A tecnologia Blockchain fez progressos significativos desde o nascimento do Bitcoin. Com o surgimento de novos cenários de aplicação, como jogos e NFTs, a indústria está ativamente explorando maneiras de aumentar a eficiência da tecnologia, especialmente no tratamento de altas cargas e na realização de latência em tempo real. Atualmente, as blockchains L1 enfrentam dois grandes desafios: primeiro, como alcançar alta taxa de transferência enquanto mantém baixa latência; segundo, garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Na resolução desses 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 um determinado projeto de blockchain. Este tipo de protocolo permite que a blockchain processe um grande número de transações simultaneamente, sendo muito adequado para cenários de aplicação como jogos e NFTs. No entanto, os protocolos baseados em DAG geralmente trazem alguns segundos de latência, o que representa um custo de tempo elevado para transferências comuns ou operações de jogos.
Por outro lado, protocolos sem consenso ( como FastPay ) demonstram um enorme potencial na redução da latência e na escalabilidade. Esses protocolos, ao eliminar a necessidade de consenso, permitem o processamento rápido de transações, sem a necessidade de ordenar globalmente transações independentes em processamento paralelo. No entanto, eles estão limitados a uma classe restrita de operações simples de blockchain, o que restringe as funcionalidades de contratos inteligentes que podem ser alcançadas, e a ajustagem dinâmica do conjunto de validadores pode enfrentar desafios.
Apesar de esses métodos terem potencial, atualmente ainda não foram aplicados em larga escala em blockchains de nível de produção, limitando-se à publicação em conferências acadêmicas. O protocolo utilizado por um determinado projeto de blockchain combina consenso baseado em DAG e métodos sem consenso, para alcançar as vantagens de ambos: latência em sub-segundos e um throughput contínuo de milhares de transações por segundo. O projeto não só completou essas duas tarefas, mas também manteve a capacidade de executar contratos complexos em objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo de períodos.
Este protocolo adota uma abordagem única, combinando as duas soluções mencionadas. Para garantir a segurança das operações do ativo de único proprietário (, ou seja, o objeto ), o sistema utiliza um protocolo de transmissão consistente entre os validadores, permitindo uma latência abaixo do consenso. Este protocolo depende apenas do consenso para processar contratos inteligentes complexos que operam sobre objetos compartilhados, ou seja, objetos que qualquer usuário pode modificar. Além disso, ele também suporta operações de manutenção da rede, como definição de pontos de verificação e reconfiguração de validadores. Ao lidar com transações em um ambiente bizantino replicado, essa estratégia inovadora oferece uma solução que combina as vantagens de ambas as partes.
Neste protocolo, os usuários que possuem a chave privada criam e assinam transações para alterar os objetos que possuem ou uma combinação de objetos que possuem e objetos compartilhados. As transações são enviadas para cada nó de validação ( geralmente através de um nó completo ), o nó de validação executa uma série de verificações de validade e segurança, assina-as e retorna a transação assinada ao cliente. O cliente coleta as respostas da grande maioria dos nós de validação para formar um certificado de transação, neste momento a transação pode ser considerada irreversível ( atingindo a finalização ).
Após a montagem do certificado, ele será enviado de volta a todos os nós de validação, que verificarão sua validade e confirmarão o recebimento ao cliente. Se a transação envolver apenas objetos exclusivos, o certificado da transação pode ser processado e executado imediatamente, sem precisar esperar pelo motor de consenso ( ou pelo caminho rápido direto ). Todos os certificados são encaminhados para o protocolo de consenso baseado em DAG. O consenso finalmente produz a ordem total dos certificados; os nós de validação verificam e executam aquelas transações que contêm objetos compartilhados, e o cliente pode coletar as respostas da grande maioria dos nós de validação, montá-las em um certificado de efeito e usá-lo como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, são formados pontos de verificação, que também são usados para impulsionar o protocolo de reconfiguração.
Além do fluxo principal de transações, o protocolo também oferece várias funcionalidades para suportar blockchain de nível de produção:
Implementar o protocolo de pontos de verificação após alcançar a determinância final, gerando a história causal de todas as transações no sistema. Isso é utilizado para auditoria completa, bem como para manter de forma eficiente a sincronização entre nós completos e nós de validação com latência.
Suporte para reconfiguração no final de cada época, momento em que o conjunto de validadores e seus direitos de voto podem mudar. Para garantir que todas as transações finais estejam incluídas em uma época, cada época precisa ser cuidadosamente encerrada e confirmada quanto à segurança final.
No final do período, desbloquear com segurança os ativos bloqueados erroneamente, minimizando os danos causados por possíveis vulnerabilidades de double spend do cliente.
Este protocolo fornece suporte para a gestão de grandes valores na blockchain. O relatório técnico completo descreve em detalhe o funcionamento dos protocolos de segurança e de atividade, bem como as provas de segurança relacionadas com participantes bizantinos parcialmente sincronizados no modelo padrão de sistemas distribuídos.
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Novo protocolo de Blockchain: Combinação de consenso DAG e métodos sem consenso para alcançar alta taxa de transferência e baixa latência.
A tecnologia Blockchain fez progressos significativos desde o nascimento do Bitcoin. Com o surgimento de novos cenários de aplicação, como jogos e NFTs, a indústria está ativamente explorando maneiras de aumentar a eficiência da tecnologia, especialmente no tratamento de altas cargas e na realização de latência em tempo real. Atualmente, as blockchains L1 enfrentam dois grandes desafios: primeiro, como alcançar alta taxa de transferência enquanto mantém baixa latência; segundo, garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Na resolução desses 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 um determinado projeto de blockchain. Este tipo de protocolo permite que a blockchain processe um grande número de transações simultaneamente, sendo muito adequado para cenários de aplicação como jogos e NFTs. No entanto, os protocolos baseados em DAG geralmente trazem alguns segundos de latência, o que representa um custo de tempo elevado para transferências comuns ou operações de jogos.
Por outro lado, protocolos sem consenso ( como FastPay ) demonstram um enorme potencial na redução da latência e na escalabilidade. Esses protocolos, ao eliminar a necessidade de consenso, permitem o processamento rápido de transações, sem a necessidade de ordenar globalmente transações independentes em processamento paralelo. No entanto, eles estão limitados a uma classe restrita de operações simples de blockchain, o que restringe as funcionalidades de contratos inteligentes que podem ser alcançadas, e a ajustagem dinâmica do conjunto de validadores pode enfrentar desafios.
Apesar de esses métodos terem potencial, atualmente ainda não foram aplicados em larga escala em blockchains de nível de produção, limitando-se à publicação em conferências acadêmicas. O protocolo utilizado por um determinado projeto de blockchain combina consenso baseado em DAG e métodos sem consenso, para alcançar as vantagens de ambos: latência em sub-segundos e um throughput contínuo de milhares de transações por segundo. O projeto não só completou essas duas tarefas, mas também manteve a capacidade de executar contratos complexos em objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo de períodos.
Este protocolo adota uma abordagem única, combinando as duas soluções mencionadas. Para garantir a segurança das operações do ativo de único proprietário (, ou seja, o objeto ), o sistema utiliza um protocolo de transmissão consistente entre os validadores, permitindo uma latência abaixo do consenso. Este protocolo depende apenas do consenso para processar contratos inteligentes complexos que operam sobre objetos compartilhados, ou seja, objetos que qualquer usuário pode modificar. Além disso, ele também suporta operações de manutenção da rede, como definição de pontos de verificação e reconfiguração de validadores. Ao lidar com transações em um ambiente bizantino replicado, essa estratégia inovadora oferece uma solução que combina as vantagens de ambas as partes.
Neste protocolo, os usuários que possuem a chave privada criam e assinam transações para alterar os objetos que possuem ou uma combinação de objetos que possuem e objetos compartilhados. As transações são enviadas para cada nó de validação ( geralmente através de um nó completo ), o nó de validação executa uma série de verificações de validade e segurança, assina-as e retorna a transação assinada ao cliente. O cliente coleta as respostas da grande maioria dos nós de validação para formar um certificado de transação, neste momento a transação pode ser considerada irreversível ( atingindo a finalização ).
Após a montagem do certificado, ele será enviado de volta a todos os nós de validação, que verificarão sua validade e confirmarão o recebimento ao cliente. Se a transação envolver apenas objetos exclusivos, o certificado da transação pode ser processado e executado imediatamente, sem precisar esperar pelo motor de consenso ( ou pelo caminho rápido direto ). Todos os certificados são encaminhados para o protocolo de consenso baseado em DAG. O consenso finalmente produz a ordem total dos certificados; os nós de validação verificam e executam aquelas transações que contêm objetos compartilhados, e o cliente pode coletar as respostas da grande maioria dos nós de validação, montá-las em um certificado de efeito e usá-lo como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, são formados pontos de verificação, que também são usados para impulsionar o protocolo de reconfiguração.
Além do fluxo principal de transações, o protocolo também oferece várias funcionalidades para suportar blockchain de nível de produção:
Implementar o protocolo de pontos de verificação após alcançar a determinância final, gerando a história causal de todas as transações no sistema. Isso é utilizado para auditoria completa, bem como para manter de forma eficiente a sincronização entre nós completos e nós de validação com latência.
Suporte para reconfiguração no final de cada época, momento em que o conjunto de validadores e seus direitos de voto podem mudar. Para garantir que todas as transações finais estejam incluídas em uma época, cada época precisa ser cuidadosamente encerrada e confirmada quanto à segurança final.
No final do período, desbloquear com segurança os ativos bloqueados erroneamente, minimizando os danos causados por possíveis vulnerabilidades de double spend do cliente.
Este protocolo fornece suporte para a gestão de grandes valores na blockchain. O relatório técnico completo descreve em detalhe o funcionamento dos protocolos de segurança e de atividade, bem como as provas de segurança relacionadas com participantes bizantinos parcialmente sincronizados no modelo padrão de sistemas distribuídos.