Новий блокчейн-протокол: поєднання DAG та відсутності консенсусу для досягнення високої пропускної здатності та низької затримки

Технологія блокчейн досягла значного прогресу з моменту появи Біткойну. З появою нових застосунків, таких як ігри та NFT, галузь активно шукає способи підвищення ефективності технологій, особливо в питаннях обробки з високим навантаженням і затримки в реальному часі. На даний момент L1 блокчейн стикається з двома основними викликами: по-перше, як досягти високої пропускної здатності, зберігаючи при цьому низьку затримку, по-друге, як забезпечити довгострокову стабільність протоколу консенсусу. Під час вирішення цих проблем також необхідно підтримувати децентралізацію за допомогою динамічної участі та повторної конфігурації верифікаційних нод.

Одним із способів підвищення пропускної здатності є використання протоколу консенсусу на основі DAG, як, наприклад, на деякій платформі Блокчейн, що використовує narwhale / Bullshark. Ці протоколи дозволяють Блокчейн одночасно обробляти велику кількість транзакцій, що робить їх дуже підходящими для ігор та NFT. Однак протоколи на основі DAG зазвичай призводять до затримки в кілька секунд, що робить їх вартісними для звичайних переказів або ігрових операцій.

З іншого боку, безконсенсусні протоколи (такі як FastPay) демонструють величезний потенціал у зниженні затримки та масштабованості. Ці протоколи дозволяють швидко обробляти транзакції, усуваючи вимогу консенсусу, без необхідності глобального сортування незалежних транзакцій, що обробляються паралельно. Проте вони підходять лише для обмеженої кількості простих блокчейн-операцій, що обмежує складність реалізованих смарт-контрактів, і можуть стикатися з викликами при обробці динамічно змінюваних конфігурацій набору валідаторів.

Хоча ці методи мають великий потенціал, наразі вони головним чином залишаються на етапі академічних досліджень і не були широко впроваджені в виробничих Блокчейн. Протокол одного з Блокчейн платформ поєднує консенсус на основі DAG і безконсенсусні методи, прагнучи досягти двох цілей: затримки в підсекунди та постійної пропускної спроможності в тисячі транзакцій на секунду. У той же час ця платформа також зберігає можливість виконання складних контрактів на спільних об'єктах, генерації контрольних точок та переконфігурації набору валідаторів через періоди.

Цей новий протокол використовує унікальний підхід, поєднуючи вищезазначені дві технології. Щоб забезпечити безпеку операцій з активами єдиного власника, система використовує узгоджений протокол трансляції між валідаторами, досягаючи затримки нижче рівня консенсусу. Для складних смарт-контрактів, що виконуються на спільних об'єктах, система покладається лише на обробку консенсусу. Крім того, протокол підтримує операції з обслуговування мережі, такі як визначення контрольних точок і повторна конфігурація валідаторів. Ця інноваційна стратегія забезпечує збалансоване рішення при обробці транзакцій у середовищі реплікованого візантійського консенсусу.

У цьому протоколі користувачі, які мають приватний ключ, можуть створювати та підписувати транзакції, щоб змінити об'єкти, що ними володіють, або змішувати об'єкти. Транзакції відправляються через повні ноди до кожної валідаційної ноди, валідаційні ноди проводять ряд перевірок на дійсність та безпечність, підписують і повертають назад клієнту. Клієнт збирає відповіді більшості валідаційних нод, формуючи сертифікат транзакції, у цей момент транзакція вважається незворотною.

Після завершення складання сертифікатів вони надсилаються всім валідаційним вузлам, які перевіряють їхню дійсність та підтверджують отримання. Якщо йдеться про об'єкти, що підлягають виключному праву, торгові сертифікати можуть бути негайно оброблені та виконані без очікування двигуна консенсусу. Усі сертифікати пересилаються до протоколу консенсусу на основі DAG. Консенсус остаточно виводить загальний порядок сертифікатів; валідаційні вузли перевіряють та виконують угоди, що містять спільні об'єкти, клієнт може зібрати відповіді більшості валідаційних вузлів, зібрати їх у сертифікат ефективності як доказ розрахунку угоди. Далі для кожного подання консенсусу формуються контрольні точки для керування протоколом повторної конфігурації.

Окрім основного процесу交易, цей протокол також пропонує кілька функцій для підтримки продукційного рівня Блокчейн:

1. Впровадження протоколу контрольних точок для створення причинно-наслідкової історії всіх транзакцій системи для повного аудиту та ефективної синхронізації.

2. Підтримка перенастройки в кінці кожного періоду, що дозволяє змінювати склад валідаційної групи та їх голосувальні права, при цьому забезпечуючи, щоб усі остаточні транзакції були включені в один епоху.

3. У кінці епохи безпечно "розблокувати" помилково заблоковані активи, щоб звести до мінімуму шкоду, завдану вразливістю.

Цей новий протокол підтримує управління великими обсягами вартості в Блокчейн, а також повний технічний звіт детально описує, як працюють протоколи безпеки та активності, а також докази безпеки частково синхронізованих візантійських учасників у стандартній моделі розподіленої системи.