新型區塊鏈協議突破性創新：兼顧高吞吐量和低延遲

區塊鏈技術自比特幣問世以來已經取得了巨大進步。隨着遊戲和NFT等新應用場景的出現，區塊鏈社區不斷探索如何提高技術效率，特別是在處理高負載和實現實時延遲方面。L1區塊鏈面臨兩大挑戰:一是在保持低延遲的同時實現高吞吐量,二是確保共識協議長期穩定。在解決這些問題時,還需通過驗證節點的動態參與和重新配置來維持去中心化。

實現高吞吐量的一種方法是採用基於DAG的共識協議。這類協議使區塊鏈能夠同時處理大量交易,非常適合遊戲和NFT等應用場景。但基於DAG的協議會導致幾秒鍾的延遲,對普通轉帳或遊戲操作來說時間成本較高。

另一方面,無共識協議在降低延遲和提升擴展性方面展現出巨大潛力。這些協議無需共識,允許快速處理交易,無需對並行處理的獨立交易進行排序。但它們僅限於一類受限的簡單區塊鏈操作,限制了可實現的智能合約功能,且重新配置動態變化的驗證者集可能具有挑戰性。

盡管這些方法具有潛力,但目前都沒有用於生產級區塊鏈,僅在學術會議上發表,未被區塊鏈社區廣泛採用。某區塊鏈網路的支持協議結合了基於DAG的共識和無共識方法,實現了兩全其美:亞秒級延遲和每秒數千筆交易的持續吞吐量。該網路完成了這兩個任務,同時保持了在共享對象上表達復雜合約、生成檢查點以及跨時期重新配置驗證者集的能力。

該協議採取了獨特的方法,結合了上述兩種方案。爲確保單個所有者資產(擁有的對象)操作的安全性,系統在驗證者之間採用一致的廣播協議,實現低於共識的延遲。該協議僅依靠共識處理共享對象上的復雜智能合約,即任何用戶都可以改變的對象。它還支持網路維護操作,如定義檢查點和重新配置驗證器。在復制的拜佔庭環境中處理交易時,這種新穎策略提供了兼顧效率和安全性的方法。

在該協議中,擁有私鑰的用戶創建並簽署交易,以改變他們擁有的對象,或擁有對象和共享對象的組合。交易被發送到每個驗證節點,節點執行一系列有效性和安全性檢查,對其籤名,並將已籤名的交易返回給客戶端。客戶端收集大多數驗證節點的響應形成交易證書,此時交易被認爲是不可逆的。

證書組裝完成後發送回所有驗證節點,節點檢查其有效性並確認收到。如涉及獨佔對象,交易證書可立即處理執行,無需等待共識引擎。所有證書都轉發到基於DAG的共識協議。共識最終輸出證書的總順序;驗證節點檢查並執行包含共享對象的交易,客戶可收集大多數驗證節點的響應,組裝成效果證書,作爲交易結算的證明。隨後爲每個共識提交形成檢查點,用於驅動重新配置協議。

除主要交易流程外,該協議還提供多項設施支持生產級區塊鏈:實施檢查點協議,產生系統中所有交易的因果歷史;支持每個時期結束時的重新配置;在時期結束時安全"解鎖"錯誤鎖定的資產,將漏洞損害降至最低。

該協議支持一個爲用戶管理大量價值的區塊鏈。完整的技術報告提供了更多關於安全和活性協議運行的詳細信息,以及它們在標準分布式系統模型中與部分同步的拜佔庭參與者的安全性證明。