Blockchain技术的进步与新挑战

A tecnologia Blockchain tem feito grandes avanços desde o seu nascimento. Com o surgimento de novas aplicações, como jogos e NFTs, a indústria está constantemente explorando maneiras de aumentar a eficiência da tecnologia, especialmente na gestão de altas cargas e na oferta de latência em tempo real. Atualmente, as blockchains L1 enfrentam dois grandes desafios: o primeiro é a necessidade de alcançar alta capacidade de processamento enquanto mantém baixa latência, e o segundo é garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Ao resolver esses desafios, é necessário também manter a descentralização através da participação dinâmica e reconfiguração dos nós de validação.

Uma forma de alcançar uma alta taxa de transferência é utilizar um protocolo de consenso baseado em DAG. Este tipo de protocolo permite que a blockchain processe simultaneamente um grande número de transações, sendo muito adequado para aplicações como jogos e NFTs. No entanto, os protocolos baseados em DAG geralmente resultam em alguns segundos de atraso, o que representa um custo de tempo elevado para transferências comuns ou operações de jogos.

Por outro lado, os protocolos sem consenso mostram um enorme potencial na redução de latência e na escalabilidade. Estes protocolos eliminam a necessidade de consenso, permitindo o processamento rápido de transações, sem a necessidade de uma ordenação total das transações independentes que são processadas em paralelo. No entanto, eles estão limitados a uma classe restrita de operações simples de bloco, o que limita as funcionalidades de contratos inteligentes que podem ser implementadas, e a reconfiguração de um conjunto de validadores dinâmicos em mudança pode ser desafiadora.

Embora esses métodos tenham potencial, atualmente nenhum deles é usado em blockchains de nível de produção. Eles são principalmente apresentados em conferências acadêmicas e ainda não foram amplamente adotados pela comunidade de blockchain. Um novo protocolo combina consenso baseado em DAG com métodos sem consenso para alcançar o melhor dos dois mundos: latência em sub-segundos e um throughput contínuo de milhares de transações por segundo. Este protocolo realiza essas duas tarefas e mantém a capacidade de expressar contratos complexos em objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo do tempo.

Abordagem única do protocolo inovador

Este novo protocolo adota uma abordagem única que combina os dois métodos acima. Para garantir a segurança na operação de ativos (objetos possuídos) que pertencem a um único proprietário, o sistema utiliza um protocolo de difusão consistente entre os validadores, resultando em uma latência inferior à do consenso. O protocolo depende apenas do consenso para lidar com contratos inteligentes complexos que operam em objetos compartilhados, ou seja, objetos que qualquer usuário pode alterar. Ele também suporta operações de manutenção da rede, como definição de pontos de verificação e reconfiguração de validadores. Ao lidar com transações em um ambiente bizantino replicado, esta nova estratégia oferece uma solução que satisfaz ambas as partes.

Processo de processamento de transações

Neste novo protocolo, os utilizadores que possuem a chave privada criam e assinam transações para alterar os objetos que possuem, ou uma mistura de objetos que possuem e objetos partilhados. As transações são enviadas a cada nó de validação, que executa uma série de verificações de validade e segurança, assina-as e devolve as transações assinadas ao cliente. O cliente recolhe as respostas da grande maioria dos nós de validação para formar um certificado de transação, momento em que a transação pode ser considerada irreversível.

Após a montagem do certificado, ele será enviado de volta a todos os nós de validação, que verificarão sua validade e confirmarão o recebimento ao cliente. Se a transação envolver objetos exclusivos, o certificado de transação pode ser processado e executado imediatamente, sem precisar esperar pelo mecanismo de consenso. Todos os certificados são encaminhados para o protocolo de consenso baseado em DAG. O consenso eventualmente gera a ordem total dos certificados; os nós de validação verificam e executam aquelas transações que contêm objetos compartilhados, e o cliente pode coletar as respostas da grande maioria dos nós de validação, montando-as em um certificado de efeito, que servirá como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, são formados pontos de verificação, que também são usados para impulsionar o protocolo de reconfiguração.

Outras Funcionalidades Importantes

Além do fluxo de transação principal, o protocolo também oferece várias facilidades para suportar blockchains de nível de produção:

1. Implementar o protocolo de checkpoint após alcançar a determinação final, gerando a história causal de todas as transações no sistema. Isso é usado para auditorias completas, bem como para manter os nós completos e os nós de validação de atraso sincronizados de forma eficaz.

2. Suporta a reconfiguração no final de cada época, momento em que o conjunto de validadores e os seus direitos de voto podem mudar. Para garantir que todas as transações finais estão incluídas em uma época, cada época precisa ser cuidadosamente encerrada e confirmada como segura.

3. Em antigos protocolos sem consenso, quando um cliente vulnerável tentava gastar ativos duas vezes, os ativos eram bloqueados para sempre. O novo protocolo "desbloqueia" com segurança os ativos bloqueados por erro no final da epoch, minimizando os danos causados por bugs.

Este novo protocolo oferece suporte aos usuários para gerenciar um grande valor em Blockchain. O relatório técnico completo fornece mais detalhes sobre como os protocolos de segurança e atividade funcionam, bem como as provas de segurança em relação a participantes bizantinos parcialmente sincronizados dentro de um modelo de sistema distribuído padrão.