Пілот Блокчейн протокол: інтеграція DAG Консенсусу та безконсенсусних методів для досягнення високої пропускної здатності та низької затримки

Основний текст

Технологія блокчейн з моменту появи біткоїна досягла значного прогресу. З появою нових прикладних сценаріїв, таких як ігри та NFT, галузь постійно шукає способи підвищення ефективності технологій, особливо в обробці високих навантажень та досягненні реального часу затримки. L1 блокчейн стикається з двома великими викликами: по-перше, необхідно досягти високої пропускної здатності при збереженні низької затримки, по-друге, забезпечити тривалу стабільність консенсусного протоколу. При вирішенні цих викликів слід підтримувати децентралізацію через динамічну участь і перенастроювання валідаційних вузлів.

Один із способів підвищити пропускну здатність — це використання консенсусного протоколу на основі DAG. Такі протоколи дозволяють блокчейну одночасно обробляти велику кількість транзакцій, що робить їх дуже підходящими для застосувань, таких як ігри та NFT. Однак протоколи на основі DAG зазвичай призводять до затримок у кілька секунд, що робить їх вартістю часу для звичайних переказів або ігрових операцій досить високими.

З іншого боку, безконсенсусні протоколи демонструють величезний потенціал у зниженні затримки та підвищенні масштабованості. Такі протоколи не потребують консенсусу, що дозволяє швидко обробляти транзакції без глобального впорядкування незалежних транзакцій, які обробляються паралельно. Однак вони підходять лише для обмеженої кількості простих операцій у блокчейні, що обмежує типи виконуваних смарт-контрактів, і динамічна зміна складу валідаторів може бути складною.

Хоча ці методи мають великий потенціал, наразі вони не застосовуються в продуктивних блокчейнах, а лише публікуються на академічних конференціях і не отримали широкого визнання в блокчейн-спільноті. Протокол підтримки певної блокчейн-мережі поєднує консенсус на основі DAG і безконсенсусні методи, досягаючи двох цілей: підсумкової затримки в мілісекундах і безперервної пропускної здатності в тисячі транзакцій на секунду. Цей протокол не лише виконав ці дві задачі, але й зберіг можливість виконання складних контрактів на спільних об'єктах, генерації контрольних точок та переконфігурації набору валідаторів через цикли.

об'єднання консенсусних і неконсенсусних методів

Цей інноваційний протокол використовує унікальний підхід, поєднуючи вказані дві стратегії. Щоб забезпечити безпеку операцій з активами єдиного власника (об'єктами володіння), система використовує узгоджений протокол трансляції серед валідаторів, що забезпечує затримку нижчу за консенсус. Цей протокол покладається лише на консенсус для обробки складних смарт-контрактів на спільних об'єктах, тобто об'єктах, які можуть змінювати будь-які користувачі. Крім того, він підтримує операції з обслуговування мережі, такі як визначення контрольних точок і перенастроювання валідаторів. Під час обробки транзакцій у середовищі реплікованого візантійського консенсусу ця новаторська стратегія забезпечує рішення, яке поєднує ефективність та безпеку.

Життєвий цикл транзакцій цього протоколу виглядає так: користувачі, які мають приватний ключ, створюють і підписують транзакції для зміни об'єктів, які вони володіють, або для змішаних операцій, що залучають власні та спільні об'єкти. Транзакція надсилається до кожного вузла перевірки (зазвичай через повний вузол), вузли перевірки виконують ряд перевірок на дійсність та безпеку, підписують та повертають підписану транзакцію клієнту. Клієнт збирає відповіді більшості вузлів перевірки для формування сертифіката транзакції, в цей момент транзакцію можна вважати незворотною (досягнуто остаточності).

Після завершення складання сертифікатів їх надсилають усім вірфікаційним вузлам, які перевіряють їх дійсність та підтверджують отримання клієнту. Якщо йдеться про об'єкти, що підлягають ексклюзивності, сертифікати транзакцій можуть бути негайно оброблені та виконані без очікування консенсусного двигуна (прямий швидкий шлях). Усі сертифікати пересилаються до консенсусного протоколу на базі DAG. Консенсус остаточно виводить загальний порядок сертифікатів; вірфікаційні вузли перевіряють та виконують транзакції, що містять спільні об'єкти, клієнт може зібрати відповіді більшості вірфікаційних вузлів, зібрати їх в сертифікат ефекту, як доказ розрахунку транзакції. Потім для кожного консенсусного подання формуються контрольні точки, які використовуються для управління протоколом повторної конфігурації.

Окрім основного процесу торгівлі, цей протокол також надає кілька засобів підтримки виробничого рівня блокчейну:

1. впроваджує протокол контрольних точок після досягнення остаточної визначеності, генеруючи причинно-історичний запис усіх транзакцій у системі. Використовується для повного аудиту та для ефективної синхронізації повних вузлів і вузлів затриманої перевірки.

2. підтримує переналаштування в кінці кожного періоду, під час якого може змінюватися склад валідаторів та їхні голосувальні права. Щоб забезпечити включення всіх остаточних транзакцій в один епоху, кожна епоха потребує обережного закриття та підтвердження остаточної безпеки.

3. У попередніх безконсенсусних протоколах, коли існує вразливий клієнт, що здійснює подвійну витрату активів, активи будуть назавжди заблоковані. Цей протокол безпечно "розблокує" помилково заблоковані активи в кінці циклу, мінімізуючи збитки, викликані багами.

Цей інноваційний протокол забезпечує підтримку блокчейну для управління величезними обсягами користувацької вартості. Повний технічний звіт детально описує, як працюють протоколи безпеки та активності, а також їхні докази безпеки в стандартній моделі розподілених систем з частково синхронізованими візантійськими учасниками.