Giao thức Blockchain mới: kết hợp DAG và không có nhận thức chung để đạt được thông lượng cao và trễ thấp

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 tích cực tìm kiếm các phương pháp nâng cao hiệu quả công nghệ, đặc biệt là trong việc xử lý tải cao và độ trễ thời gian thực. Hiện tại, các blockchain L1 đang đối mặt với hai thách thức lớn: một là làm thế nào để đạt được thông lượng cao trong khi vẫn duy trì độ trễ thấp, hai là làm thế nào để đảm bảo tính ổn định lâu dài của giao thức nhận thức chung. Trong việc giải quyết những vấn đề này, cần duy trì tính phi tập trung thông qua sự tham gia động và cấu hình lại của các nút xác thực.

Một phương pháp để tăng thông lượng là sử dụng giao thức nhận thức chung dựa trên DAG, như narwhale / Bullshark mà một nền tảng Blockchain nào đó sử dụng. Các giao thức này cho phép Blockchain xử lý một lượng lớn giao dịch đồng thời, rất phù hợp cho các tình huống ứng dụng như trò chơi và NFT. Tuy nhiên, các giao thức dựa trên DAG thường mang lại độ trễ vài giây, chi phí cao cho các giao dịch chuyển tiền thông thường hoặc thao tác trong trò chơi.

Mặt khác, các giao thức không có sự nhận thức chung (như FastPay) thể hiện tiềm năng lớn trong việc giảm trễ và khả năng mở rộng. Những giao thức này cho phép xử lý giao dịch nhanh chóng bằng cách loại bỏ nhu cầu nhận thức chung, mà không cần sắp xếp toàn cầu cho các giao dịch độc lập được xử lý song song. Tuy nhiên, chúng chỉ phù hợp với một số thao tác blockchain đơn giản có giới hạn, hạn chế độ phức tạp của các hợp đồng thông minh có thể thực hiện, và có thể gặp khó khăn khi xử lý việc cấu hình lại tập xác thực thay đổi động.

Mặc dù những phương pháp này có tiềm năng lớn, nhưng hiện tại chủ yếu vẫn dừng lại ở giai đoạn nghiên cứu học thuật và chưa được áp dụng rộng rãi trong các blockchain cấp sản xuất. Giao thức của một nền tảng blockchain nào đó kết hợp giữa nhận thức chung dựa trên DAG và phương pháp không có nhận thức chung, nhằm đạt được sự hoàn hảo: độ trễ dưới một giây và thông lượng liên tục hàng nghìn giao dịch mỗi giây. Đồng thời, nền tảng này cũng 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 xác thực viên qua các thời kỳ.

Giao thức mới này áp dụng một phương pháp độc đáo, kết hợp hai công nghệ nêu trên. Để đảm bảo an toàn cho việc vận hành tài sản của chủ sở hữu duy nhất, hệ thống sử dụng một giao thức phát sóng nhất quán giữa các nút, đạt được độ trễ thấp hơn so với nhận thức chung. Đối với các hợp đồng thông minh phức tạp chạy trên các đối tượng chia sẻ, hệ thống chỉ dựa vào việc xử lý nhận thức chung. Ngoài ra, giao thức này còn hỗ trợ các hoạt động bảo trì mạng, như định nghĩa điểm kiểm tra và cấu hình lại các nút. Chiến lược đổi mới này cung cấp một giải pháp cân bằng khi xử lý giao dịch trong môi trường Byzantine sao chép.

Trong giao thức này, người dùng sở hữu khóa riêng có thể tạo và ký giao dịch để thay đổi các đối tượng họ sở hữu hoặc trộn các đối tượng. Giao dịch được gửi qua nút toàn phần đến từng nút xác thực, các nút xác thực thực hiện một loạt các kiểm tra tính hợp lệ và an toàn, sau khi ký sẽ trả lại cho khách hàng. Khách hàng thu thập phản hồi của đa số các nút xác thực để hình thành chứng nhận giao dịch, vào thời điểm này giao dịch được coi là không thể đảo ngược.

Sau khi chứng chỉ được lắp ráp hoàn thành, nó sẽ được gửi trở lại tất cả các nút xác thực, các nút xác thực sẽ kiểm tra tính hợp lệ của nó và xác nhận việc nhận. Nếu liên quan đến đối tượng độc quyền, chứng chỉ giao dịch có thể được xử lý ngay lập tức mà không cần chờ đợi nhận thức chung. Tất cả các chứng chỉ sẽ được chuyển tiếp đến giao thức nhận thức chung dựa trên DAG. Nhận thức cuối cùng xuất ra thứ tự tổng thể của các chứng chỉ; các nút xác thực kiểm tra và thực hiện 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 bằng chứng thanh toán giao dịch. Sau đó, cho mỗi lần gửi nhận thức, hình thành các điểm kiểm tra để điều khiển giao thức tái cấu hình.

Ngoài quy trình giao dịch chính, giao thức này còn cung cấp nhiều chức năng hỗ trợ cho Blockchain sản xuất.

1. Triển khai giao thức kiểm tra điểm, tạo ra lịch sử nguyên nhân của tất cả các giao dịch trong hệ thống, dùng để kiểm toán đầy đủ và đồng bộ hiệu quả.

2. Hỗ trợ việc tái cấu hình vào cuối mỗi giai đoạn, cho phép thay đổi bộ xác thực và quyền biểu quyết của họ, đồng thời đảm bảo rằng tất cả các giao dịch cuối cùng đều nằm trong một kỷ nguyên.

3. Vào cuối kỷ nguyên, an toàn "mở khóa" tài sản bị khóa sai, giảm thiểu thiệt hại do lỗ hổng gây ra.

Giao thức mới này hỗ trợ quản lý một lượng lớn giá trị trong Blockchain, báo cáo kỹ thuật đầy đủ chi tiết cách thức hoạt động của giao thức bảo mật và tính hoạt động, cũng như chứng minh an toàn cho các người tham gia Byzantine đồng bộ một phần trong mô hình hệ thống phân phối tiêu chuẩn.