Multicoin: Phân tích chuyên sâu về ý nghĩa của sự tách biệt thời gian và trạng thái

Tiêu đề gốc: "Multicoin: Bắt đầu từ Đồng thuận Nakamoto và Tendermint, hiểu ý nghĩa của sự tách biệt giữa thời gian và trạng thái"

Tác giả gốc: Ryan Gentry, Nhà phân tích kỹ thuật tại Multicoin Capital

Bản tổng hợp gốc:Lianwen June Chan

Nhiều điện thoại thông minh sẽ ra mắt trong năm tới hoặc hai nền tảng Hợp đồng như Ethereum 2.0, Polkadot, Dfinity, Near Protocol, Algorand, Kadena, Spacemesh và Solana. Mỗi đội đang theo đuổi một chiến lược mở rộng quy mô riêng.

Tuy nhiên, hầu hết trong số này Không có phương pháp nào giải quyết được vấn đề cơ bản của hệ thống máy tính phân tán trong môi trường Byzantine: vấn đề đồng hồ. Để đạt được sự đồng thuận, ít nhất 51% số máy trong mạng phải thực hiện cùng một giao dịch vào cùng một thời điểm và theo cùng một thứ tự. Để đạt được điều này, các máy cần phải thống nhất về đồng hồ toàn cầu.

"Vấn đề về đồng hồ" đề cập đến vấn đề mà nhiều người không biết tin cậy Thử thách đối với máy móc trong việc đồng ý về đồng hồ toàn cầu trong bối cảnh Byzantine. Khi mọi người đồng ý về đồng hồ toàn cầu, việc đặt hàng giao dịch trở nên đơn giản hơn nhiều vì mỗi giao dịch được gán một dấu thời gian sử dụng cùng một đồng hồ toàn cầu.

Trước kỷ nguyên mã hóa hiện đại Các vấn đề về xung nhịp đã xuất hiện ở các mạng quy mô lớn khác, đặc biệt là trong lĩnh vực truyền thông không dây. Tháp điện thoại di động phải hỗ trợ hàng ngàn điện thoại di động cùng một lúc. Vì không có đủ băng thông để mỗi điện thoại truyền trên tần số không dây riêng nên ngành viễn thông cần sử dụng "công nghệ đa truy cập" để nhồi nhét nhiều cuộc gọi điện thoại trên cùng một tần số.

Đa truy cập phân chia mã ( CDMA) được phát minh trong Thế chiến thứ hai. Để giải quyết vấn đề xung nhịp, CDMA yêu cầu mỗi điện thoại phải mã hóa dữ liệu bằng một khóa duy nhất và giống như các điện thoại khác, truyền dữ liệu đồng thời trên nhiều tần số, dựa vào các tháp để chia tín hiệu kết hợp thành các cuộc gọi riêng. Hiệu quả của chế độ này chỉ được cải thiện khi độ phức tạp của chế độ mã hóa tăng lên. Những cải tiến như vậy trước đây diễn ra chậm và ổn định đối với các mạng có sẵn rộng rãi và phải hỗ trợ các thiết bị đầu cuối rẻ tiền.

Kể từ khi 2G ra đời Mạng di động Kể từ đó, đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) đã trở thành giải pháp tiêu chuẩn cho các vấn đề về xung nhịp, cho phép các công ty viễn thông đạt được hiệu quả nhanh hơn.

Tháp truyền được chỉ định TDMA, Chia mỗi tần số vô tuyến thành các khe thời gian và ấn định các khe thời gian này cho mỗi cuộc gọi điện thoại. Bằng cách này, các tháp di động cung cấp đồng hồ có sẵn trên toàn cầu cho mạng. Điều này cải thiện đáng kể khả năng mở rộng băng thông hạn chế, cho phép mỗi tần số hỗ trợ nhiều kênh dữ liệu đồng thời và giảm nhiễu từ nhiều điện thoại phát sóng đồng thời trên cùng một tần số.

Trong bài viết này, tôi sẽ khám phá cách các blockchain khác nhau xử lý thời gian các vấn đề trong cài đặt Byzantine.

Kết luận của tôi là, các chuỗi khối xây dựng đồng hồ hiệu quả nhất sẽ phân tách thành công thời gian và trạng thái, đồng thời có thể mở rộng quy mô để hỗ trợ thông lượng của hàng triệu người dùng một cách an toàn và phi tập trung.

Đồng thuận Decenter và Đồng hồ

Cơ sở dữ liệu Spanner của Google là một trong những cơ sở dữ liệu phân tán có hiệu suất toàn cầu tốt nhất, với 18 phiên bản và tất cả quá trình xử lý giao dịch đều đồng bộ. Nó hỗ trợ hơn 50.000 giao dịch mỗi giây (TPS) với thời gian hoàn thành (TTF) dưới 1 giây. Spanner tận dụng thuật toán đồng thuận Paxos, được phát hành lần đầu tiên vào năm 1989. Spanner là cơ sở dữ liệu được cấp phép và đáng tin cậy. Thuật toán Paxos cho phép Spanner vẫn đạt được tiến bộ trong tình trạng mất điện, lỗi máy chủ, lỗi độc hại và nhiều lỗi khác.

Thông lượng cao nhất hiện nay Như thế nào Paxos đạt được hiệu suất này khi blockchain của nó gặp khó khăn để đạt được hơn 5.000 TPS chỉ với 21 phiên bản? Google thuê các kỹ sư toàn thời gian đến hiện trường và thường xuyên đồng bộ đồng hồ nguyên tử của từng trung tâm dữ liệu với độ chính xác cực cao. Việc cung cấp một đồng hồ đáng tin cậy, có sẵn trên toàn cầu có thể gán dấu thời gian cho các giao dịch để mỗi phiên bản nhận được các giao dịch không theo thứ tự nhưng đồng thời xử lý chúng theo đúng thứ tự. Đây là sự phân tách thời gian và trạng thái vì mỗi phiên bản cập nhật trạng thái của nó mà không kiểm tra với các phiên bản khác để đảm bảo rằng chúng đang thực hiện cùng một thứ theo cùng một thứ tự.

Chúng ta có thể học được gì từ Spanner? Nếu có một chiếc đồng hồ có sẵn trên toàn cầu trong một môi trường không phải của Byzantine thì việc đạt được sự đồng thuận sẽ dễ dàng như vậy. Thật không may, các nền tảng hợp đồng thông minh ngày nay còn có thêm hai hạn chế mà Spanner không có:

1. Trở thành người xác nhận phải không được phép để duy trì khả năng chống kiểm duyệt của nền tảng

2. Chuỗi khối phải bảo vệ tiền của người dùng ngay cả khi có tới ⅓ trình xác thực là độc hại.

Nếu ai có thể khởi chạy các trường hợp trình xác thực ở bất cứ đâu trên thế giới, thuật toán đồng thuận phải được thiết kế để phù hợp với các cấu hình mạng và phần cứng khác nhau, đồng thời phải quản lý các trình xác thực độc hại. Hơn nữa, để thực sự có khả năng chống kiểm duyệt, tất cả các loại thông tin ngoài phạm vi đều không thể tin cậy được (tức là vấn đề oracle).

Phát minh thuật toán đồng thuận Paxos 20 Nhiều năm sau, ai đó đã tìm ra cách để khiến một mạng lưới máy tính không được phép đồng ý về một thứ tự giao dịch chuẩn mực. Người đàn ông đó là Satoshi Nakamoto và giải pháp là sự đồng thuận Proof of Work (PoW).

Bằng chứng về công việc +chuỗi thời gian= đồng hồ

Điều thú vị là mã nguồn Bitcoin do Satoshi Nakamoto phát hành trước đó thực ra được gọi là cấu trúc dữ liệu blockchain quen thuộc là “Timechain”. Chuỗi thời gian này được thiết kế để đánh dấu trung bình cứ sau 10 phút (thông qua sự kết hợp thông minh giữa bằng chứng công việc, điều chỉnh độ khó và quy tắc chuỗi dài nhất, nằm ngoài phạm vi của bài viết này), trong đó mỗi đánh dấu bắt đầu bằng một bản cập nhật Trạng thái toàn cầu xuất hiện dưới dạng khối giao dịch. Sau khi một nút thực thi một khối giao dịch, nó sẽ bị khóa và không thể thực hiện bất kỳ cập nhật trạng thái nào cho đến khi nó tự tạo ra một khối mới hợp lệ hoặc nhận được một khối mới hợp lệ từ mạng.

Trong PoW, thời gian và trạng thái được kết hợp với nhau. Luôn tiến về phía trước trong bước. Không thể xử lý thời gian bằng cách cập nhật lên trạng thái.

Điều gì tạo nên khối " Hiệu quả” là chủ đề luôn gây tranh cãi nảy lửa. Định dạng giao dịch và kích thước khối chỉ là hai trong số nhiều tính năng cần xem xét. Tuy nhiên, một khía cạnh của một khối hợp lệ không gây tranh cãi là nó phải chứa hàm băm của khối trước đó để mạng biết đặt nó sau khối trước đó trong chuỗi thời gian.

Chú thích: Mỗi khối trong chuỗi khối chứa hàm băm của khối trước đó để chứng minh rằng nó theo sau.

Mục đích của thời đại chain đang giải quyết yêu cầu số 2 ở trên: việc trở thành người xác thực phải không được phép. Cách duy nhất để xác minh rằng trạng thái hiện tại của mạng Bitcoin là hợp lệ là bắt đầu từ trạng thái trong khối Genesis và thực hiện mọi giao dịch từ khối Genesis đến trạng thái hiện tại. Dòng thời gian cung cấp dấu vết kiểm tra cho người xác nhận mới bằng cách chứng minh rằng giao dịch ở độ cao khối 12 đã xảy ra và phải được thực hiện sau giao dịch ở độ cao khối 11. Vì khối 12 phải chứa hàm băm của khối 11 nên khối 12 chỉ có thể được tạo sau khối 11.

Băm lần này Chuỗi tạo ra một đồng hồ logic, nhất quán về mặt đơn điệu (mặc dù không đều và không đủ chi tiết) có thể được xác minh độc lập bởi bất kỳ người xác nhận nào trong mạng mà không có bất kỳ thông tin ngoài băng tần nào.

Trong môi trường mở, Sản xuất Chiếc đồng hồ đáng tin cậy và có sẵn trên toàn cầu này trong một môi trường không được phép là sự đổi mới lớn nhất của Satoshi Nakamoto. Vì trạng thái toàn cục bị khóa trước khi các khối mới được tạo ra nên việc tính toán khả năng mở rộng rất đơn giản:

Thông lượng [TPS] = kích thước khối [mỗi khối txs] / Thời gian chặn [giây trên mỗi khối]

Để tăng thông lượng, giao thức phải tăng kích thước khối hoặc giảm thời gian khối. Việc tăng kích thước khối sẽ gây bất lợi cho việc phân cấp giữa các nhà sản xuất khối, trong khi việc giảm thời gian tạo khối sẽ làm tăng khả năng phân nhánh chuỗi.

Bởi vì thời gian và trạng thái được ghép nối, không có cách nào xung quanh nó.

Quay lại giao tiếp không dây Dành cho Ví dụ, hãy so sánh vấn đề này với CDMA. Trong CDMA, các tháp vô tuyến có băng thông tần số cố định mà chúng có thể được nghe thấy, tương tự như cách các nhà sản xuất khối có kích thước khối cố định mà họ có thể xử lý. Cải thiện khả năng mở rộng của CDMA có nghĩa là tạo ra các sơ đồ mã hóa phức tạp hơn để đáp ứng nhiều cuộc gọi điện thoại hơn trong băng thông hạn chế. Điều này tương tự như chữ ký Segwit, Lightning Channel và Schnorr, tất cả đều có thể cải thiện hiệu suất dưới dạng các sơ đồ mã hóa phức tạp hơn.

Bitcoin có khối 1 MB , thời gian khối là 600 giây, kích thước giao dịch tối thiểu là 250 B và thông lượng tối đa theo lý thuyết là 7 TPS. Tốc độ này thấp hơn ~ 7000 lần so với thông lượng của Spanner và chậm hơn 3600 lần so với TTF của nó (vì nó yêu cầu 6 lần khối để đạt được kết quả cuối cùng theo xác suất không thể đảo ngược).

Rõ ràng, Bitcoin vẫn Có phòng để nâng cấp.

Bằng chứng về cổ phần + chuỗi thời gian = đồng hồ nhanh hơn

bit sự phát triển của tiền điện tử đã gây ra sự phục hưng trong nghiên cứu thuật toán đồng thuận. Định lý CAP cho chúng ta biết rằng trong trường hợp phân vùng mạng, hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán phải lựa chọn giữa tính nhất quán (sự cố mạng) và tính khả dụng (phân nhánh mạng). Có nhiều thuật toán đồng thuận trong nhóm thuật toán đồng thuận Satoshi lớn, tất cả đều chọn tính khả dụng thay vì tính nhất quán. Thuật toán riêng của Satoshi Nakamoto là thuật toán đồng thuận chịu lỗi Byzantine không được phép đầu tiên trong nhóm thuật toán đồng thuận này.

So với Gia đình Satoshi Nakamoto , họ thuật toán đồng thuận cổ điển ưu tiên tính nhất quán hơn tính khả dụng, trong đó đầu tiên là thuật toán Paxos của Leslie Lamport.

Trong Paxos và nhiều thứ khác Trong họ thuật toán đồng thuận cổ điển, mỗi nút tham gia đồng thuận phải giao tiếp đồng bộ với tất cả các trình xác thực khác trong mạng cho mỗi lần cập nhật trạng thái. Điều này làm cho độ phức tạp trong giao tiếp O(n2) (trong đó n là số lượng trình xác thực), có nghĩa là khi số lượng trình xác thực tăng lên, thời gian cần thiết giữa mỗi lần cập nhật trạng thái sẽ tăng theo cấp số nhân.

Jae Kwon và Ethan Buchman Đi tiên phong trong nghiên cứu đồng thuận cổ điển và cống hiến 20 năm cho nó, họ đã đưa một cấu trúc khuyến khích kinh tế mật mã có tên là “Bound Proof of Stake” (BPoS) vào đó để hạn chế số lượng người xác thực một cách an toàn. Kết quả công việc của họ là thuật toán đồng thuận BFT không được phép, hiệu suất cao đầu tiên trong nhóm đồng thuận cổ điển: Tendermint.

Giống như Đồng thuận Satoshi, Tendermint gói các Cập nhật về thời gian và trạng thái, vì vậy nó thông lượng sẽ chỉ tăng khi kích thước khối tăng hoặc thời gian khối giảm. Khi Bitcoin xuất hiện vào năm 2009, thời gian tạo khối là 10 phút là hợp lý. Tuy nhiên, kể từ đó, băng thông đã tăng theo cấp số nhân, khiến thời gian chặn của chuỗi Tendermint giảm xuống còn vài giây.

Bởi vì Tendermint thích các đặc tính nhất quán , không thể phân nhánh, do đó thời gian chặn có thể giảm cho đến khi hiệu suất hệ thống đạt đến giới hạn tắc nghẽn thông lượng mạng đối với số lượng trình xác thực nhất định. Tendermint hiện cho phép mạng giới hạn số lượng trình xác nhận một cách an toàn ở mức 100, điều này có lợi ích là lọc ra các nút có băng thông kém và cho phép các khối lớn hơn.

Tendermint đang được sản xuất. Cosmos Hub (phiên bản Tendermint trực tiếp đầu tiên) chạy với thời gian khối là 6 giây, kích thước khối 150 kB và thông lượng tối đa 100 TPS (giả sử giao dịch 250 byte). Nó mới được vài tháng tuổi nhưng sẽ trưởng thành nhanh chóng. Về mặt lý thuyết, mạng Tendermint với thời gian khối 5 giây và kích thước khối 5 MB có thể đạt được thông lượng 4000 TPS với sự hy sinh tối thiểu về khả năng chống kiểm duyệt và tình trạng không được phép so với Bitcoin - Điều này có nghĩa là thông lượng tăng 570 lần và giảm TTF 720 lần!

Thật không may, do tính chất đồng bộ của thuật toán đồng thuận cổ điển, việc khớp Spanner sẽ ảnh hưởng xấu đến khả năng chống kiểm duyệt và tính chất không được phép của hệ thống. Các khối lớn hơn chắc chắn sẽ mất nhiều thời gian hơn để truyền qua mạng và lâu hơn để người xác thực xác minh, điều này đặt ra giới hạn thấp hơn về thời gian khối. Để tăng tốc độ xung nhịp, số lượng trình xác nhận cần phải giảm đáng kể và tất cả chúng đều cần được kết nối trực tiếp với cùng một mạng cáp quang. Điều này sẽ làm tăng khả năng thông đồng của người xác thực và các rào cản đối với sự gia nhập của người xác thực mới, đồng thời biến nhà điều hành mạng cáp quang trở thành điểm trung tâm.

Sự phát triển tiếp theo của sự đồng thuận blockchain sẽ thực hiện một bước quan trọng để tách biệt thời gian và trạng thái, đạt được những cải tiến lớn về thông lượng với chi phí tương đối cao.

Phân mảnh + chuỗi thời gian = đồng hồ độc lập

Bằng cách sử dụng BPoS, Tendermint loại bỏ khả năng chống kiểm duyệt do số lượng người xác nhận mang lại, giúp tăng tốc đồng hồ mạng từ tích tắc 600 giây một lần sang tích tắc 5 giây một lần, cải thiện đáng kể hiệu suất. Tuy nhiên, giữa mỗi tích tắc của đồng hồ, toàn bộ trạng thái toàn cầu vẫn bị khóa để duy trì trạng thái nhất quán toàn cầu.

Giảm bớt vấn đề này Một cách tiếp cận là chia trạng thái toàn cầu thành một chuỗi các mảnh nhỏ hơn, mỗi mảnh có đồng hồ độc lập riêng và tiến triển độc lập với nhau. Miễn là các phân đoạn này không cần tương tác với nhau, hiệu suất của từng phân đoạn sẽ không đổi và tổng thông lượng của tất cả các phân đoạn tăng tuyến tính theo số lượng phân đoạn.

Cosmos hình dung ra nhiều Blockchain độc lập các mạng tồn tại song song và có thể chuyển giá trị lẫn nhau nhưng chủ yếu thực hiện các giao dịch trong hệ thống tương ứng của chúng. Nếu mỗi mạng có thể xử lý 4000TPS và có 13 mạng khác nhau thì toàn bộ hệ thống có thể đạt 52000TPS, vượt quá thông lượng của Spanner!

Tuy nhiên, phương pháp này Có có hai vấn đề:

1) Tính bảo mật của chuỗi khối bằng chứng cổ phần là thu được 33% được đo bằng chi phí đặt cọc mã thông báo và phê duyệt các giao dịch không hợp lệ. Nếu thay vì cung cấp một mã thông báo duy nhất, có 13 mạng riêng biệt thì chi phí để có được 33% của một mạng nhất định sẽ thấp hơn đáng kể. Điều này không hề an toàn và làm suy yếu nghiêm trọng đề xuất giá trị của blockchain, trong đó bảo mật là một chức năng của giá trị của mạng.

2) và trong mạng So với truyền dẫn, TTF truyền giữa các mạng tăng ít nhất 4 lần. Mạng phải liên lạc qua lại để đồng bộ hóa đồng hồ của họ và đảm bảo rằng nếu Alice gửi mã thông báo cho Bob thì Bob sẽ nhận thành công giá trị trên mạng của mình trước khi mã thông báo của Alice bị đốt cháy trên mạng.

3) Mặc dù Cosmos hình dung đã tạo ra một thế giới nơi nhiều mạng tự trị quản lý bảo mật của riêng họ, nhưng Ethereum 2.0, Polkadot, Algorand, Dfinity và Near Protocol đang xây dựng các hệ thống ít nhất giải quyết các mối lo ngại về bảo mật chung (cần số 1 ở trên). Cách tiếp cận của mỗi nhóm hơi khác nhau một chút, nhưng kiến trúc cơ bản bao gồm một chuỗi đèn hiệu vừa cung cấp đồng hồ cho phần còn lại của mạng vừa xáo trộn một cách an toàn các trình xác thực trên các phân đoạn để tất cả chúng đều có chung một nhóm bảo mật chung. Giống như Cosmos, việc tăng thông lượng rất dễ dàng: chỉ cần thêm nhiều phân đoạn hơn!

Chú thích: Trạng thái chuỗi đơn và phân mảnh của Ethereum 2.0.

Thật không may, mạng The vấn đề TTF cao khi truyền liên tục (yêu cầu số 2 ở trên) vẫn tồn tại. Mặc dù chuỗi đèn hiệu cung cấp đồng hồ toàn cầu, mỗi phân đoạn chỉ đồng bộ hóa định kỳ đồng hồ cục bộ của nó với đồng hồ của chuỗi đèn hiệu. Để Alice gửi mã thông báo từ phân đoạn A đến Bob trong phân đoạn B, người xác thực trong phân đoạn A phải chứng minh rằng họ đã đốt mã thông báo của Alice và sau đó người xác thực trong phân đoạn B có thể tạo ra số lượng mã thông báo tương đương cho Bob. Theo thiết kế hiện tại của Ethereum 2.0, quá trình này sẽ mất 6 phút, gấp 60 lần thời gian tạo khối chéo.

Mặc dù phân mảnh rất hữu ích nhưng giới hạn mở rộng cơ bản vẫn dựa trên mỗi Thực tế là các cập nhật về thời gian và trạng thái trong một phân đoạn được kết hợp với nhau. Trước các vấn đề của Tendermint về kích thước khối và thời gian khối, mỗi phân đoạn vẫn phải chịu những hạn chế giống nhau.

Phân mảnh tương tự như TDMA Một số thành phần của trạng thái được chia thành các phần độc lập, sử dụng đồng hồ riêng, giống như các tháp điện thoại di động chia băng thông của chúng thành các tần số vô tuyến và khoảng thời gian độc lập. Lợi ích của việc này là rõ ràng nhưng chưa được tận dụng đúng mức, bằng chứng là độ trễ giữa các phân đoạn.

Tuy nhiên, nếu bạn có thể Còn việc tách hoàn toàn các cập nhật trạng thái và thời gian trong thiết lập không được phép thì sao?

Thời gian tách và trạng thái

Cho đến nay, chúng ta đã thảo luận về cách Satoshi Nakamoto tạo ra cấu trúc dữ liệu chuỗi thời gian để cung cấp đồng hồ không cần tin cậy cho mạng Bitcoin; cách Kwon và Buchman áp dụng BPoS cho PBFT để giảm số lượng trình xác nhận và tăng tốc đồng hồ mạng Tendermint một cách an toàn; và việc phân chia mạng thành nhiều phần nhỏ bằng cách sử dụng đồng hồ độc lập sẽ cải thiện đáng kể thông lượng như thế nào (miễn là giảm thiểu các giao dịch giữa các phân đoạn). Tuy nhiên, thông qua những tiến bộ này, chúng tôi nhận thấy rằng các cập nhật trạng thái và thời gian vẫn được kết hợp với nhau, trong đó các cập nhật trạng thái chỉ diễn ra đồng thời với tích tắc đồng hồ, điều này gây ra vấn đề đối với thông lượng và thời gian của các mạng máy tính không được phép và chống kiểm duyệt để đạt được mục đích cuối cùng.

Yêu cầu thời gian và trạng thái phân tách Đồng hồ có sẵn trên toàn cầu, nhanh, chính xác và giảm thiểu độ tin cậy. Sử dụng đồng hồ như vậy, việc cập nhật trạng thái có thể diễn ra liên tục và không đồng bộ giống như trong Spanner. Miễn là mọi người đồng ý sử dụng đồng hồ toàn cầu và các giao dịch được đánh dấu thời gian thì các giao dịch có thể tiếp tục lưu chuyển qua mạng.

Bằng cách kết hợp chuỗi thời gian dựa trên hàm băm với bản cập nhật trạng thái Tách biệt từ sự đồng thuận, Solana đã xây dựng một đồng hồ giảm thiểu độ tin cậy cho nền tảng hợp đồng thông minh của họ. Thay vì xâu chuỗi các giá trị băm vào từng khối, các trình xác nhận trong mạng Solana liên tục tự băm các giá trị băm trong các khối. Cơ chế này được gọi là Bằng chứng lịch sử (PoH) và nó tạo ra chuỗi thời gian chi tiết có độ tin cậy tối thiểu, có sẵn trên toàn cầu để tất cả các nút được đồng bộ hóa trong mạng.

Nghiên cứu sâu về cơ chế của PoH Ngoài phạm vi của bài viết này. Để biết thêm chi tiết về cách hoạt động của PoH, hãy xem tài liệu về PoH của Solana (https://solana-labs.github.io/book/synchronization.html)

Chú thích: Lịch sử chứng minh cách các dấu thời gian được tiêu chuẩn hóa được đưa vào chuỗi khối.

Loại thời gian độc lập này Chuỗi tồn tại để người đứng đầu truyền bá các giao dịch đến ủy ban càng sớm càng tốt sau khi nhận được chúng với dấu thời gian được chỉ định. Dấu thời gian cung cấp một thứ tự chuẩn, thay vì một thứ tự tùy ý được xác định bởi nhà sản xuất khối. Vì toàn bộ mạng có thể đồng ý về giao dịch nào xảy ra trước nên giờ đây việc giải quyết các nỗ lực chi tiêu gấp đôi trở nên dễ dàng.

Nó thay đổi mọi thứ.

Người xác thực trong Solana có thể liên tục gửi tin nhắn đến các đồng nghiệp của họ Gửi cập nhật trạng thái trong thời gian thực thay vì buộc người xác thực phải đạt được sự đồng thuận sau mỗi 6-600 giây để xác thực thời gian trôi qua.

Solana không cần giống như các chuỗi khác Tất cả các chuỗi khối đều chờ xác nhận từ mỗi trình xác thực giống nhau, nhưng có thể sử dụng cơ chế phân xuất mới gọi là Turbine (lấy cảm hứng từ BitTorrent) để duy trì độ phức tạp trong giao tiếp, nghĩa là độ phức tạp là O(log(n)), thay vào đó của O(n2). Điều này cho phép Solana xử lý hơn 50.000 TPS ở một trạng thái toàn cầu duy nhất với tốc độ hoàn thiện nhanh chóng và không cần phân đoạn.

Điều này có nghĩa là trình xác thực Nhóm kích thước tương đương với Tendermint, khoảng 100-1.000, nhưng cho phép dùng nĩa xích. Cần có chiến lược quản lý phân nhánh tích cực để đảm bảo rằng bất cứ khi nào xảy ra phân nhánh chuỗi, hệ thống có thể nhanh chóng hội tụ về một chuỗi duy nhất, đây là sự cân bằng cần thiết giữa các quy trình không đồng bộ và tính khả dụng liên tục.

So sánh giao tiếp không dây với Coming vòng tròn đầy đủ, PoH là blockchain giống như TDMA đối với mạng di động. Hãy coi 1.000 trình xác thực của Solana như những tháp vô tuyến, sử dụng đồng hồ được đồng bộ hóa của chúng để chia băng thông thành các khe thời gian riêng lẻ. Họ liên tục nhận được các giao dịch mới, mỗi giao dịch có một hàm băm PoH đã ký được đính kèm bởi người gửi và chuyển chúng đến những người hàng xóm của họ, những người có thể sử dụng ngay các hàm băm PoH này để đặt hàng. Khi các nhà lãnh đạo luân phiên dựa trên đồng hồ toàn cầu, mỗi nhà lãnh đạo sẽ chọn một tập hợp các giao dịch theo thứ tự để thực hiện và sau đó truyền các "mục" vào mạng. Người xác thực bỏ phiếu cho mỗi "mục nhập" và xác nhận rằng giao dịch được hoàn tất sau khi họ thấy ⅔ người xác thực bỏ phiếu cùng với họ.

Toàn bộ mạng này , liên tục xử lý các giao dịch theo cùng một thứ tự với khối lượng cực kỳ cao, nhưng mỗi trình xác thực lại thực hiện việc đó một cách độc lập. Đây là một sự thay đổi tinh tế nhưng sâu sắc so với các chuỗi khác. Ở Solana, người xác thực không ngừng tiến về phía trước. Và bất kể điều kiện mạng và sự đồng thuận như thế nào, họ luôn tiến về phía trước một cách độc lập.

Có những câu hỏi liên quan khác nhưng ít quan trọng hơn (ví dụ: Tăng trưởng chuỗi nhanh , các mô hình lập trình mới, tính không thiên vị của chuỗi thời gian, tính song song), những thiết kế mới này nằm ngoài phạm vi của bài viết này nhưng đã được thảo luận trong tài liệu của Solana. Ngày nay, mạng thử nghiệm của Solana xử lý hơn 50.000 TPS với TTF trung bình là 1,5 giây trên mạng gồm 200 trình xác thực trên khắp 5 châu lục. Các thông số này có thể so sánh với Spanner, nhưng Solana được phân cấp có mục đích.

Trong môi trường tin cậy được giảm thiểu Trong thế giới điện toán không được phép, mức hiệu suất này chỉ có thể thực hiện được khi Solana tách rời thời gian và trạng thái. Đồng hồ có sẵn trên toàn cầu của mạng Solana cho phép mỗi nút cập nhật trạng thái của nó mà không cần liên lạc với bất kỳ nút nào khác như Spanner.

Tái cấu trúc khả năng mở rộng

Trong khi cộng đồng tiền điện tử đã viết rất nhiều về các mô hình tính nhất quán và khả năng mở rộng, nhưng chưa có ai xem xét cụ thể vấn đề về đồng hồ phân tán. Kết quả tốt nhất sau nhiều năm nghiên cứu về bằng chứng cổ phần là Tendermint + BpoS. Vô số giải pháp phân mảnh về cơ bản xoay quanh kiến trúc "chuỗi đèn hiệu + phân mảnh trạng thái" và cho phép chuỗi thời gian chi tiết về tiến trình trạng thái không đồng bộ. Sẽ cung cấp tối ưu hiệu suất cho các hệ thống không được phân chia ưu tiên tính khả dụng hơn tính nhất quán.

Cung cấp Đồng hồ có sẵn trên toàn cầu , cho phép nhóm Solana tận dụng hơn 40 năm nghiên cứu hệ thống phân tán. Các khái niệm như Optimistic Concurrency Control (còn được gọi là "Optimistic Lock", Optimistic Concurrency Control hay viết tắt là "OCC") được phát minh vào năm 1981 và đã được sử dụng trong các dự án điện toán lớn trong nhiều năm, nhưng chúng không thể áp dụng được khi thời gian và trạng thái phải đồng thời. Việc xử lý song song với GPU đã tồn tại từ năm 1995, nhưng cho đến khi Nvidia phát hành môi trường phát triển CUDA vào năm 2007, nó chủ yếu bị giới hạn ở card đồ họa và không thể được sử dụng hết bởi các hệ thống dựa trên blockchain, vốn bị bi quan khóa ngoại trừ Trạng thái của mọi thứ ngoại trừ tài khoản hiện đang xử lý giao dịch.

Hiểu được thời gian trôi qua của các hệ thống phân tán trong các hệ thống được phép và không được phép Hiệu suất trong mọi cài đặt là rất quan trọng. Thời gian là tất cả và việc sử dụng một phương pháp mới để mã hóa thời gian trôi qua ở dạng đã được chứng minh trong lịch sử, các hệ thống không được phép có thể sánh ngang với hiệu suất của các nhà cung cấp điện toán đám mây tập trung đã được chứng minh.

Cảm ơn Anatoly Ykovenko và Zaki Manian Phản hồi về bài viết này.

Link gốc tiếng Anh:multicoin.capital

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia