Novo protocolo de Blockchain: combina DAG e sem Consenso para alcançar alta taxa de transferência e baixa latência

A tecnologia Blockchain tem avançado significativamente desde o lançamento do Bitcoin. Com o surgimento de novas aplicações, como jogos e NFTs, a indústria está ativamente buscando maneiras de melhorar a eficiência tecnológica, especialmente em termos de processamento de alta carga e latência em tempo real. Atualmente, as blockchains L1 enfrentam dois grandes desafios: primeiro, como alcançar uma alta taxa de transferência mantendo uma baixa latência; e segundo, como garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Ao resolver esses problemas, também é necessário manter a descentralização através da participação dinâmica e reconfiguração dos nós de validação.

Uma forma de aumentar a taxa de transferência é adotar um protocolo de consenso baseado em DAG, como o narwhale / Bullshark utilizado por uma plataforma de blockchain. Esses protocolos permitem que a blockchain processe um grande número de transações simultaneamente, sendo muito adequados para cenários de aplicação como jogos e NFT. No entanto, os protocolos baseados em DAG costumam trazer alguns segundos de latência, o que pode resultar em custos elevados para transferências comuns ou operações de jogos.

Por outro lado, protocolos sem consenso (como o FastPay) mostram um grande potencial na redução da latência e na escalabilidade. Esses protocolos permitem o processamento rápido de transações ao eliminar a necessidade de consenso, sem a necessidade de ordenação global de transações independentes processadas em paralelo. No entanto, eles são adequados apenas para operações simples de blockchain limitadas, restringindo a complexidade dos contratos inteligentes que podem ser implementados, e podem enfrentar desafios ao lidar com a reconfiguração dinâmica de conjuntos de validadores.

Embora esses métodos tenham um grande potencial, atualmente permanecem principalmente em fase de pesquisa acadêmica e ainda não foram amplamente aplicados em blockchains de nível de produção. O protocolo de uma determinada plataforma de blockchain combina consenso baseado em DAG e métodos sem consenso, visando alcançar o melhor dos dois mundos: latência de subsegundo e um throughput contínuo de milhares de transações por segundo. Ao mesmo tempo, a plataforma também mantém a capacidade de executar contratos complexos em objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo dos períodos.

Este novo protocolo adota uma abordagem única, combinando as duas tecnologias mencionadas. Para garantir a segurança das operações de ativos de um único proprietário, o sistema utiliza um protocolo de transmissão consistente entre os validadores, alcançando uma latência inferior ao consenso. Para contratos inteligentes complexos que operam em objetos compartilhados, o sistema depende apenas do processamento de consenso. Além disso, o protocolo também suporta operações de manutenção da rede, como a definição de pontos de verificação e a reconfiguração de validadores. Esta estratégia inovadora oferece uma solução equilibrada ao lidar com transações em um ambiente bizantino replicado.

Neste protocolo, os utilizadores que possuem a chave privada podem criar e assinar transações para alterar os objetos que possuem ou misturar objetos. As transações são enviadas a cada nó de validação através de nós completos, que realizam uma série de verificações de validade e segurança, e após a assinatura, retornam ao cliente. O cliente recolhe as respostas da maioria dos nós de validação para formar um certificado de transação, momento em que a transação é considerada irreversível.

Após a montagem do certificado, este é enviado de volta a todos os nós de validação, que verificam sua validade e confirmam o recebimento. Se envolver objetos exclusivos, o certificado de transação pode ser processado e executado imediatamente, sem precisar aguardar o motor de consenso. 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 as transações que contêm objetos compartilhados, e os clientes podem coletar as respostas da maioria dos nós de validação, montando um certificado de efeito como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, são formados pontos de verificação, que servem para impulsionar o protocolo de reconfiguração.

Além do processo principal de negociação, este protocolo também oferece várias funcionalidades para suportar blockchains de nível de produção:

1. Implementar o protocolo de verificação de pontos, gerar a história causal de todas as transações do sistema, para auditoria completa e sincronização eficiente.

2. Suporte para reconfiguração ao final de cada período, permitindo mudanças no conjunto de validadores e seus direitos de voto, enquanto garante que todas as transações finais estejam incluídas em um épico.

3. No final da era, "desbloquear" com segurança os ativos que foram bloqueados erroneamente, minimizando os danos causados pela vulnerabilidade.

Este novo protocolo oferece suporte à gestão de grandes valores na Blockchain, e o relatório técnico completo descreve detalhadamente o funcionamento dos protocolos de segurança e atividade, bem como a prova de segurança dos participantes bizantinos parcialmente sincronizados no modelo padrão de sistemas distribuídos.