Thí điểm Blockchain giao thức: Kết hợp DAG Nhận thức chung và phương pháp không Nhận thức chung để đạt được thông lượng cao và trễ thấp

Nội dung

Công nghệ blockchain đã đạt được những tiến bộ đáng kể kể từ khi Bitcoin ra đời. Với sự xuất hiện của các ứng dụng mới như game và NFT, ngành công nghiệp đang liên tục khám phá các phương pháp để nâng cao hiệu quả công nghệ, đặc biệt là trong việc xử lý tải cao và đạt được độ trễ thời gian thực. Blockchain L1 đang đối mặt với hai thách thức lớn: một là cần đạt được thông lượng cao trong khi vẫn duy trì độ trễ thấp, hai là đảm bảo ổn định lâu dài của giao thức đồng thuận. Trong việc giải quyết những thách thức này, cần duy trì tính phi tập trung thông qua sự tham gia và cấu hình lại động của các nút xác thực.

Một cách để tăng thông lượng là sử dụng giao thức đồng thuận dựa trên DAG. Các giao thức này cho phép blockchain xử lý một lượng lớn giao dịch đồng thời, rất phù hợp cho các ứng dụng như trò chơi và NFT. Tuy nhiên, các giao thức dựa trên DAG thường dẫn đến độ trễ vài giây, khiến chi phí thời gian cao đối với các giao dịch chuyển tiền thông thường hoặc thao tác trong trò chơi.

Mặt khác, các giao thức không đồng thuận cho thấy tiềm năng lớn trong việc giảm độ trễ và nâng cao khả năng mở rộng. Các giao thức này không cần đồng thuận, cho phép xử lý giao dịch nhanh chóng mà không cần sắp xếp toàn cầu các giao dịch độc lập được xử lý song song. Tuy nhiên, chúng chỉ phù hợp với một số thao tác chuỗi khối đơn giản có giới hạn, hạn chế loại hợp đồng thông minh có thể thực hiện, và việc điều chỉnh tập hợp các trình xác thực một cách linh hoạt có thể gặp khó khăn.

Mặc dù những phương pháp này có tiềm năng lớn, nhưng hiện tại vẫn chưa được áp dụng vào blockchain cấp độ sản xuất, chỉ được công bố tại các hội nghị học thuật và chưa được cộng đồng blockchain rộng rãi chấp nhận. Giao thức hỗ trợ của một mạng blockchain nào đó kết hợp giữa đồng thuận dựa trên DAG và phương pháp không đồng thuận, đạt được lợi ích kép: độ trễ dưới một giây và khả năng thông lượng hàng nghìn giao dịch mỗi giây. Giao thức này không chỉ hoàn thành hai nhiệm vụ này mà còn duy trì khả năng thực hiện hợp đồng phức tạp trên các đối tượng chia sẻ, tạo ra các điểm kiểm tra và tái cấu hình tập hợp người xác thực qua các chu kỳ.

phương pháp đồng thuận và không đồng thuận

Giao thức đổi mới này áp dụng một phương pháp độc đáo, kết hợp hai phương án đã nêu. Để đảm bảo tính an toàn cho việc vận hành tài sản của chủ sở hữu duy nhất (các đối tượng sở hữu), hệ thống sử dụng một giao thức phát sóng đồng nhất giữa các xác thực viên, đạt được độ trễ thấp hơn so với sự đồng thuận. Giao thức này chỉ dựa vào sự đồng thuận để xử lý các hợp đồng thông minh phức tạp trên các đối tượng chia sẻ, tức là bất kỳ người dùng nào cũng có thể sửa đổi các đối tượng đó. Hơn nữa, nó còn hỗ trợ các hoạt động bảo trì mạng, chẳng hạn như xác định các điểm kiểm tra và cấu hình lại các xác thực viên. Khi xử lý giao dịch trong môi trường Byzantine sao chép, chiến lược mới này cung cấp một giải pháp vừa hiệu quả vừa an toàn.

Chu kỳ giao dịch của thỏa thuận như sau: Người dùng sở hữu khóa riêng tạo và ký giao dịch để thay đổi các đối tượng mà họ sở hữu, hoặc thực hiện các thao tác kết hợp giữa các đối tượng tự sở hữu và chia sẻ. Giao dịch được gửi đến mỗi nút xác thực (thường thông qua nút đầy đủ), các nút xác thực thực hiện một loạt các kiểm tra tính hợp lệ và an ninh, ký nó và trả lại giao dịch đã ký cho khách hàng. Khách hàng thu thập phản hồi từ hầu hết các nút xác thực để hình thành chứng nhận giao dịch, vào thời điểm này giao dịch có thể được coi là không thể đảo ngược (đạt được tính cuối cùng).

Sau khi hoàn thành việc lắp ráp chứng chỉ, nó sẽ được gửi lại cho tất cả các nút xác thực, các nút xác thực sẽ kiểm tra tính hợp lệ và xác nhận đã nhận từ khách hàng. Nếu có liên quan đến đối tượng độc quyền, chứng chỉ giao dịch có thể được xử lý ngay lập tức mà không cần chờ đợi động cơ đồng thuận (đường đi nhanh trực tiếp). Tất cả các chứng chỉ được chuyển tiếp đến giao thức đồng thuận dựa trên DAG. Đồng thuận cuối cùng xuất ra thứ tự tổng thể của các chứng chỉ; các nút xác thực kiểm tra và thực thi các giao dịch chứa đối tượng chia sẻ, khách hàng có thể thu thập phản hồi từ phần lớn các nút xác thực, lắp ráp thành chứng chỉ hiệu quả, như một bằng chứng cho việc thanh toán giao dịch. Sau đó, cho mỗi lần nộp đồng thuận sẽ hình thành điểm kiểm tra, để điều khiển quy trình tái cấu trúc.

Ngoài quy trình giao dịch chính, giao thức này còn cung cấp nhiều cơ sở hỗ trợ cho blockchain cấp sản xuất:

1. Thực hiện giao thức điểm kiểm tra sau khi đạt được tính chắc chắn cuối cùng, tạo ra lịch sử nguyên nhân của tất cả các giao dịch trong hệ thống. Được sử dụng cho việc kiểm toán đầy đủ, và đồng bộ hóa các nút đầy đủ và nút xác minh trễ một cách hiệu quả.

2. hỗ trợ việc cấu hình lại vào cuối mỗi thời kỳ, lúc này tập hợp các người xác thực và quyền biểu quyết của họ có thể thay đổi. Để đảm bảo tất cả các giao dịch cuối cùng đều được bao gồm trong một kỷ nguyên, mỗi kỷ nguyên cần được đóng cẩn thận và xác nhận an toàn cuối cùng.

3. Trong giao thức không đồng thuận trước đây, khi có lỗi của khách hàng trong việc chi tiêu gấp đôi tài sản, tài sản sẽ bị khóa vĩnh viễn. Giao thức này sẽ "mở khóa" an toàn các tài sản bị khóa sai sau khi chu kỳ kết thúc, giảm thiểu thiệt hại gây ra bởi lỗi.

Giao thức đổi mới này hỗ trợ việc quản lý giá trị của nhiều người dùng trên blockchain. Báo cáo kỹ thuật đầy đủ mô tả cách thức hoạt động của các giao thức an toàn và hoạt động, cũng như chứng minh về tính an toàn của chúng trong mô hình hệ thống phân tán tiêu chuẩn với các tham gia viên Byzantine đồng bộ một phần.