Blockchain et nouveaux défis technologiques

La technologie Blockchain a fait d'énormes progrès depuis sa création. Avec l'émergence de nouvelles applications telles que les jeux et les NFT, l'industrie explore constamment des moyens d'améliorer l'efficacité technique, en particulier dans le traitement des charges élevées et la fourniture de latences en temps réel. Actuellement, les blockchains L1 font face à deux grands défis : d'une part, la nécessité d'atteindre un haut débit tout en maintenant une faible latence, et d'autre part, d'assurer la stabilité à long terme des protocoles de consensus. Tout en relevant ces défis, il est également nécessaire de maintenir la décentralisation par la participation dynamique et la reconfiguration des nœuds de validation.

Une méthode pour réaliser un haut débit est d'utiliser un protocole de consensus basé sur le DAG. Ce type de protocole permet à la Blockchain de traiter simultanément un grand nombre de transactions, ce qui est particulièrement adapté aux scénarios d'application comme les jeux et les NFT. Cependant, les protocoles basés sur le DAG entraînent souvent des délais de quelques secondes, ce qui représente un coût temporel élevé pour les transferts ordinaires ou les opérations de jeu.

D'autre part, les protocoles sans consensus montrent un potentiel énorme en matière de réduction des délais et d'extension. Ces protocoles éliminent le besoin de consensus, permettant un traitement rapide des transactions sans nécessiter un classement global des transactions indépendantes traitées en parallèle. Cependant, ils sont limités à une classe d'opérations simples et restreintes sur les blocs, ce qui limite les fonctionnalités de contrat intelligent qui peuvent être mises en œuvre, et la reconfiguration d'un ensemble de validateurs dynamiquement changeant peut poser des défis.

Bien que ces méthodes aient du potentiel, aucune d'entre elles n'est actuellement utilisée pour des Blockchains de niveau production. Elles sont principalement publiées lors de conférences académiques et n'ont pas encore été largement adoptées par la communauté Blockchain. Un nouveau protocole combine le consensus basé sur le DAG et les méthodes sans consensus pour réaliser le meilleur des deux mondes : une latence de sous-seconde et un débit continu de milliers de transactions par seconde. Ce protocole accomplit ces deux tâches tout en maintenant la capacité d'exprimer des contrats complexes sur des objets partagés, de générer des points de contrôle et de reconfigurer le groupe de validateurs à travers les périodes.

Méthode unique du protocole innovant

Ce nouveau protocole adopte une approche unique en combinant les deux méthodes mentionnées ci-dessus. Pour garantir la sécurité des opérations sur les actifs détenus par un seul propriétaire (objets possédés), le système utilise un protocole de diffusion cohérent entre les validateurs, ce qui entraîne une latence inférieure à celle du consensus. Ce protocole repose uniquement sur le consensus pour traiter les contrats intelligents complexes fonctionnant sur des objets partagés, c'est-à-dire des objets que tout utilisateur peut modifier. Il prend également en charge des opérations de maintenance du réseau, telles que la définition de points de contrôle et la reconfiguration des validateurs. Lors du traitement des transactions dans un environnement byzantin répliqué, cette stratégie novatrice offre une solution gagnant-gagnant.

Processus de traitement des transactions

Dans ce nouveau protocole, les utilisateurs possédant une clé privée créent et signent des transactions pour modifier les objets qu'ils possèdent, ou un mélange d'objets qu'ils possèdent et d'objets partagés. Les transactions sont envoyées à chaque nœud de validation, qui effectue une série de contrôles de validité et de sécurité, signe la transaction et renvoie la transaction signée au client. Le client collecte les réponses de la grande majorité des nœuds de validation pour former un certificat de transaction, à ce moment-là, la transaction peut être considérée comme irréversible.

Après l'assemblage des certificats, ceux-ci seront renvoyés à tous les nœuds de validation, qui vérifieront leur validité et confirmeront leur réception au client. Si une transaction implique des objets exclusifs, le certificat de transaction peut être traité et exécuté immédiatement, sans attendre le moteur de consensus. Tous les certificats sont transmis au protocole de consensus basé sur un DAG. Le consensus produit finalement l'ordre total des certificats ; les nœuds de validation vérifient et exécutent les transactions contenant des objets partagés, et le client peut collecter les réponses de la grande majorité des nœuds de validation, les assembler en un certificat d'effet et l'utiliser comme preuve de règlement de la transaction. Ensuite, pour chaque soumission de consensus, des points de contrôle sont formés, ce qui est également utilisé pour piloter le protocole de reconfiguration.

Autres fonctionnalités importantes

En plus du processus de transaction principal, ce protocole offre également de nombreuses installations pour soutenir les Blockchain de niveau production :

1. Mettre en œuvre le protocole de point de contrôle après avoir atteint la détermination finale, produisant l'historique causal de toutes les transactions dans le système. Cela est utilisé pour un audit complet, ainsi que pour maintenir les nœuds complets et les nœuds de validation en retard synchronisés de manière efficace.

2. Prend en charge la reconfiguration à la fin de chaque période, moment où le groupe de validateurs et leurs droits de vote peuvent changer. Pour s'assurer que toutes les transactions finales sont incluses dans un époques, chaque époque doit être soigneusement fermée et confirmée comme étant sécurisée.

3. Dans les anciens protocoles sans consensus, lorsque des clients vulnérables dépensaient des actifs en double, ces actifs étaient définitivement verrouillés. Le nouveau protocole "déverrouille" en toute sécurité les actifs mal verrouillés à la fin de l'epoch, minimisant ainsi les dommages causés par les bugs.

Ce nouveau protocole offre un soutien aux utilisateurs pour gérer une grande valeur sur la Blockchain. Le rapport technique complet fournit des informations plus détaillées sur le fonctionnement des protocoles de sécurité et d'activité, ainsi que sur la preuve de sécurité des participants byzantins partiellement synchronisés dans le modèle de système distribué standard.