Новий прорив у технології Блокчейн: баланс між високою пропускною спроможністю та низькою затримкою

Технологія Блокчейн з моменту появи Біткоїна досягла значного прогресу. З появою нових сценаріїв застосування, таких як ігри та NFT, галузь постійно досліджує способи підвищення ефективності технологій, особливо в обробці високих навантажень та реалізації миттєвих відповідей. Існуючі L1 Блокчейни стикаються з двома основними викликами: по-перше, досягнення високої пропускної здатності при збереженні низької затримки, по-друге, забезпечення довгострокової стабільності консенсусного протоколу. При вирішенні цих проблем також потрібно підтримувати децентралізацію через динамічну участь та повторну конфігурацію верифікаційних вузлів.

Одним із способів підвищення пропускної здатності є використання консенсусного протоколу на основі DAG. Такі протоколи дозволяють Блокчейн одночасно обробляти велику кількість транзакцій, що робить їх дуже зручними для ігор та NFT. Однак протоколи на основі DAG зазвичай призводять до затримки в кілька секунд, що є досить високою часовою вартістю для звичайних переказів або ігрових операцій.

З іншого боку, безконсенсусні протоколи демонструють величезний потенціал у зменшенні затримки та підвищенні масштабованості. Ці протоколи усувають потребу в консенсусі, дозволяючи швидку обробку транзакцій без необхідності загального сортування незалежних транзакцій, які обробляються паралельно. Однак вони обмежені лише одним класом обмежених простих Блокчейн-операцій, що обмежує складність реалізованих смарт-контрактів і ускладнює обробку динамічних змін набору валідаторів.

Хоча ці методи мають потенціал, наразі вони переважно залишаються на стадії академічних досліджень і ще не отримали широкого застосування в продуктивних Блокчейн-системах. Новий протокол, поєднуючи консенсус на основі DAG та безконсенсусні методи, досягає ідеального результату: затримка менше ніж за секунду та постійна пропускна спроможність у тисячі транзакцій на секунду. При цьому він також зберігає здатність виконувати складні контракти на спільних об'єктах, генерувати контрольні точки та переформатовувати набір валідаторів між періодами.

Цей новий протокол використовує унікальний підхід, поєднуючи вищезгадані дві технології. Для операцій з активами, що належать одному власнику (власним об'єктам), система використовує узгоджений протокол трансляції серед валідаторів, що забезпечує затримку нижчу за консенсус. А для складних смарт-контрактів, що працюють на спільних об'єктах, вона покладається лише на обробку консенсусу. Крім того, цей протокол підтримує операції з обслуговування мережі, такі як визначення контрольних точок та повторна конфігурація валідаторів. Обробляючи транзакції в реплікованому середовищі з байєсівським консенсусом, ця інноваційна стратегія забезпечує рішення, що поєднує ефективність і безпеку.

У цій новій системі користувачі створюють і підписують транзакції за допомогою приватного ключа, щоб змінити об'єкти, якими вони володіють, або спільні об'єкти. Транзакції проходять ряд перевірок на дійсність і безпеку через верифікаційні вузли, і повертають підписані транзакції клієнту. Клієнт збирає відповіді більшості верифікаційних вузлів для формування сертифіката транзакції, в цей момент транзакція вважається незворотною. Якщо транзакція стосується лише ексклюзивних об'єктів, її можна обробити і виконати негайно, без очікування консенсусного механізму. Усі сертифікати перенаправляються на основі протоколу консенсусу на базі DAG, що в кінцевому підсумку формує загальний порядок виходу сертифікатів. Верифікаційні вузли перевіряють і виконують транзакції, що містять спільні об'єкти, клієнти можуть збирати відповіді верифікаційних вузлів як доказ врегулювання транзакції.

Окрім основного процесу торгівлі, цей протокол також надає кілька функцій для підтримки виробничого рівня Блокчейн-операцій:

1. Реалізація протоколу контрольних точок, що генерує причинно-історичну інформацію про всі транзакції в системі, для повного аудиту та ефективної синхронізації.

2. Підтримка повторної конфігурації в кінці кожного періоду, що дозволяє змінювати склад валідаторів та їхні голосувальні права.

3. У кінці періоду безпечно "розблокувати" активи, заблоковані через помилки клієнта, мінімізуючи вплив потенційних вразливостей.

Цей новий протокол забезпечує надійну основу для управління великою вартістю в Блокчейн. Він надає доказ безпеки в стандартній моделі розподілених систем, здатний протистояти частково синхронним візантійським учасникам. З розвитком технології Блокчейн, такі інноваційні рішення можуть сприяти просуванню всієї галузі в напрямку більшої ефективності та безпеки.