区块链技术的新突破：高吞吐量与低延迟的平衡之道

区块链技术自比特币诞生以来已经取得了显著进展。随着游戏和NFT等新应用场景的出现，业界不断探索提高技术效率的方法，特别是在处理高负载和实现实时响应方面。现有的L1区块链面临两大主要挑战：一是在保持低延迟的同时实现高吞吐量，二是确保共识协议的长期稳定性。在解决这些问题时，还需要通过验证节点的动态参与和重新配置来维持去中心化。

提高吞吐量的一种方法是采用基于DAG的共识协议。这类协议使区块链能够同时处理大量交易，非常适合游戏和NFT等应用场景。然而，基于DAG的协议通常会导致几秒钟的延迟，对于普通转账或游戏操作来说时间成本较高。

另一方面，无共识协议在减少延迟和提高可扩展性方面展现出巨大潜力。这些协议消除了对共识的需求，允许快速处理交易，无需对并行处理的独立交易进行总排序。但是，它们仅限于一类受限的简单区块链操作，限制了可实现的智能合约复杂度，并且难以处理验证者集的动态变化。

尽管这些方法具有潜力，但目前它们主要停留在学术研究阶段，尚未在生产级区块链中广泛应用。一种新的协议通过结合基于DAG的共识和无共识方法，实现了两全其美：亚秒级延迟和每秒数千笔交易的持续吞吐量。同时，它还保持了在共享对象上执行复杂合约、生成检查点以及跨时期重新配置验证者集的能力。

这种新协议采用了一种独特的方法，将上述两种技术结合起来。对于单个所有者拥有的资产（拥有的对象）操作，系统在验证者之间采用了一致的广播协议，实现低于共识的延迟。而对于共享对象上运行的复杂智能合约，则仅依靠共识处理。此外，该协议还支持网络维护操作，如定义检查点和重新配置验证器。在复制的拜占庭环境中处理交易时，这种创新策略提供了兼顾效率和安全性的解决方案。

在这个新系统中，用户通过私钥创建并签署交易，以改变他们拥有的对象或共享对象。交易经由验证节点进行一系列有效性和安全性检查，并返回签名后的交易给客户端。客户端收集大多数验证节点的响应形成交易证书，此时交易被视为不可逆。如果交易只涉及独占对象，可以立即处理和执行，无需等待共识引擎。所有证书都会转发到基于DAG的共识协议，最终输出证书的总顺序。验证节点检查并执行包含共享对象的交易，客户可以收集验证节点的响应作为交易结算的证明。

除了主要交易流程，该协议还提供了多项功能支持生产级区块链运营：

1. 实施检查点协议，生成系统中所有交易的因果历史，用于完整审计和高效同步。

2. 支持每个时期结束时的重新配置，允许验证者集及其投票权变化。

3. 在时期结束时安全"解锁"因客户端错误而锁定的资产，最小化潜在漏洞的影响。

这种新型协议为用户管理大量价值的区块链提供了坚实基础。它在标准分布式系统模型中提供了安全性证明，能够应对部分同步的拜占庭参与者。随着区块链技术的不断发展，这类创新方案有望推动整个行业向更高效、更安全的方向迈进。