Nuevo protocolo de cadena de bloques: combinación de DAG y sin consenso para lograr alta capacidad de procesamiento y baja latencia

La tecnología de la cadena de bloques ha avanzado significativamente desde el lanzamiento de Bitcoin. Con el surgimiento de nuevas aplicaciones como juegos y NFT, la industria está buscando activamente formas de mejorar la eficiencia tecnológica, especialmente en el procesamiento de alta carga y la latencia en tiempo real. Actualmente, las cadenas de bloques L1 enfrentan dos desafíos principales: primero, cómo lograr un alto rendimiento manteniendo una baja latencia, y segundo, cómo garantizar la estabilidad a largo plazo del protocolo de consenso. Al abordar estos problemas, también es necesario mantener la descentralización a través de la participación dinámica y reconfiguración de nodos de validación.

Una forma de aumentar el rendimiento es adoptar un protocolo de consenso basado en DAG, como el que utiliza cierta plataforma de cadena de bloques, narwhale / Bullshark. Este tipo de protocolo permite que la cadena de bloques procese un gran volumen de transacciones simultáneamente, lo que lo hace muy adecuado para aplicaciones como juegos y NFT. Sin embargo, los protocolos basados en DAG suelen conllevar una latencia de varios segundos, lo que puede resultar costoso para transferencias normales o acciones en juegos.

Por otro lado, los protocolos sin consenso (como FastPay) muestran un gran potencial en la reducción de la latencia y la escalabilidad. Estos protocolos permiten un procesamiento rápido de las transacciones al eliminar la necesidad de consenso, sin necesidad de ordenar globalmente las transacciones independientes procesadas en paralelo. Sin embargo, son aplicables únicamente a un número limitado de operaciones simples de la cadena de bloques, lo que limita la complejidad de los contratos inteligentes que se pueden implementar, y pueden enfrentar desafíos al manejar la reconfiguración de conjuntos de validadores en dinámico.

A pesar de que estos métodos tienen un gran potencial, actualmente se encuentran principalmente en la etapa de investigación académica y no se han aplicado ampliamente en cadenas de bloques de nivel de producción. El protocolo de una plataforma de cadena de bloques combina un consenso basado en DAG y métodos sin consenso, con el objetivo de lograr lo mejor de ambos mundos: latencia de subsegundos y un rendimiento continuo de miles de transacciones por segundo. Al mismo tiempo, la plataforma también mantiene la capacidad de ejecutar contratos complejos sobre objetos compartidos, generar puntos de control y reconfigurar el conjunto de validadores a través de períodos.

Este nuevo protocolo adopta un enfoque único que combina las dos tecnologías mencionadas. Para garantizar la seguridad de las operaciones de activos de un único propietario, el sistema utiliza un protocolo de transmisión consistente entre los validadores, logrando una latencia por debajo del consenso. Para los contratos inteligentes complejos que se ejecutan sobre objetos compartidos, el sistema solo depende del procesamiento de consenso. Además, el protocolo también admite operaciones de mantenimiento de la red, como la definición de puntos de control y la reconfiguración de validadores. Esta estrategia innovadora proporciona una solución equilibrada al manejar transacciones en un entorno bizantino replicado.

En este protocolo, los usuarios que poseen la clave privada pueden crear y firmar transacciones para cambiar los objetos que poseen o mezclar objetos. Las transacciones se envían desde el nodo completo a cada nodo de validación, donde los nodos de validación realizan una serie de verificaciones de validez y seguridad, y después de firmar, se devuelven al cliente. El cliente recopila las respuestas de la mayoría de los nodos de validación para formar el certificado de transacción, momento en el cual la transacción se considera irreversible.

Una vez que se complete el ensamblaje de los certificados, se envían a todos los nodos de verificación, que revisan su validez y confirman la recepción. En caso de objetos exclusivos, los certificados de transacción pueden procesarse y ejecutarse de inmediato, sin necesidad de esperar al motor de consenso. Todos los certificados se reenvían al protocolo de consenso basado en DAG. El consenso finalmente produce el orden total de los certificados; los nodos de verificación revisan y ejecutan las transacciones que incluyen objetos compartidos, y los clientes pueden recopilar las respuestas de la mayoría de los nodos de verificación para ensamblar un certificado de efecto como prueba de liquidación de la transacción. A continuación, para cada envío de consenso se forman puntos de control, que se utilizan para impulsar el protocolo de reconfiguración.

Además del proceso principal de transacción, este protocolo también ofrece múltiples funciones para soportar una cadena de bloques de nivel de producción:

1. Implementar el protocolo de puntos de control, generar la historia causal de todas las transacciones del sistema, para auditorías completas y sincronización eficiente.

2. Soporta la reconfiguración al final de cada período, permitiendo cambios en el conjunto de validadores y su poder de voto, al mismo tiempo que asegura que todas las transacciones finales se incluyan en una época.

3. Al final de la era, desbloquear de forma segura los activos que han sido bloqueados erróneamente, minimizando el daño causado por la vulnerabilidad.

Este nuevo tipo de protocolo proporciona soporte para la gestión de grandes valores en la cadena de bloques, y el informe técnico completo detalla cómo funcionan los protocolos de seguridad y actividad, así como la prueba de seguridad de los participantes bizantinos parcialmente sincronizados dentro del modelo estándar de sistemas distribuidos.