Nouveau protocole Blockchain : combinaison de DAG et sans Consensus pour réaliser un haut débit et une faible latence

La technologie Blockchain a fait des progrès significatifs depuis l'émergence du Bitcoin. Avec l'essor de nouvelles applications telles que les jeux et les NFT, l'industrie cherche activement des moyens d'améliorer l'efficacité technique, en particulier en ce qui concerne le traitement à forte charge et la latence en temps réel. Actuellement, les blockchains L1 font face à deux grands défis : d'une part, comment atteindre un haut débit tout en maintenant une faible latence, et d'autre part, comment garantir la stabilité à long terme du protocole de consensus. Lors de la résolution de ces problèmes, il est également nécessaire de maintenir la décentralisation par la participation dynamique et la reconfiguration des nœuds de validation.

Une méthode pour augmenter le débit est d'adopter un protocole de consensus basé sur le DAG, comme celui utilisé par certaines plateformes de Blockchain, narwhale / Bullshark. Ce type de protocole permet à la Blockchain de traiter simultanément un grand nombre de transactions, ce qui est particulièrement adapté aux applications telles que les jeux et les NFT. Cependant, les protocoles basés sur le DAG entraînent généralement quelques secondes de latence, ce qui peut être coûteux pour les transferts ordinaires ou les opérations de jeu.

D'autre part, les protocoles sans consensus (comme FastPay) montrent un grand potentiel pour réduire la latence et améliorer l'évolutivité. Ces protocoles permettent un traitement rapide des transactions en éliminant le besoin de consensus, sans avoir à trier globalement les transactions indépendantes traitées en parallèle. Cependant, ils ne s'appliquent qu'à un nombre limité d'opérations simples sur la blockchain, ce qui limite la complexité des contrats intelligents réalisables, et peuvent rencontrer des défis lors du traitement de la reconfiguration dynamique du groupe de validateurs.

Bien que ces méthodes aient un potentiel énorme, elles en sont actuellement principalement au stade de la recherche académique et n'ont pas encore été largement appliquées dans des blockchains de niveau production. Le protocole d'une plateforme blockchain combine un consensus basé sur le DAG et des méthodes sans consensus, visant à réaliser le meilleur des deux mondes : une latence sous-seconde et un débit soutenu de milliers de transactions par seconde. En même temps, cette plateforme maintient la capacité d'exécuter des contrats complexes sur des objets partagés, de générer des points de contrôle et de reconfigurer des ensembles de validateurs sur plusieurs périodes.

Ce nouveau protocole adopte une approche unique qui combine les deux technologies mentionnées ci-dessus. Pour garantir la sécurité des opérations d'actifs d'un seul propriétaire, le système utilise un protocole de diffusion cohérent entre les validateurs, permettant d'atteindre une latence inférieure au consensus. Pour les contrats intelligents complexes exécutés sur des objets partagés, le système s'appuie uniquement sur le traitement par consensus. De plus, ce protocole prend en charge les opérations de maintenance du réseau, telles que la définition de points de contrôle et la reconfiguration des validateurs. Cette stratégie innovante offre une solution équilibrée lors du traitement des transactions dans un environnement byzantin répliqué.

Dans ce protocole, les utilisateurs disposant de la clé privée peuvent créer et signer des transactions pour modifier les objets qu'ils possèdent ou mélanger des objets. Les transactions sont envoyées par des nœuds complets à chaque nœud de validation, qui effectue une série de vérifications de validité et de sécurité, puis renvoie la signature au client. Le client recueille les réponses de la majorité des nœuds de validation pour former un certificat de transaction, à ce moment, la transaction est considérée comme irréversible.

Une fois le certificat assemblé, il est envoyé à tous les nœuds de validation, qui vérifient sa validité et confirment sa réception. En cas d'objets exclusifs, le certificat de transaction peut être traité et exécuté immédiatement, sans attendre le moteur de consensus. Tous les certificats sont transmis au protocole de consensus basé sur le DAG. Le consensus produit finalement l'ordre total des certificats ; les nœuds de validation vérifient et exécutent les transactions contenant des objets partagés, et le client peut collecter les réponses de la majorité des nœuds de validation pour assembler un certificat d'effet en tant que preuve de règlement de transaction. Par la suite, un point de contrôle est formé pour chaque soumission de consensus, afin d'alimenter le protocole de reconfiguration.

En plus du processus de transaction principal, ce protocole offre plusieurs fonctionnalités pour soutenir les blockchains de niveau production :

1. Mettre en œuvre le protocole de point de contrôle, générer l'historique causal de toutes les transactions du système, pour un audit complet et une synchronisation efficace.

2. Soutenir la reconfiguration à la fin de chaque période, permettant des changements dans l'ensemble des validateurs et leurs droits de vote, tout en s'assurant que toutes les transactions finales sont incluses dans un âge.

3. À la fin de l'ère, "déverrouiller" en toute sécurité les actifs bloqués par erreur pour minimiser les dommages causés par la vulnérabilité.

Ce nouveau protocole soutient la gestion d'une grande valeur sur la Blockchain, et le rapport technique complet décrit en détail le fonctionnement des protocoles de sécurité et d'activité, ainsi que la preuve de sécurité des participants byzantins partiellement synchronisés dans le modèle standard des systèmes distribués.