區塊鏈技術的進步與挑戰

區塊鏈技術自誕生以來已取得長足進步。隨着遊戲和NFT等新應用場景的出現，業界正不斷探索如何提高技術效率，特別是在處理高負載和實時延遲方面。當前L1區塊鏈面臨兩大挑戰:一是如何在保持低延遲的同時實現高吞吐量,二是如何確保共識協議長期穩定。在解決這些問題的同時,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。

提高吞吐量的一種方法是採用基於DAG的共識協議。這類協議能夠同時處理大量交易,非常適合遊戲和NFT等應用場景。然而,基於DAG的協議通常會導致幾秒鍾的延遲,對於普通轉帳或遊戲操作來說耗時較長。

另一方面,無共識協議在減少延遲和擴展性方面展現出巨大潛力。這類協議無需共識即可快速處理交易,無需對並行處理的獨立交易進行排序。但它們僅限於一些簡單的區塊鏈操作,限制了智能合約的表達能力,且重新配置動態變化的驗證者集可能具有挑戰性。

盡管這些方法都有潛力,但目前還未在生產級區塊鏈中廣泛應用。有一種新的協議結合了基於DAG的共識和無共識方法,實現了亞秒級延遲和每秒數千筆交易的持續吞吐量。同時保留了在共享對象上執行復雜合約、生成檢查點以及跨時期重新配置驗證者集的能力。

這種新協議採用了獨特的方法,將上述兩種方案結合起來。對於單個所有者擁有的資產操作,系統在驗證者之間採用一致的廣播協議,從而實現低於共識的延遲。對於在共享對象上運行的復雜智能合約,則依靠共識來處理。該協議還支持網路維護操作,如定義檢查點和重新配置驗證器。這種新穎的策略在處理交易時提供了兩全其美的方案。

具體流程如下:用戶創建並簽署交易,發送至驗證節點。驗證節點進行有效性檢查並籤名,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,此時交易達到最終性。證書組裝完成後發回所有驗證節點確認。如果交易只涉及獨佔對象,可立即處理執行。所有證書都轉發到基於DAG的共識協議。共識輸出證書的總順序後,驗證節點執行包含共享對象的交易。最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,該協議還提供多項功能支持生產級區塊鏈:1)實施檢查點協議,生成所有交易的因果歷史,用於審計和同步。2)支持每個時期結束時的重新配置。3)在epoch結束時安全"解鎖"錯誤鎖定的資產,將漏洞影響降到最低。

這種新型協議爲處理高價值資產的區塊鏈提供了強有力的支持。完整的技術報告提供了更多關於安全性和活性協議的細節,以及在標準分布式系統模型中的安全性證明。