp t ogra phi c a l l y   s e c ure d .   E a c bl o c us u a l l c on t a i ns   a   c r ypt ogr a ph i c   ha s from   t h e   p re v i ous   b l oc [ 14 ],   t i m e s t a m p ,   a nd  t r a ns a c t i on   da t a   [ 15 ].   B l oc k c h a i n   i s   d e s i gn e d   re s i s t a nt   t da t a   m odi f i c a t i on .   T h e   Bl o c kc ha i i s   a op e n   di s t r i bu t e d   l e dg e t ha t   r e c or ds   t r a ns a c t i ons   b e t w e e n   t w pa r t i e s   or   m or e   e ff i c i e n t l y   a nd   i n   a   ve ri f i a b l e   a nd  pe r m a n e n t   w a [ 16 ].   A s   a   p e e r - to - p e e r   n e t w ork   c ol l e c t i ve l y   m a n a ge s   a   di s t r i bu t e d   l e dg e b l oc kc h a i n   by   fol l ow i ng  s p e c i fi c   pr ot o c ol s   for  c onf i rm i ng  c o m m u ni c a t i o be t w e e no de s .   O nc e   r e c orde d ,   t h e   d a t a   i n     t he   b l oc c a nno t   be   c h a ng e re t ro a c t i v e l w i t h out   c ha nge s   t t h e   n e xt   b l o c ks ,   w h i c re qu i r e s   t h e   m a j or i t y   c ons e ns us   of   t h e   ne t w ork .   T he   B l o c kc h a i i s   t e c hni c a l l d e fi ne a s   a   l e dg e t re c ord  t ra ns a c t i o ns ,   m a i nt a i n e d   i a   d i s t r i but e d   n e t w ork   of   non - t rus t i ng   pe e rs ,   i n   w h i c h   e a c h   pe e r   s t or e s   a   c opy   of   t h e   l e dge r .   F rom   i t s   b e gi n ni ng ,   B l o c kc h a i i s   de s i g ne d   for  s a fe ,   s e c ur e   by  de s i gn,   a n b e c o m i n a e xa m pl e   of     a   di s t ri bu t e d   c o m pu t i ng   s ys t e m   w i t h i gh  by z a nt i ne   f a u l t   t ol e ra nc e   (BF T [ 1 7 ].   A   d e c e n t ra l i z e c ons e ns us   c a be   a c hi e v e by   bl o c k c ha i [9] .   T hus ,   Bl o c k c ha i s ui t a bl e   for  re c ord i ng  e ve nt s ,   m e di c a l   re c ords   [ 18 ,   1 9 ] ,     a nd  ot h e r e c ord   m a na g e m e n t   a c t i v i t i e s ,   s uc a s   i de n t i t y   m a na ge m e n t   [ 20 - 24 ] ,   t r a ns a c t i on  p roc e s s i ng ,   doc u m e n t a t i on   of   e v i de nc e ,   or   t ra c e a bi l i t y   [25] .   In   s hor t ,   B l oc k c ha i n   i s   a   l e dge r   s ys t e m   t h a t   r e c o rds   e v e ry  t ra ns a c t i on   i n   t he   for m   o a   d e c e nt ra l i z e d   da t a ba s e   n e t w ork .   E a c h   da t a   t r a ns a c t i on   i s   re c ord e i n   a   bl o c k   e n t i t y,   a nd  e a c bl o c i s   c onn e c t e d   (c ha i ne d)   t o   a   pr e - e xi s t i ng  bl oc k.   B l oc k c h a i n   w a s   f i rs t   m e nt i on e b S a t os hi   N a ka m ot o   w h e h e   m a de   t h e   w or l d' s   fi rs t   c ryp t oc urre n c y   i nno va t i on   c a l l e d   Bi t c oi n   i n   2008 .   S i nc e   t h e n,   Bl oc k c h a i n   h a s   b e c o m e   t he   t e c hn ol og t ha t   s up port s   Bi t c o i n' s   pe rfo rm a nc e   up  t o   now .   O ne   of   t he   n e a t   f e a t u re s   of   B l oc kc h a i n   i s   t h e   a b i l i t y   t o   e m b e l ogi c a l   c om pu t a t i o n.   W h e n   a   s p e c i fi c   c ri t e r i on   ful fi l l e d,   B l oc k c h a i n   m a y   a ut om a t i c a l l c a rry   out   a   t r a ns a c t i on.   F or   e xa m pl e ,   c o m pa ni e s   m a y   p rogr a m   t he i B l o c kc h a i a c c oun t   t m a ke   a u t o m a t i c   pro c ur e m e nt   r a w   m a t e r i a l   p a y m e n t s   w h e t he   t ruc k   c a rry i ng   m a t e r i a l   ha s   e nt e re d   t he   c o m pa ny   c o m p l e x .   Bl oc k c ha i n   t e c hn ol ogy   h a s   ope ne d   u p   oppor t uni t i e s   for   n e w   t yp e s   of  a p pl i c a t i o ns   t h a t   a l l ow   e l e g a nt   da t a   s ha r i ng   a c ros s   or ga ni z a t i on a l   bou nda r i e s   w he r e   a l l   e nt i t i e s   c a n   c ol l e c t i ve l ow n   a nd  m a n a g e   s h a re d   d a t a   [26 - 28] .   T hough   o ft e n   c o nfus e d   a s   w e l l   a s   a l t e rn a t i ve s   t o   re l a t i on a l   da t a ba s e s   or  bi g   da t a   s ol u t i ons ,   B l oc kc h a i n   i s   not   a   s o l ut i on  or  a   s ubs t i t ut e   for   t h e m .   Bl o c kc ha i i s   ve ry  a t t r a c t i ve   for   a ppl i c a t i ons   t ha t   re qu i r e   m ul t i - p a r t y   re c on c i l i a t i on,   t rus t e i nt e r m e d i a r i e s ,   a nd   t r a ns p a re n c y ,   a udi t a b l e ,   a nd   hi g h - l e ve l   i n t e gr i t y .   B l oc k c h a i n   i s   publ i c l us e d   i n   Bi t c o i n,   E t he r e um ,   a nd   ot he r   c rypt oc ur re n c i e s   a s   t he y   e m e r ge .   E nt e rpri s e - s c a l e   Bl oc k c ha i a pp l i c a t i ons   a re   e m e r gi ng ,   a nd  m a y   s oon  b e   i produc t i o n - s c a l e   d e pl o ym e nt .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T he   c om pl e D L T   a rc hi t e c t ur e   i s   di v i d e d   i n t o   four   l a y e rs ,   i . e . ,   n e t w orks ,   nod e s ,   l e dg e rs ,   a nd  a ppl i c a t i on   l a ye rs   t f a c i l i t a t e   furt h e r   a na l ys i s .   O n   e a c l a ye r ,   s e v e ra l   m e t r i c s   a n i nfl ue n c e   f a c t ors   a r e   de t e rm i ne d.   D i ffe r e nt   m e t ri c s   a nd   i nfl ue n c e d   b di ff e re nt   f a c t ors   a re   m e a s ure d   t o   be nc h m a r k.   T he   pr i m a ry   a nd   s i m ul a t e D L T   w ork l oa c onc e pt s   a r e   i nt ro duc e d .   B a s e d   on  t hi s   a n a l ys i s ,   a   fra m e w o rk  w a s   de s i gn e t ha t   bu i l t   t he   d i s t ri but e d   foun da t i on   fr om   t he   t e s t i ng   e nvi ro nm e nt   a n c a rr i e d   out   r e produ c i bl e   m e a s ur e m e nt s .   T h i s   fra m e w ork   i s   d e s i gn e d   s o   t h a t   t e c hnol o gy   i s   e v a l u a t e d   a nd   t h e   t e s t   e n vi ro nm e nt   i s   e a s i l y   e x c h a nge d.   A s   a   re s u l t ,   t he   de s i gn  f ra m e w or i s   i m pl e m e nt e d   w i t t he   be n c h m a r ki ng  t o ol .   F or   e x a m pl e ,   pe r form a n c e   m e a s ur e m e nt   a nd   e v a l u a t i on ,   H ype r l e dge r   F a bri c ,   t he   e xp e ri m e n t s   w e re   c a rri e d   o ut   i n   a   c on t ro l l e l a bora t ory   e nvi ronm e n t .   E va l ua t i o of   m e a s ur e m e n t   re s u l t s   prov i d e s   i nfor m a t i o n   a bo u t   t h e   pe rf orm a nc e   e ffe c t s   of   fo ur   fa c t ors ,   c ha n ge s   e xpl i c i t l y   i t ra ns a c t i o l e v e l s ,   w or kl o a d,   b l oc k   s i z e   a n a l s o   t h e   i m p a c t   of  p a c ka g e   l os s .   M e a s ure m e nt s   s how   t ha t   t he   f a c t ors   of   e a c h   l a y e r   c a n   di r e c t l y   a ffe c t   t he   p e rfor m a nc e   of   t h e   e n t i r e   ne t w ork,   i nc r e a s e   t h e   l e ve l   o t ra ns a c t i ons ,   d e m a nd  w or kl o a ds ,   unf a vour a bl e   m e m ory   c on fi gur a t i ons ,   or  unf a vor a bl e   n e t w o rk  c ondi t i ons .     In  t h i s   w orks ,   t h e   H yp e rl e dg e bl oc k c ha i p l a t for m ,   H ype rl e dge F a bri c   v1 . w a s   e v a l ua t e d .   T he   e xp e ri m e nt   w a s   c a rri e o ut   on  a i L a p t op ,   8G B   RA M ,   500G B   S S D ,   3   Core   D uo   CP U ,   4G RA M ,   16 0G H D D ,   a n runni ng   U bun t u   18 . 04  L T E .     Th e   fi r s t   e xp e r i me n t   w a s   t o   a na l yz e   t h e   p e rfor m a n c e   of   t h e   H ype r l e d ge r   F a bri c   v1 . 0   p l a t for m .   P l a t f orm   pe rfor m a nc e   e v a l u a t i ons   a s s e s s e i t e rm s   o e x e c u t i o t i m e   l a t e n c a nd  t hr oughp ut   by  va ry i ng  w o rkl o a ds   t he   nu m be r   of   t r a ns a c t i ons   a nd   re que s t s   (r e que s t s   or   re qu e s t s r e qu e s t e s i m u l t a ne ous l up  t 20, 000  t ra ns a c t i ons ,   t h e   t ra ns a c t i on   i s   m e a s ure d   by  t he   t ra ns a c t i o s u bm i s s i o for  c ons e ns us   by  t he   pa r t ne r ,   t a dd  t ra ns a c t i ons   t t h e   b l oc k.   E x e c u t i on   t i m e   i s   t he   t i m e   n e e de fo t he   pl a t for m   t a dd  a nd  e xe c ut e   t r a ns a c t i ons   s uc c e s s fu l l y .   T hrou ghput   c a b e   d e fi n e a s   " t h e   n um b e of   s uc c e s s fu l   t ra ns a c t i ons   p e s e c on d. "   F i na l l y ,   l a t e n c y   i n   t he   bl o c kc ha i n   c a n   b e   m e a s ur e d   a s   t he   t i m e   i t   t a k e s   f or   a   s p e c i fi c   pl a t f orm   t o   r e s pond   t o   e a c h   t ra ns a c t i on .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         B e n c hm ar k   and   c om pas s i on   b e t w e hy p e r l e dge r   and   M y SQ L   ( O nno   W .   P ur bo )   707     Th e   s e c on d   Exp e r i m e n t   i s   c o m p a ri n H ype r l e d ge r' s   w o rk  w i t h   R e l a t i on a l   D a t a b a s e ,   i n   t hi s   c a s e ,     a   M yS Q L ,   w i t t he   s a m e   d a t a   l oa d .     Th r ou gh p u t,   T h roughp ut   i s   de fi n e d   a s   t h e   qua n t i t y   of   da t a   t ha t   i s   s uc c e s s fu l l y   t ra ns f e rre b e t w e e n ode s   pe uni t   of   t i m e ,   us u a l l m e a s ure i s e c on ds ,   a s   s how n   i F i gur e   1.   T h roughp ut   i s   o ft e d e fi ne d   for   i ndi v i du a l   c onn e c t i ons   or   s e s s i ons ,   but   i n   s om e   c a s e s ,   t h e   t o t a l   n e t w ork   t hrou ghpu t   i s   d e t e rm i ne d .   Id e a l l y ,   t hrough put   m us t   be   t h e   s a m e   a s   c a p a c i t y .   Ca p a c i t y   de p e nds   o t h e   phys i c a l   l a y e t e c hno l ogy   us e d .   N e t w ork   c a p a c i t y   m us t   b e   s uff i c i e n t   t h a nd l e   t h e   l oa d   i n c urr e d,   e v e n   w he t he   m a xi m u m   i s   bus i ne t w ork  t ra f fi c .   T he o re t i c a l l y ,   t hrou ghpu t   w i l l   i n c re a s e   w he n   t h e   l o a d   off e r e d   i n c re a s e s ,   u p   t o   a   m a xi m um   o ne t w ork  c a p a c i t y .   H ow e v e r,   n e t w ork   t hrough put   de pe nds   on   t h e   a c c e s s   m e t hod   (for   e xa m pl e ,   p a s s i ng   t ok e n   or  c a rr i e r   s e ns i ng) ,   n e t w or l oa d ,   a nd   e rr or  r a t e .   In   t h e   p i c t ur e   b e l ow ,   i t   s how s   a i de a l   s i t u a t i on ,   w h e re   t hrough put   i nc re a s e s   l i ne a rl w i t t he   l oa off e re d ,   a nd  i n   fa c t ,   w he r e   t he   a c t ua l   t hro ugh put   de c re a s e s   be c a us e   t h e   l o a o ffe r e d   re a c h e s   a   c e rt a i n   m a xi m u m   p oi n t .           F i gure   1 .   T hrou ghput   w ork fl ow         Late n c y,   L a t e n c y   i s   r e l a t e d   t o   t h e   t i m e   ne e d e d   t o   s e nd   m e s s a ge s   fro m   on e   e nd   of   t he   n e t w o rk   t o   t he   ot h e e nd.   L a t e nc y   m a y   a l s o   be   t he   t i m e   l a g   r e qu i re d   i n   d e l i ve r i ng   da t a   pa c ke t s   fro m   t h e   s e nd e r   t o   t h e   re c i p i e nt .   T he   hi g he r   t h e   t i m e   l a g   or  l a t e n c y ,   t he   hi g he t h e   r i s of  a c c e s s   f a i l ure .   N e t w ork   l a t e nc i s   a l s o   oft e n   i nt e rpre t e a s   t he   l e ve l   of  d e l a y   i n   de l i ve ry   t d a t a   c o m m u ni c a t i on   ne t w orks   a nd   vo i c e .   L a t e n c i s   m e a s ure s t ri c t l y   i t he   for m   of   t i m e .   F or   e x a m p l e ,   a   ne t w ork   t s e nd  m e s s a g e s   t a k e s   24  m i l l i s e c onds   (m s )   fro m   o ne   e nd  t t h e   o t he r.   I g e ne r a l ,   t he r e   a re   t hr e e   c o m pon e nt s   of   l a t e nc y ,   n a m e l y,   p ropa ga t i on   de l a y ,   t ra ns i t ,   a n que u e .     2. 1 .     Exp e r i me n t   p l atf or m   In  t h i s   p a p e r,   t h e   e v a l u a t i on  fra m e w o rk  f or  t he   pr i va t e   di s t ri but e d   l e dg e i s   d e s i gn e d   a nd   d e ve l op e d.   F or  t hi s   purpos e ,   va r i ous   l a y e rs   h a ve   be e de t e r m i n e d .   It   i s   t h e   n e t w ork   l a ye r ,   a bov e   t he   nod e   l a ye a nd    l e dg e l a y e t t he   a p pl i c a t i o l a y e r.   F or  e a c of   t h e s e   l a ye rs ,   m e t ri c s ,   a n fa c t ors   h a ve   be e i de nt i fi e d,   w hi c m a k e   i t   pos s i b l e   t m e a s ure / i n fl u e n c e   t h e   p e rfor m a nc e   of   D L T   n e t w o rks .   A l s o ,   t he   w ork l o a h a s   be e de t e rm i ne d,   w hi c h   e m ph a s i z e s   i nd i vi d ua l   a s pe c t s   of   t h e   D L T   o r e pr e s e n t s   r e a l i s t i c   us e   c a s e s .   F our   pha s e s   of   t he   e x pe r i m e nt s   a r e :     D e s i gn   p ha s e   T he   a i m   i s   t o   d e t e rm i ne   t he   fra m e w o rk   t h a t   runs   e x pe r i m e nt s   on   D L T .   It   w i l l   s u pport   t e c hno l ogy   c onfi gura t i o a nd  a c t u a l   m e a s ur e m e nt s   a n e va l ua t i o of   r e s ul t s .   T he   d e s i gn   ph a s e   i s   t d e t e rm i n e   v a ri ous   obj e c t i ve s ,   i . e . ,   T h roughp ut   a n L a t e n c y ,   di s c us s e d,   d i vi d e d   i nt o   t h re e   p ha s e s ,   a pp l i c a t i on ,   m e a s u r e m e n t ,   a nd  e va l ua t i on ,   w hi c w i l l   b e   di s c us s e be l ow .     T e s t b e d   p r e pa r a t i on   p ha s e   A   t e s t b e d   i s   pre pa r e d   be f ore   t he   b e nc hm a rki ng   proc e s s .   I t   i n c l ud e s   t he   i ns t a l l a t i on   a nd   c on fi gu ra t i on   of  t h e   s oft w a re ,   i . e . ,   O S ,   D oc k e e ng i ne ,   N e t w ork ,   n e c e s s a ry  t fa c i l i t a t e   t h e   f ol l ow i ng  s t e ps .   A ft e t ha t ,   L e dg e H os t s ,   e qui pp e w i t h   G O   l a ngu a ge   a nd  D o c k e C E ,   i s   n e e d e t b e n c hm a rk  D L T .   T he   t e s t be i n c l u de s   m a n t ool s ,   s u c h   a s ,   Ch a i n c od e - P a y l oa d - S i z e ,   Cha i n c ode - S c a l a b i l i t y ,   Cha nne l - S c a l a bi l i t y,   w h i c h   a re   us e d   dur i ng     t he   m e a s ur e m e n t   p ha s e   t r e c o rd  e xp e ri m e n t a l   hos t s .     M e a s ur e m e nt   p h a s e   F i gure   de s c ri b e s   t h e   m e a s ure m e n t   ph a s e ,   s t a rt i ng  w i t t h e   i n i t i a l   c on fi gur a t i on  s t e p .   In  ru nni n   a e xpe r i m e nt ,   e ve ry  l a s t   c onf i gur a t i on  c ha ng e   i s   a pp l i e t t h e   e x pe r i m e nt   H os t s ,   s u c a s   ne t w ork  i nt e rf e re n c e .   A ft e r   t hi s ,   i ni t i a l i z i ng   a l l   m on i t ors   i n   t h e   e x pe r i m e nt   hos t   w he re   t he   e xp e ri m e nt   t a k e s   p l a c e .   I t   m i ght   i nc l ud e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   1 8 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    70 5   -   71 5   708   re c or di ng   n e t w ork   t r a ffi c   or   us i ng   re s o urc e s ,   for   e x a m p l e ,   T h e   w orkl oa d   e xe c u t i on   w a s   i ni t i a t e d   by   O rc he s t ra t i on   H os t s ,   w hi c w i l l   no t   d i s t ur t he   pro c e s s   a nd  w a i t   un t i l   fi ni s he d.   Be nc h m a r hos t s   t a ke   ov e a nd   ope ra t e   e x pe r i m e nt s   ba s e on   t h e   d e fi n i t i on  of  w ork l o a on   t he   L e dge r   hos t s .   A l l   pr e v i ous   c onfi gura t i o a nd  i ni t i a l i z a t i on   s t e ps   a l l ow   t he   s ys t e m   t run   e x pe r i m e nt s   w i t h out   a ny   e xt e rn a l   i nt e rve n t i o n.   A l l   c h a ng e s   d uri n t he   e xpe r i m e n t   a r e   t i m e or   a r e   di r e c t l y   i ndu c e d   b w orkl o a d   e xe c ut i on   on   t he   L e d ge r   hos t s .   A ft e r   t h e   w ork l oa d   e xe c ut i on   i s   c o m p l e t e ,   t h e   e xp e ri m e nt   i s   t ur ne d   off .   T h e   m oni t or   i s   s t op pe d   a t   t h e   L e dge hos t ,   a nd   a ny  i nt e rfe r e n c e   a pp l i e duri n t he   m e a s ur e m e n t   c onfi gura t i o n   s t e p   i s   c a nc e l e d.   F or  e x a m p l e ,   r e m ovi n a ny  a rt i fi c i a l   n e t w o rk  c onn e c t i on   l os t   t h a t   ha s   be e p l a c e on   t h e   ne t w ork,   t o   a l l ow   a   c on t i nu ous l not   i n t e rr upt e j ob  on  t h e   t e s t be d.   F i na l l y ,   e a c c ol l e c t e i nf orm a t i on  i s   e xt r a c t e fro m   l e dg e hos t s   a nd  c ol l e c t e a t   O rc he s t ra t i on   H os t s .   It   m a k e s   i t   pos s i bl e   t i m m e di a t e l y   re s e t   t he   l e dge r   hos t s   e x c e pt   for  O r c h e s t r a t i on  H os t s ,   for  fur t h e m e a s ure m e nt s .         F i gure   2 .   M e a s ur e m e nt   w ork fl ow         E va l ua t i o ph a s e   T he   l a s t   pha s e   i s   t he   e v a l ua t i on   ph a s e ,   w h e re   t he   da t a   c ol l e c t e m us t   be   e va l ua t e d ,   s t a r t i n w i t h     t he   pre proc e s s i ng   ph a s e .   R e s ul t s   t ha t   c o m e   fro m   s e ve r a l   hos t s   m us t   go   t h rough   t h e   fol l ow i n s t e ps :     S i m pl i fy   fur t he r   pro c e s s i ng,   s uc a s   c onv e rt i ng   t o   s t a nda r f i l e   for m a t s .     Cl e a a ny   dup l i c a t i on   of   r e c ord e d   t r a ffi c   on   m a ny   hos t s .     N orm a l i z i ng   t i m e   s t e ps .     Int e g ra t i on   a n c onn e c t   v a r i ous   d a t a   s o urc e s .   T he   pro c e s s e d   d a t a   c a n   t h e b e   e v a l u a t e b a s e d   on   re l e v a n t   m e t ri c s .   S e ve ra l   m e t hods   o e va l ua t i on   a re   de fi n e i n   t h i s   w ork ,   a nd   t he   for m a t   of   t he   da t a   t ha t   w a s   pro c e s s e b e for e ha n a l l ow s   t a dd   fur t he r   e va l ua t i on   m e t hods   s o   t ha t   t he y   a re   obt a i ne d   e a s i l y:     T ra ns a c t i ons   &   R e a L a t e nc y:   M e a s ur e   t he   t i m e   f or  t ra ns a c t i ons   i s s ue t o   be   c o m pl e t e a nd  r e s pons e s   a va i l a bl e   for   t he   a pp l i c a t i on   t h a t   i s s ue t he   t r a ns a c t i on.   M a x i m um ,   m i ni m um ,   a n d   l a t e nc y   for   t h e   t e s t   c y c l e   i s   prov i d e d.     T ra ns a c t i ons   &   R e a d   T hroug hput :   M e a s u re   t h e   fl ow   ra t e   of   a l l   t r a ns a c t i ons   t hrou gh  t he   s ys t e m ,   i n   t ra ns a c t i ons   pe r   s e c ond ,   duri ng  t he   c yc l e .   In  t he   e xpe r i m e n t ,   t h e   t r a ns a c t i on   i s   fi rs t   e x e c u t e d   t pre - po pul a t e   t he   c ha i n/ l e dg e r   w i t Bl o c k.   I t   i s   t he   s t a rt i ng  p oi n t   f or  e s t i m a t i n h ow   t he   s ys t e m   be h a v e s   w he n   e n ough   da t a   i s   i n   t h e   s ys t e m .   T he n ,     t he   r e a d - w ri t e   t ra ns a c t i on   i s   e x e c ut e d   w he re   e a c h   t r a ns a c t i on   r a ndo m l y   re a ds   a n d   m o di f i e s   t he   B l oc k.   I n   e a c h   e xpe r i m e n t ,   one   (or  t w o)  pa r a m e t e rs   v a ry  ( m a rke d   i n   da s h e d   l i n e ) ,   w hi l e   ke e pi ng  o t he r   pa ra m e t e rs   fi x e d.   O S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         B e n c hm ar k   and   c om pas s i on   b e t w e hy p e r l e dge r   and   M y SQ L   ( O nno   W .   P ur bo )   709   fi l e   s ys t e m   c a c h e   i s   not   r e m ove d   b e t w e e n   I ns e rt   t ra ns a c t i o ns   a n re a d - w ri t e   t ra ns a c t i ons   a s s um i n g   t h a t ,   i n   pra c t i c a l   s e t t i ngs ,   m os t   of   t h e   l i v e   da t a   w i l l   c o m e   fr om   t h e   fi l e   s ys t e m   c a c h e .   In   a   s e pa r a t e   e xp e ri m e nt ,   b c l e a r i ng  t he   fi l e   s ys t e m   c a c h e   b e for e   r unni n t he   re a d - w r i t e   e xpe ri m e nt ,   t he   obs e r ve d   t hr oughp ut   de c re a s e d   by   a bout   17 %.   T he   e x pe r i m e nt   us e s   t h e   fol l ow i ng   p a ra m e t e rs :     T ot a l   nu m be r   of   c ha i ns   (d e fa ul t   -   10)     N um be r   of   t ra ns a c t i ons   s i m ul a t e i pa r a l l e l   on   e a c c ha i n   ( de fa u l t   -   10)     T ot a l   Bl o c k   i n   t he   e n t i r e   c h a i n   (k e ys   d i s t ri but e e v e nl y   a c ros s   t he   c ha i n)   (de f a u l t   -   2 0, 0 00)     N um be r   of   k e ys   r a ndo m l r e a d   a nd  m od i fi e d   by   e a c h   t r a ns a c t i on   (d e fa u l t   -   4)     S i z e   v a l u e   f or  e a c h   Bl o c k   (de fa u l t   -   200  byt e s )     N um be r   of   t ra ns a c t i ons   i n   e a c h   b l oc k   (d e fa ul t   -   50)   S c ri pt   Ch a i n c ode   i s   d e ve l op e t s e t   t h e   de fa u l t   e xp e ri m e n t .   T h e   s c ri p t   i s   w r i t t e us i ng  J a va S c ri p t   O bj e c t   N o t a t i o ( J S O N ),   w hi c i s   a   c o nc i s e   f orm a t   for  e x c h a ngi n c om p ut e d a t a .   T h e   f orm a t   i s   t e x t - b a s e d ,   hum a n - re a d a bl e ,   a nd   i s   us e d   t o   re p re s e nt   s i m pl e   d a t a   s t r uc t ur e s   a n d   a s s oc i a t i v e   a r ra ys   ( c a l l e d   ob j e c t s ) .     T he   J S O N   i s   us e d   t s e nd   s t ru c t ure d   d a t a   t hr ough   a   n e t w ork  c onn e c t i on .   In   t hi s   w ork ,   t h e   s c ri pt   t o   s e t     t he   c o nfi gu ra t i on   i s   a s   fol l ow s :     t ype   t ype   c onfi g ura t i on   s t r uc t   {     c ha i nM grCo nf  * c h a i n m g m t . Ch a i nM gr Conf     ba t c hConf         * c ha i nm gm t . B a t c hCo nf     da t a Conf           * da t a Co nf     t xConf               *t xC onf   }     func   de f a ul t Con f()  *c on fi gur a t i on   {     c onf   : =   & c o nfi gu ra t i on{ }     c onf . c h a i nM g rConf   =   & c h a i n m g m t . Ch a i nM gr Conf{ D a t a D i r :   " / t m p/ f a bri c / l e d ge rP e rfT e s t s " ,   N um Ch a i ns :   1}     c onf . ba t c h Conf   =   & c ha i n m g m t . Ba t c hC onf{ B a t c hS i z e :   10 ,   S i gnBl o c k:   fa l s e }     c onf . t xC onf  =   & t xConf{ num T ot a l T xs :   200 00,   nu m P a r a l l e l T xs P e rCha i n:   2 ,   n um W ri t e s P e rT x :   4,   num R e a ds P e rT x :   4}     c onf . da t a C onf  =   & da t a Conf{ num K V s :   200 00,   kvS i z e :   200}     re t ur c onf   }       3.   R ES U LT  A N D   D I S C U S S I O N   3. 1 .     R e s u l t   p e r fo r man c e   d i s tr i b u te d   l e d g e r   t e c h n ol o gy  ( H yp e r l e d ge r   F ab r i c )   S how F i gu re   3   t h e   D L T   i n c r e a s e s   i n   t ra ns a c t i on   ra t e   up   t a round  257   t r a ns a c t i ons   p e r   s e c ond   (t ps ) .   W e   s i m u l a t e   a   ne t w ork   w i t h   e i gh t   (8)   no de s .   T h e   di s t a n c e   b e t w e e n   e a c h   nod e   i s   c ons t a nt   a t   on e   (1)   s e c on d.     W e   ge n e ra t e   di ff e r e nt   l e ve l s   of  b l oc k   va r yi ng   fro m   t 10   bl oc ks .   Bl o c s i z e   s e t s   t 5 t r a ns a c t i ons   p e b l oc k.   T he   t ra ns a c t i on   a rri v a l   r a t e   i s   65  t r a ns a c t i ons   p e r   s e c ond .   T h roughp ut   i s   di re c t l de p e nd e nt   on   t w ( 2)  pa ra m e t e rs :   bl o c k   s i z e ,   w h i c h   i s   t he   nu m be o b yt e s   t h a t   c a n   c on t a i n   t r a ns a c t i ons   i n   e a c h   b l oc k,   a nd    i nt e r - bl oc k   t i m e   i nt e rv a l s ,   t ha t   i s ,   t h e   a ve r a ge   t i m e   ne e de d   f or  t he   s ys t e m   t o   a c c e s s   n e w   bl o c k .   T o   i nc re a s e     t he   H yp e rl e dg e t hro ughpu t ,   on e   m a y   i n c re a s e   t he   Bl oc k   s i z e   a nd   pu t t i ng   m or e   t r a ns a c t i ons ,   or   t o   re d uc e     i nt e r - bl oc k   t i m e   i nt e rv a l s ,   s o   t ha t   t h e   b l oc ks   a re   proc e s s e d   a t   a   hi gh e r   l e v e l .   In   o t he r   w ord,   t h e   t r a ns a c t i ons   pe r   s e c ond   (t ps i s   a ffe c t e by  t he   i nc r e a s e n um b e r   of   nod e s .   A s   s how i F i g ure   3   w i t i n c r e a s e s   i t ra ns a c t i ons ,   t h rough put   l i ne a r l i n c r e a s e s   t a round   257  t ps .   A t   t ha t   t i m e ,   a s   s how n   i n   F i gur e   l a t e nc y   de c re a s e d   t o   10 0   m s   w i t h   a n   a bout   62   pe rc e nt   d e c re a s e   of   l a t e n c pe no de s .   L a t e n c i s   t h e   t i m e   l a g   re q ui r e i d e l i ve r i ng   da t a   p a c k e t s   fro m   t he   s e nd e t t he   r e c i p i e n t .     T he   h i ghe t he   d e l a y   or   l a t e nc y ,   t h e   hi gh e r   t h e   c h a n c e   of   a c c e s s   f a i l ur e .   F or t una t e l y,   l a t e n c y   de c re a s e s   w he m ore   nod e s   j oi t he   t r a ns a c t i on .   F i gure   5   s how s   t h a t   t he   n um b e r   of   p a ra l l e l   t ra ns a c t i ons   o t he   c ha i n   do e s   n ot   a ffe c t   t he   ov e ra l l   t hrough put .   W e   s i m u l a t e   t h e   i nf l ue nc e   of  t he   nu m b e r   of   c h a i ns   on   t h e   out p ut   by   runn i ng   t h e   t e s t   on  a   di f fe r e nt   num b e o c ha i ns .   In   t h i s   e xp e ri m e n t ,   w e   us e   fou s i m u l a t e d   p a ra l l e l   t r a ns a c t i ons   on   e a c c ha i n ,   2 0, 0 00  B l o c ks   t hrough out   t h e   c h a i n   w i t h   ke ys   di s t ri bu t e e ve nl y   a c ros s   t he   c ha i n,   fou k e ys   ra nd om l re a a nd   m odi f i e d   by   e a c t ra ns a c t i o n,   Bl oc k   s i z e   of   200   byt e s ,   a nd  50  t ra ns a c t i o n s   i n   e a c h   B l oc k .   S i nc e   t h e   p roc e s s   i e a c Bl o c c a n   b e   pe rf orm e d   s i m ul t a n e ous l y,   a   proc e s s   w i t h   t e n   (10 )   c ha i ns   h a s   a   25   p e rc e nt   h i gh e r   t hr oughpu t   a s   c om p a r e d   w i t h   o ne   (1)   c ha i n   pro c e s s .   T hus ,   t he   m ore   c ha i n s   us e d   i t he   p roc e s s ,   t h e   hi gh e r   t h e   t hr oughp ut .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   1 8 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    70 5   -   71 5   710   It   i s   e vi de n t ,   c ons i d e ri ng  t h a t   Ch a i n c od e s ,   w hi c h   a r e   i n c l u de s c r i pt s   for   pr oc e s s i ng   i n t e r - bl o c k   t r a ns a c t i ons ,   c a n   be   i ns t a l l e on   nod e s   t h a t   l i nk  c od e   b e t w e e n   nod e s   a nd  a l l ow   p a ra l l e l   c h a i n   c od e   e x e c u t i on ,   a nd   w i l l   a ffe c t   e xe c ut i on   t i m e .   F i gure   s how s   t h a t   i n c re a s i ng   t he   num be r   of   c h a i ns   i n c re a s e s   ove ra l l   t hrou ghpu t ,   t h e   m a i r e a s o s e e m s   t b e   t h e   pa r a l l e l   v a l i da t i o a nd   b l oc k   c om m i t   proc e s s e s .   In   t h i s   w or k,   w e   us e   t e n   (10 c ha i ns ,   fo ur  (4)  s i m ul a t e d   p a ra l l e l   t ra ns a c t i ons   i n   e a c h   c ha i n ,   20, 000   Bl oc ks   i n   a l l   c ha i ns   w i t h   k e ys   di s t ri b ut e d   e v e nl a c ros s   c ha i ns ,   f our   (4)   ke ys   r e a d   a nd   m od i fi e d   r a ndo m l y   by   e a c t ra ns a c t i on ,   B l oc k   s i z e   of   200   by t e s ,   a n d   50   t ra ns a c t i ons   i n   e a c h   B l oc k.   A s   s how i F i gur e   i n c re a s i ng   t h e   nu m b e of   c h a i ns   w i l l   i nc re a s e   t h e   t h rou ghp ut .   A s   e xpl a i n e i F i gure   3   t he   t r a ns a c t i ons   p e s e c ond   (t ps )   i n c re a s e s   w i t h   a n   i nc re a s e   of  n o de s .   S i n c e   e a c h   nod e   h a s   a   c o py  of   t he   l e dge r ,   t h i s   w i l l   e n a bl e   a i nc r e a s e   i t hrou ghput .   H ow e v e r,   a s   s h ow i F i gure   w he n   t h e   c ha i i s   b e l ow   100,   t he   t hroug hput   doe s   no t   a ppe a r   s i gn i fi c a nt l y   a ff e c t e d,   a round   38   pe rc e nt   of   t r a ns a c t i ons   pe r   s e c o nd.   H ow e ve r ,   i f   on e   a dds   t he   nu m b e of  c h a i ns   up  t o   t i m e s ,   t he   p e r c e n t a g e   of  t hrou ghpu t   i nc r e a s e s   t a roun   62  p e rc e nt .           F i gure   3 .   T hrou ghput           F i gure   4 .   L a t e n c y       F i gure   s how s   t ha t   i n c r e a s i n t h e   n um b e o bl oc ks ,   ope ra t e i n   e a c h   t r a ns a c t i on,   re duc e s     t he   ov e r a l l   t hro ughpu t .   I n   t h i s   w ork,   w e   us e   t e n   c h a i ns ,   t e n   t ra ns a c t i ons   s i m ul a t e d   i n   pa ra l l e l   on   e a c h   c ha i n,   20, 000   b l o c ks   i n   a l l   c ha i ns   w i t h   k e ys   di s t ri bu t e e v e nl y   a c ro s s   c h a i ns ,   four   k e ys   r e a d   a nd   m od i fi e d   ra n dom l y   by  e a c h   t r a ns a c t i on ,   e a c B l oc s i z e s   2 00  b yt e s   a nd   50   t r a ns a c t i ons   i e a c Bl o c w h i c h   c ons i s t s   o a   vo l um e   of  t ra ns a c t i ons   t o   b e   pro c e s s e d ;   a ny   a ddi t i o na l   Bl o c k   w i l l   r e duc e   ove ra l l   t hr oughpu t   s i n c e   t r a ns a c t i ons   a r e   orde r e a nd   grou pe d ,   a nd   s e n t   a s   B l o c t o   pe e r.   E a c p e e p r oc e s s e s   one   b l oc a t   a   t i m e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         B e n c hm ar k   and   c om pas s i on   b e t w e hy p e r l e dge r   and   M y SQ L   ( O nno   W .   P ur bo )   711   F i gure   s how s   t h a t   a n   i n c r e a s e   i n   B l oc k   s i z e   re d uc e s   ov e r a l l   t h roughp ut .   In   t h i s   w or k,   w e   us e   t e c ha i ns ,   four   s i m ul a t e d   pa r a l l e l   t ra ns a c t i o ns   on   e a c c h a i n ,   2 0, 000   B l oc ks   i n   a l l   c ha i ns   w i t h   k e ys   d i s t ri but e e ve n l y   a c ros s   c h a i ns ,   f our   (4)   ke ys   r e a d   a nd   m odi f i e d   r a ndo m l y   by   e a c t r a ns a c t i on,   B l oc s i z e   o 2 00   byt e s ,   a nd   50   t ra ns a c t i ons   i n   e a c h   Bl o c k .   A s   B l o c k   s i z e   i n c r e a s e s ,   t he   l a t e n c y   i n c r e a s e s   a s   t h e   a rr i va l   ra t e   i nc re a s e s   w i t b l oc s i z e .   T hus ,   a s   Bl oc s i z e   i nc r e a s e s ,   t he   num b e o t ra ns a c t i o ns   pro c e s s e pe r   s e c o nd  w i l l   ri s e   t h a t   i nc r e a s e   t he   t h roughp ut   of  t h e   e nt i re   t r a ns a c t i ons .   In  t he   e xp e ri m e nt   t o   ge ne r a t e   F i gur e   9   w e   us e   t e n   ( 10)   c ha i ns ,   four   ( 4)   s i m ul a t e d   pa ra l l e l   t r a ns a c t i ons   s i m ul a t e d   i n   e a c c ha i n ,   20 , 00 B l o c ks   i a l l   c ha i ns   w i t h   k e ys   di s t ri bu t e d   e ve n l y   a c ros s   c ha i ns ,   four   (4)   k e ys   re a d   a nd   m o di f i e d   r a ndo m l y   by   e a c h   t r a ns a c t i on,   B l o c s i z e   i s   200   b yt e s ,   w i t 5 t ra ns a c t i o ns   i n   e a c h   B l oc k .   A i nc r e a s e   i n   t he   nu m b e r   of   t r a ns a c t i on   s i z e s   w i l l   i nc r e a s e   o ve ra l l   t hrough put .   T h i s   i n c re a s e   h a s   t h e   pot e nt i a l   be c a us e   of   w ri t i ng   s i m u l t a ne o us   m a s s   t ra ns a c t i ons   t o   e a c h   Bl oc k .   T he   i nc re a s e   s e e m s   t o   oc c ur   a t   m or e   t h a n   100  t ra ns a c t i ons .             F i gure   5 .   T hrou ghput   vs   nu m be r   p a ra l l e l   pro c e s s             F i gure   6 .   T hrou ghput   vs   nu m be r   c ha i ns       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   1 8 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    70 5   -   71 5   712       F i gure   7 .   T hrou ghput   vs   nu m be r   bl oc k   p e t ra ns a c t i o n           F i gure   8 .   T hrou ghput   vs   bl o c k   s i z e             F i gure   9 .   T hrou ghput   vs   nu m be r   of   t r a ns a c t i on   9   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         B e n c hm ar k   and   c om pas s i on   b e t w e hy p e r l e dge r   and   M y SQ L   ( O nno   W .   P ur bo )   713   3. 2 .     C omp a r i n g   h yp e r l e d g e r   an d   r e l ati on a l   d a tab as e   In  t hi s   s e c t i on ,   H yp e rL e dg e a nd   r e l a t i ona l   d a t a b a s e s ,   s uc a s   M yS Q L ,   w i t h   t w w a ys ,   r e a d   a nd  w r i t e   da t a   w i l l   b e   c o m pa r e d .   T hi s   c om p a ri s o w i l l   pro vi d e   s o m e   pr a c t i c a l   i ns i gh t s   t c om bi n e   bl o c kc h a i t e c hno l ogy   a nd   c e nt r a l i z e d   da t a b a s e s .   I t hi s   w ork ,   H ype r l e d ge r   F a bri c   for   t he   bl oc k c h a i n   a nd  M yS Q L   da t a b a s e     for  re l a t i on a l   da t a b a s e s   a r e   us e d.   A s   f or  s uc a rr a ng e m e nt s ,   w e   ha v e   t w s t a nda r ds .   T he   fi rs t   i s   w he t he t h e   obj e c t   t e s t e d   i s   fun c t i on a l l y   c o m pl e t e   or   no t .   S e c on d,   F a bri c   H ype rl e dg e r   t o   i m p l e m e nt   v a ri o us   fu nc t i ons   a nd  e xe c ut i ons   [16] .   A l s o,   M yS Q L   c a be   us e d   t s t o re   va ri ous   t ype s   o d a t a .   F i gure   10   s how s   t h e   e x e c u t i o t i m e   of   e a c h   t r a ns a c t i on,   t he   Bl oc k c h a i n   s pe nds   m or e   t i m e   o a   l a rge r   vol u m e   of   d a t a ,   r e a c h i ng   2027   m s   w i t h   6K B   d a t a ,   t he   a v e ra g e   r e a di ng   a nd   w ri t i ng   t i m e   i s   1. 2 m s .   H ow e ve r,   w e   fou nd  t ha t   t he   t i m e   us e d   t o   re a d   a nd   w ri t e   d a t a   t ha t   i s   s p e nt   by   t h e   B l oc kc h a i n   i s   1660   t i m e s   h i gh e t ha M yS Q L .   F i gur e   11   s how s   t h e   r e l a t i ons hi b e t w e e t h e   t h rou ghput   a nd   vol um e   of   da t a   pe r   t r a ns a c t i on  b e t w e e Bl oc k c h a i n   a nd   M yS Q L   da t a ba s e .   A s   da t a   vol u m e s   i nc re a s e   a nd   e xc e e d   t h e   2K B   t hre s ho l d ,   t h e   H yp e rl e dge t hrough put   i n c re a s i n g .   Com p a ri n t he   re s u l t ,   H y pe r l e d ge r   s how s   h i gh e p e rfor m a nc e   w i t h   a   m uc h   l a rg e d a t a   vol u m e     a nd  l i n e a r e l a t i ons hi ps   w i t da t a .   I t   i s   fo und   t h a t   H ype rl e dge i s   80 - 200   f a s t e t ha n   M yS Q L .   W i t h   t h e   i n c re a s e   i n   t h e   d a t a   vol u m e   i n   one   t ra ns a c t i on ,   t he   n e e de d   proc e s s i ng   t i m e   i n c re a s e s .   T h e   t i m e   a nd   vo l um e   of   da t a   us e re s ul t s   i a e xpon e n t i a l   r e l a t i ons hi p .   N o t e   t h a t   t he re   a re   e i ght   no de s   i t he   b l o c kc h a i n ,   a   l i n e a re l a t i ons h i m a y   b e   t he   re s u l t   of   t h e   num be r   of   nod e s .             F i gure   10 .   D a t a   v ol u m e   vs   t i m e   R / W           F i gure   11 .   T hro ughpu t   vs   da t a   vo l um e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   1 8 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    70 5   -   71 5   714   3. 3   F i n d i n gs   F rom   t he   t e s t   r e s ul t s ,   i t   w a s   found   t h a t   t h e   m a x i m um   da t a   vol u m e   i on e   t ra ns a c t i on   on     t he   H ype rl e dge r   n e t w or i s   a round   10   t i m e s   fro m   M yS Q L .   A l s o,   t h e   t i m e   s pe n t   proc e s s i ng   on e   t ra ns a c t i on   on   t he   b l oc kc h a i n   n e t w o rk   i s   80 - 200   t i m e s   fa s t e r   t ha n   M yS Q L .   F i gure   3   s how s   t ha t   t h e   l e ve l   of   D L T   t ra ns a c t i ons   i nc r e a s e t a roun 25 t ra ns a c t i ons   pe r   s e c ond .   B r e duc i n t h e   l oa d   i t he   for m   of   a   c h a i of   c ode   c a us i ng   de l a ys   i s t a c ki n g,   t he   l o a on  t he   node   or  n e t w ork   i s   g e ne r a t e a c c u m u l a t e f rom   t h e   pre vi ous   t ra ns a c t i o n.   F i gure   s h ow s   a   s l i ght   i nc r e a s e   i n   t ra ns a c t i o n   l a t e nc y   b a s e o n   w orkl o a d ,   w i t h   a   l oa d   of   10   K B .   W orkl oa d   s how s   a n   e a r l i e r   a n m or e   s i gn i fi c a n t   i n c re a s e   i n   t r a ns a c t i o l a t e n c y.   A l s o,   t hi s   s how s   t ha t   t h e   t r a ns a c t i on  pe rfor m a nc e   i n c re a s e s   w he n   t h e   bl oc k   s i z e   i n c re a s e d .   T he   re duc t i on   from   10   t r a ns a c t i ons   pe r   bl o c k     t o   5   t r a ns a c t i ons   l e a ds   t o   doub l i n g   t h e   a v e r a ge   t ra ns a c t i on   l a t e n c y   a t   t h e   hi gh   t r a ns a c t i on   l e v e l .   Inc r e a s e d   t ra ns a c t i on   ra t e s ,   h e a v w or kl o a ds ,   unc onfi rm e b l o c s i z e s ,   a nd   hi gh  n e t w o rk  l os s e s   h a ve   b e e n   c o nfi r m e d   t l i m i t   t h e   pe rf orm a n c e   of   di s t r i bu t e d   l e dg e rs .   A l s o ,   t hi s   w ork  s how s   t h a t   pe rfor m a n c e   d e pe n ds   on   pa ra m e t e rs / c o ndi t i ons   on   di ff e re nt   l a y e rs .   S o m e   o f   t h e s e   p a ra m e t e rs   c a n   b e   m odi f i e d   t o   i m pro ve   p e rfor m a nc e .   A dj us t i n bl o c k   s i z e s   t o   i n di v i du a l   re qui r e m e nt s   fro m   ge n e ra l   l e dge a pp l i c a t i ons   m a y   i m prov e     t he   p e rfor m a nc e ,   w hi l e   o t he s e t t i ngs   m a not   be   e a s i l c on t ro l l e d,   s u c a s   w o rkl o a ds   or  n e t w o rk  c ha r a c t e r i s t i c s   run  by   d i s t ri but e l e d ge rs .       4.   C O N C LU S I O N   A N D   F U TU R E   W O R K   In  t hi s   pa pe r ,   w e   r e por t   a   s t ru c t u re d   e xpe ri m e n t a l   a ppr oa c h   t c ha r a c t e r i z e   pe rfor m a n c e   B l oc kc h a i n   H ype rl e dg e p l a t for m .   T h e   f ra m e w or d e ve l op e i t hi s   pa pe w a s   bu i l t   t o   be   e xpa n de d .   I t   i nc l ud e s   a d di ng   fa c t ors ,   m e t ri c s ,   w ork l oa ds ,   a nd   m or e   fa c t ors   t h a t   c a n   b e   e x t e nd e d   w i t va r i ous   ne t w ork   l i m i t a t i ons   s u c h   a s   l i m i t e n e t w or s pe e or  n e t w o rk  d e l a ys .   M e t r i c s   m us t   i nc l ude   i nfor m a t i on  on  t h e   bur de of  e a c h   nod e ,   t e na b l e   m a ki ng   a pp ropri a t e   s t a t e m e nt s   on  t h e   c ong e s t i o of  t h e   l e dge di s t ri bu t e d.   I t h i s   w ork ,   t h i s   fe a t u re   h a s   be e n   pa r t i a l l y   i m pl e m e nt e d .   T h us ,   t he   a m o unt   o f   w orkl oa d   m a y   b e   e a s i l y   i n c r e a s e d.   W e   found   t ha t   t h e   r e a d   t hrough put   of  t he   s ys t e m   i s   fou nd  t b e   l i n e a r   w hi l e   t h e   W ri t e   pro c e s s   i s   a l m os t   l i n e a r   a t   l ow   t ra ns a c t i on   l e ve l   be l ow   1000   t ra ns a c t i ons   pe r   s e c ond .   T h e   r e a a nd   w ri t e   l a t e n c i s   a ffe c t e d   by   t h e   nu m b e of  node s .   T he   nu m b e r   of   pa rt i c i pa t i ng   no de s   m a y   b e   i nc re a s e d   a nd   m a r e s ul t   i n   be t t e r   t hr oughpu t   a n l a t e n c y .   A i n c r e a s e   i n   pa r t i c i p a t i ng   nod e s   m a re qu i r e   i nfr a s t ru c t ur e   s c a l i ng   t o   a c h i e v e   t h e   de s i re d   p e rfor m a nc e .   M or e   i nfra s t ruc t ur e   s c a l i ng  e xpe r i m e n t s   ha v e   t b e   c a rri e o ut   o t he   t e s t be d .   E va l ua t e   t h e   l i m i t   o t h e   d i s t ri but e l e dg e rs   s e t up  m a a l s of  i nt e re s t .   T h e   l e dg e p a r a m e t e rs   a dj u s t m e n t   t o pt i m i z e   i t s   p e rfor m a n c e   i n   a   c ons t ra i nt   runni ng   e nvi ro nm e nt .   T h e   p e rfor m a nc e ,   i . e . ,   t hr oughpu t ,   e xe c ut i on   t i m e ,   a nd   l a t e nc y,   i nd i c a t e s   t ha t   H ype rl e dg e r   i s   c ons i s t e nt l y   b e t t e r   t ha n   S Q L .   W e   foun d   t h a t   t he   m a x i m um   d a t a   vo l um e   i n   on e   t r a ns a c t i on   on   t he   H yp e rl e dg e r   n e t w ork   i s   a ro und   t e n   (10 )   t i m e s   o f   M yS Q L .   A l s o,   t h e   t i m e   s p e n t   pro c e s s i ng   one   t ra ns a c t i on   on  t he   bl o c k c ha i ne t w ork  i s   80 - 200   t i m e s   f a s t e t ha M yS Q L .     In  g e n e ra l ,   H y pe r l e dg e r   pr oduc e s   t h e   s a m e   p e rfo rm a nc e   for   a   c e rt a i n   n um b e r   of   n ode s ,   re ga rd l e s s   of   t he   l oa d.   H ow e v e r,   H ype r l e dge r   pe rf orm a n c e   i s   a f fe c t e a s   t h e   nu m be of  node s   i s   c h a ng e d ,   a n d,   t hus ,     t he   n um b e of   Bl o c ks ,   Bl o c s i z e ,   a nd  t he   N um b e o T r a n s a c t i ons .   T a c hi e ve   hi gh e t hroug hput ,   gr e a t e r   e ffi c i e nc y ,   t h e   b l oc k   i n t e r va l   s hou l b e   m a d e   a s   l i t t l e   a s   p os s i bl e .   W e   ha ve   found   t h a t   t h e   b l oc i n t e rva l     for  H y p e rl e dg e r   ba s e Bl o c kc ha i prot oc o l   s ho ul d   no t   be   l e s s   t h a n   12s .   I t   w oul d   e ns ure   f a s t e r   pr opa ga t i on     a nd  l ow   l a t e nc y .   T h i s   r e s ul t   i m p l i e s   t ha t   t he   b l oc k c h a i n   m a y   be   m ore   s ui t a b l e   for   d a t a - i n t e ns i ve   a ppl i c a t i ons / s ys t e m s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   E A ndr oul a k i ,   e t   a l . ,   H yp e r l e d ge r   F a b r i c :   A   D i s t r i b ut e O pe r a t i ng   S y s t e m   f or   P e r m i s s i on e d   B l oc k c ha i ns ,     P r oc .   of   t he   T h i r t e e nt h   E u r oS y s   C on f . ,   pp .   1 - 15 ,   20 18 .   [ 2]   H .   S u khw a n i ,   N .   W a ng ,   K .   S .   T r i ve d i   a nd   A .   R i nd os , “ P e r f o r m a n c e   M o de l i n o f   H yp e r l e dge r   F a br i c   ( P e r m i s s i on e d   B l oc k c ha i n   N e t w or k) ,   I E E E   1 7t I n t .   Sy m p .   on   N e t w o r k   C om p .   a n A pp ,   pp .   1 - 8 ,   20 18.   [ 3]   W a l po r t   M ,   D i s t r i but e d   L e dge r   T e c hno l og y :   B e yon d   B l o c k   C h a i n ,”   U K   G ov e r nm e n t   O f f i c e   f or   S c i e nc e T e c h .     R e p;   20 16.   [ 4]   S .   D a v i d s on ,   P .   D .   F i l i pp i ,   a nd   J .   P ot t s . ,   D i s r upt i n G ove r n a nc e :   T he   N e w   I ns t i t u t i o na l   E c o no m i c s   o f   D i s t r i but e d   L e dge r   T e c hno l ogy SSR N   E l e c t r o ni c   J ou r na l ,   pp .   1 - 27 ,   2 016 .   [ 5]   S .   C h i s h t i ,   a nd   J ,   B a r be r i s ,   T h e   F i nT e c h   B ook :   T h e   F i na n c i a l   T e c hnol ogy   H a ndbo ok   f or   I nv e s t or s ,   E nt r e p r e ne u r s   a nd  Vi s i on a r i e s ,   J ohn   W i l e y   &   So ns ,   2 016 .   [ 6]   J .   C un ni ngha m J .   A i ns w o r t h ,   E na b l i ng   P a t i e n t   C on t r ol   of   P e r s ona l   E l e c t r on i c   H e a l t h   R e c or ds   T h r ou gh   D i s t r i but e d   L e dge r   T e c hno l ogy ,   S t ud   H e a l t h   T e c hno l   I n f or m ,   vo l .   24 5 ,   pp .   45 - 4 8 ,   20 18.   [ 7]   D .   G e nk i n ,   D .   P a p a dop oul os ,   a n d   C .   P a pa m a nt hou ,   P r i va c y   i n   D e c e n t r a l i z e d   C r y pt o c u r r e nc i e s ,   C om m un i c a t i ons   of   t h e   A C M ,   vol .   61 ,   no .   6,   pp .   78 - 88 ,   2018 .   [ 8]   I .   K oc s i s e t   al . ,   T ow a r d s   P e r f o r m a nc e   M o de l i n o f   H y pe r l e d ge r   F a br i c ,   I nt e r n at i on al   I B M   C l oud     A c ade m y   C o nf .   201 7.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.