Pilot Blockchain protocolo: Fusão de consenso DAG e métodos sem consenso para alcançar alta taxa de transferência e baixa latência

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A tecnologia blockchain tem avançado significativamente desde o surgimento do Bitcoin. Com a emergência de novos cenários de aplicação, como jogos e NFTs, a indústria está constantemente explorando maneiras de aumentar a eficiência da tecnologia, especialmente em termos de lidar com alta carga e alcançar latências em tempo real. As blockchains de nível 1 enfrentam dois grandes desafios: primeiro, é necessário alcançar alta taxa de transferência mantendo baixa latência; segundo, garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Ao abordar esses desafios, deve-se manter a descentralização através da participação dinâmica e reconfiguração dos nós de validação.

Uma forma de aumentar a capacidade de processamento é utilizar protocolos de consenso baseados em DAG. Esses protocolos permitem que a blockchain processe um grande número de transações simultaneamente, sendo muito adequados para aplicações como jogos e NFTs. No entanto, os protocolos baseados em DAG geralmente resultam em alguns segundos de atraso, o que pode ser um custo de tempo elevado para transferências normais ou operações em jogos.

Por outro lado, os protocolos sem consenso demonstram um enorme potencial na redução da latência e no aumento da escalabilidade. Esses protocolos não requerem consenso, permitindo o processamento rápido de transações, sem a necessidade de uma ordenação global de transações independentes que são processadas em paralelo. No entanto, eles são adequados apenas para operações de blockchain simples e limitadas, restringindo os tipos de contratos inteligentes que podem ser executados, e a dinâmica de ajuste do conjunto de validadores pode ser desafiadora.

Embora esses métodos tenham um grande potencial, ainda não foram aplicados em blockchains de nível de produção, tendo sido apenas apresentados em conferências acadêmicas e não adotados amplamente pela comunidade de blockchain. O protocolo de suporte de uma rede blockchain combina consenso baseado em DAG e métodos sem consenso, alcançando o melhor dos dois mundos: latência de subsegundos e uma taxa de transferência contínua de milhares de transações por segundo. O protocolo não apenas cumpriu essas duas tarefas, mas também manteve a capacidade de executar contratos complexos em objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo dos ciclos.

fusão de métodos de consenso e não consenso

Este protocolo inovador adota uma abordagem única, combinando as duas soluções mencionadas. Para garantir a segurança das operações de ativos de propriedade única (objetos possuídos), o sistema emprega um protocolo de difusão consistente entre os validadores, alcançando uma latência inferior à do consenso. Este protocolo depende exclusivamente do consenso para processar contratos inteligentes complexos sobre objetos compartilhados, ou seja, objetos que qualquer usuário pode modificar. Além disso, ele também suporta operações de manutenção da rede, como definição de pontos de verificação e reconfiguração de validadores. Ao lidar com transações em um ambiente bizantino replicado, esta estratégia inovadora oferece uma solução que equilibra eficiência e segurança.

O ciclo de vida da transação do protocolo é o seguinte: os usuários que possuem a chave privada criam e assinam transações para alterar os objetos que possuem ou realizar operações mistas envolvendo objetos próprios e compartilhados. A transação é enviada a cada nó de validação (geralmente através de nós completos), onde os nós de validação realizam uma série de verificações de validade e segurança, assinam e devolvem a transação assinada ao cliente. O cliente coleta as respostas da maioria dos nós de validação para formar um certificado de transação, momento em que a transação pode ser considerada irreversível (atingindo a finalização).

Após a montagem do certificado, ele é enviado de volta a todos os nós de validação, que verificam sua validade e confirmam o recebimento ao cliente. Quando se trata de objetos exclusivos, o certificado de transação pode ser processado imediatamente, sem a necessidade de esperar pelo mecanismo de consenso (caminho direto e rápido). Todos os certificados são encaminhados para um protocolo de consenso baseado em DAG. O consenso gera a ordem total dos certificados; os nós de validação verificam e executam transações que incluem objetos compartilhados, permitindo que o cliente colete as respostas da maioria dos nós de validação e as monte em um certificado de efeito, como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, um ponto de verificação é formado para impulsionar o protocolo de reconfiguração.

Além do principal fluxo de negociação, o protocolo também oferece várias facilidades para suportar blockchains de nível de produção:

1. Implementar o protocolo de checkpoint após alcançar a determinação final, gerando a história causal de todas as transações no sistema. Utilizado para auditoria completa e para manter, de forma eficiente, a sincronização entre nós completos e nós de validação em atraso.

2. suporta a reconfiguração no final de cada época, momento em que o conjunto de validadores e seus direitos de voto podem mudar. Para garantir que todas as transações finais sejam incluídas em uma época, é necessário fechar cuidadosamente e confirmar a segurança final de cada época.

3. No protocolo de não consenso anterior, quando havia um cliente vulnerável que realizava um ataque de duplo gasto, os ativos seriam permanentemente bloqueados. O protocolo "desbloqueia" com segurança os ativos que foram bloqueados por erro no final do ciclo, minimizando os danos causados pelo bug.

Este protocolo inovador oferece suporte à gestão de grandes valores dos usuários em blockchain. O relatório técnico completo descreve em detalhes como funcionam os protocolos de segurança e de atividade, bem como suas provas de segurança em um modelo de sistema distribuído padrão com participantes bizantinos parcialmente sincronizados.