技術架構
本模塊涵蓋 SKALE 網絡的技術架構，包括 SKALE 鏈的設計和運行、共識機製、節點運行和安全功能。
SKALE 鏈
Skale 鏈是 Skale 網絡的重要組成部分，通過作爲獨立的、針對特定應用定製的區塊鏈併使用容器化驗證器節點，提供了一種不衕的區塊鏈可擴展性和性能方法。每條鏈作爲一個彈性側鏈運行，能夠水平擴展以處理不斷增加的交易量。這是通過在一組 16 個節點上動態分配網絡資源實現的，這些節點定期輪換和隨機選擇以增強安全性和去中心化。
Skale 鏈的架構旨在支持高吞吐量和低延遲。每條鏈自主運行，獨立處理交易和執行智能合約，確保它們能夠處理覆雜的 dApp 需求，而不受限於單個單一區塊鏈的限製。使用容器化驗證器節點可以實現高效的資源管理，爲去中心化應用程序提供有效的環境。
Skale 的混合架構集成了第一層和第二層的特性：作爲第一層解決方案，每條鏈管理自己的交易處理、共識和數據存儲，受益於以太坊主網提供的安全性和編排，衕時也是第二層擴展。
共識機製
Skale 網絡採用異步二進製拜占庭協議（ABBA, Asynchronous Binary Byzantine Agreement）作爲其共識機製，該協議專門設計用於解決去中心化環境中的挑戰，例如網絡延遲和節點故障。該協議確保交易快速安全地處理，併在區塊被包含在鏈中時實現最終性。ABBA 協議還支持拜占庭容錯（BFT），允許網絡即使在某些節點出現惡意行爲或宕機的情況下仍可運行。
ABBA 的工作原理
ABBA 協議在最多三分之一的拜占庭（故障或惡意）節點的去中心化繫統中達成共識。它確保在任意消息延遲的情況下對二進製值（0 或 1）達成一緻。它按照以下步驟工作：
1. 區塊提案創建：
- 節點創建包含交易的區塊提案。
- 如果有足夠的待處理交易，則提出一個區塊。
- 如果沒有交易，則提出一個空區塊。
2. 可靠通信：
- 使用數據可用性協議將提案髮送到其他節點。
- 確保提案到達大多數（超過三分之二）節點。
3. 投票和簽名聚合：
- 接收到提案後，節點將其添加到數據庫併髮送部分簽名。
- 當一個節點收集到足夠多的部分簽名形成超級多數時，它就會將這些簽名彙總成一個單一的閾值簽名併進行廣播。
4. 共識決策：
- 節點使用聚合簽名對提議的區塊進行投票。
- ABBA 協議的多個實例運行以對各種提案進行投票。
- 穫得超級多數票的區塊被接受併添加到區塊鏈中。
5. 隨機化：
- 隨機值（硬幣）影響決策，以確保在存在拜占庭節點的情況下取得進展。
- 共識硬幣機製幫助誠實節點達成一緻決策。
6. 安全性和最終性：
- 使用閾值簽名和 BFT 屬性來保證安全。
- 保證如果所有誠實節點從相衕的值開始，它們將在有限輪數內達成一緻。
- 一旦決定了一個值，它就是最終的。
BLS 加密
BLS（Boneh-Lynn-Shacham）閾值加密是 Skale 共識過程的一部分。它允許一組參與者協作生成簽名。這在去中心化繫統中特別有用，以確保安全可驗證的共識。
在 BLS 中，網絡中的每個參與者都有一個私鑰和一個公鑰。私鑰用於簽名消息，而公鑰用於驗證簽名。要簽名消息，參與者使用其私鑰創建一個簽名，這是一個可以附加到消息的短字符串。然後，任何擁有公鑰的感興趣方都可以驗證簽名是否有效以及它是否由相應私鑰的持有者創建。
在閾值加密中，需要最少數量的參與者（n 中的 t）協作創建有效的簽名。該參數確保即使某些參與者受到損害，繫統仍保持安全。私鑰使用稱爲 Shamir 秘密共享的技術拆分爲多個份額，其中每個參與者收到私鑰的一個份額。
要生成簽名，至少需要 T 個參與者組合他們的份額，每個參與者使用其私鑰的份額生成部分簽名。然後將這些組合成一個完整的簽名，可以使用公鑰進行驗證。然後，可以使用公鑰驗證組合簽名，就像常規 BLS 簽名一樣。
在實踐中，共識過程涉及多個階段。最初，節點提出新區塊併將其與網絡中的其他驗證器共享。然後，每個驗證器使用 BLS 簽名驗證區塊的交易併對其進行簽名。這些簽名被聚合爲單個組簽名，併廣播到網絡。一旦大多數驗證者簽署了某個區塊，該區塊就會被添加到鏈中，實現最終性。該過程確保交易快速確認，衕時保持高水平的安全。
節點操作
每個節點操作多個虛擬化的子節點，這些子節點是能夠參與共識過程併執行智能合約的容器化實例。這種虛擬化允許節點衕時支持多個鏈，爲網絡提供靈活且可擴展的基礎設施。
節點操作由部署在以太坊主網上的一組智能合約（統稱爲 SKALE 管理器）管理。這些合約處理諸如節點註冊、輪換和質押等基本功能。操作節點的驗證者必鬚遵守嚴格的性能和安全要求，包括保持高的在線時間和低延遲。性能指標被持續監控，節點根據其遵守網絡標準的情況進行評估，併穫得獎勵或懲罰。
節點操作的動態特性是 SKALE 架構的一個重要特點。節點會定期輪換到不衕的 SKALE 鏈，防止任何單個節點成爲單點故障。這種輪換由 SKALE 管理器合約管理，使用隨機選擇算法將節點分配給鏈。這種方法通過確保控製任何給定鏈的權力分散在各種驗證者中，增強了網絡的去中心化和安全性。
安全特性
SKALE 網絡採用多種方法來保障操作安全。該網絡的混合架構從其本地協議和以太坊主網上穫取安全性。BLS 閾值簽名和分布式密鑰生成（DKG, Distributed Key Generation）用於確保跨鏈消息傳遞的安全性和跨鏈交易的完整性。這種加密方法防止未經授權的訪問和數據操縱，維護網絡的可信度。
SKALE 還使用了權益證明（PoS）模型，驗證者通過質押 SKL 代幣來參與網絡，以穫得經濟收益作爲激勵，促使他們誠實行事併維持網絡安全。驗證者會定期輪換，以最小化共謀風險併確保高度去中心化。SKALE 與其他區塊鏈不衕的一點是，它還包括削減機製，以懲罰惡意或疏忽行爲，從而進一步保護生態繫統的完整性。
節點監控和性能
每個節點都配備了節點監控服務（NMS, Node Monitoring Service），該服務跟蹤網絡中其他節點的性能。該服務測量正常運行時間和延遲，定期對其他節點進行ping操作，併將這些指標記録到本地數據庫。在每個周期結束時，這些指標會被平均併提交給主網智能合約，這些合約會根據這些數據來決定節點的獎勵分配，併標記錶現不佳的節點以供審查。
通過監控和評估節點性能，SKALE網絡可以及時識別和解決問題，保持高水平的可靠性和安全性。NMS還貢獻於網絡的去中心化治理，因爲節點由其衕行而非集中權威來負責。
節點性能還受到資源動態分配的影響，因爲SKALE網絡中的每個節點都是容器化的，這種設計允許高效管理CPU、內存和存儲資源，使節點能夠衕時支持多個鏈，提供可擴展和靈活的基礎設施。資源分配的動態性確保節點能夠適應不衕的工作負載，保持網絡的最佳性能。
鏈間消息傳遞和互操作性
鏈間消息傳遞（Interchain Messaging）使得 SKALE 鏈與以太坊主網之間能夠有效通信，促進代幣和消息在鏈間的傳輸，併使用 BLS 閾值密碼學來保障這些交互的安全性。這一功能使得開髮者能夠創建能夠與多個鏈交互的覆雜 dApp，增強其功能和覆蓋範圍。
IMA 支持多種代幣標準，包括 ERC-20、ERC-721 和 ERC-1155，爲開髮者提供了靈活性。通過在鏈間傳輸資産和數據，IMA 確保 SKALE 鏈可以利用以太坊生態繫統提供的技術，衕時保持其獨立運行能力。這使得 SKALE 鏈能夠作爲以太坊的延伸，衕時提供更高的性能和可擴展性。
開髮者工具與兼容性
SKALE 網絡在設計上非常友好開髮者。它提供兼容現有以太坊開髮環境的工具。SKALE 鏈完全兼容以太坊虛擬機（EVM），允許開髮者無需修改即可部署現有的智能合約。
該網絡還提供各種開髮者工具以支持 dApp 開髮。這些工具包括 SDK、API 和文檔，幫助開髮者在 SKALE 上構建、部署和管理他們的應用程序。網絡對 Solidity 的支持（以太坊智能合約使用的編程語言）進一步簡化了開髮過程。通過提供一整套全麵的工具併保持與以太坊的兼容性，SKALE 降低了開髮者的進入門檻，鼓勵創新 dApp 的創建。
亮點
- SKALE 鏈提供可擴展且靈活的區塊鏈環境，採用容器化驗證節點和動態負載平衡。
- 網絡使用異步二進製拜占庭協議（ABBA）進行共識，支持 BLS 閾值加密。
- 節點操作多個虛擬化子節點，由以太坊上的 SKALE 管理智能合約管理。
- 安全特性包括 BLS 簽名、分布式密鑰生成（DKG）和帶有經濟激勵和懲罰機製的權益證明（PoS）模型。
- 混合架構結合了第一層和第二層的特徵，既利用了以太坊的安全性，又具備了 SKALE 的可擴展性。
技術架構
本模塊涵蓋 SKALE 網絡的技術架構，包括 SKALE 鏈的設計和運行、共識機製、節點運行和安全功能。
SKALE 鏈
Skale 鏈是 Skale 網絡的重要組成部分，通過作爲獨立的、針對特定應用定製的區塊鏈併使用容器化驗證器節點，提供了一種不衕的區塊鏈可擴展性和性能方法。每條鏈作爲一個彈性側鏈運行，能夠水平擴展以處理不斷增加的交易量。這是通過在一組 16 個節點上動態分配網絡資源實現的，這些節點定期輪換和隨機選擇以增強安全性和去中心化。
Skale 鏈的架構旨在支持高吞吐量和低延遲。每條鏈自主運行，獨立處理交易和執行智能合約，確保它們能夠處理覆雜的 dApp 需求，而不受限於單個單一區塊鏈的限製。使用容器化驗證器節點可以實現高效的資源管理，爲去中心化應用程序提供有效的環境。
Skale 的混合架構集成了第一層和第二層的特性：作爲第一層解決方案，每條鏈管理自己的交易處理、共識和數據存儲，受益於以太坊主網提供的安全性和編排，衕時也是第二層擴展。
共識機製
Skale 網絡採用異步二進製拜占庭協議（ABBA, Asynchronous Binary Byzantine Agreement）作爲其共識機製，該協議專門設計用於解決去中心化環境中的挑戰，例如網絡延遲和節點故障。該協議確保交易快速安全地處理，併在區塊被包含在鏈中時實現最終性。ABBA 協議還支持拜占庭容錯（BFT），允許網絡即使在某些節點出現惡意行爲或宕機的情況下仍可運行。
ABBA 的工作原理
ABBA 協議在最多三分之一的拜占庭（故障或惡意）節點的去中心化繫統中達成共識。它確保在任意消息延遲的情況下對二進製值（0 或 1）達成一緻。它按照以下步驟工作：
1. 區塊提案創建：
- 節點創建包含交易的區塊提案。
- 如果有足夠的待處理交易，則提出一個區塊。
- 如果沒有交易，則提出一個空區塊。
2. 可靠通信：
- 使用數據可用性協議將提案髮送到其他節點。
- 確保提案到達大多數（超過三分之二）節點。
3. 投票和簽名聚合：
- 接收到提案後，節點將其添加到數據庫併髮送部分簽名。
- 當一個節點收集到足夠多的部分簽名形成超級多數時，它就會將這些簽名彙總成一個單一的閾值簽名併進行廣播。
4. 共識決策：
- 節點使用聚合簽名對提議的區塊進行投票。
- ABBA 協議的多個實例運行以對各種提案進行投票。
- 穫得超級多數票的區塊被接受併添加到區塊鏈中。
5. 隨機化：
- 隨機值（硬幣）影響決策，以確保在存在拜占庭節點的情況下取得進展。
- 共識硬幣機製幫助誠實節點達成一緻決策。
6. 安全性和最終性：
- 使用閾值簽名和 BFT 屬性來保證安全。
- 保證如果所有誠實節點從相衕的值開始，它們將在有限輪數內達成一緻。
- 一旦決定了一個值，它就是最終的。
BLS 加密
BLS（Boneh-Lynn-Shacham）閾值加密是 Skale 共識過程的一部分。它允許一組參與者協作生成簽名。這在去中心化繫統中特別有用，以確保安全可驗證的共識。
在 BLS 中，網絡中的每個參與者都有一個私鑰和一個公鑰。私鑰用於簽名消息，而公鑰用於驗證簽名。要簽名消息，參與者使用其私鑰創建一個簽名，這是一個可以附加到消息的短字符串。然後，任何擁有公鑰的感興趣方都可以驗證簽名是否有效以及它是否由相應私鑰的持有者創建。
在閾值加密中，需要最少數量的參與者（n 中的 t）協作創建有效的簽名。該參數確保即使某些參與者受到損害，繫統仍保持安全。私鑰使用稱爲 Shamir 秘密共享的技術拆分爲多個份額，其中每個參與者收到私鑰的一個份額。
要生成簽名，至少需要 T 個參與者組合他們的份額，每個參與者使用其私鑰的份額生成部分簽名。然後將這些組合成一個完整的簽名，可以使用公鑰進行驗證。然後，可以使用公鑰驗證組合簽名，就像常規 BLS 簽名一樣。
在實踐中，共識過程涉及多個階段。最初，節點提出新區塊併將其與網絡中的其他驗證器共享。然後，每個驗證器使用 BLS 簽名驗證區塊的交易併對其進行簽名。這些簽名被聚合爲單個組簽名，併廣播到網絡。一旦大多數驗證者簽署了某個區塊，該區塊就會被添加到鏈中，實現最終性。該過程確保交易快速確認，衕時保持高水平的安全。
節點操作
每個節點操作多個虛擬化的子節點，這些子節點是能夠參與共識過程併執行智能合約的容器化實例。這種虛擬化允許節點衕時支持多個鏈，爲網絡提供靈活且可擴展的基礎設施。
節點操作由部署在以太坊主網上的一組智能合約（統稱爲 SKALE 管理器）管理。這些合約處理諸如節點註冊、輪換和質押等基本功能。操作節點的驗證者必鬚遵守嚴格的性能和安全要求，包括保持高的在線時間和低延遲。性能指標被持續監控，節點根據其遵守網絡標準的情況進行評估，併穫得獎勵或懲罰。
節點操作的動態特性是 SKALE 架構的一個重要特點。節點會定期輪換到不衕的 SKALE 鏈，防止任何單個節點成爲單點故障。這種輪換由 SKALE 管理器合約管理，使用隨機選擇算法將節點分配給鏈。這種方法通過確保控製任何給定鏈的權力分散在各種驗證者中，增強了網絡的去中心化和安全性。
安全特性
SKALE 網絡採用多種方法來保障操作安全。該網絡的混合架構從其本地協議和以太坊主網上穫取安全性。BLS 閾值簽名和分布式密鑰生成（DKG, Distributed Key Generation）用於確保跨鏈消息傳遞的安全性和跨鏈交易的完整性。這種加密方法防止未經授權的訪問和數據操縱，維護網絡的可信度。
SKALE 還使用了權益證明（PoS）模型，驗證者通過質押 SKL 代幣來參與網絡，以穫得經濟收益作爲激勵，促使他們誠實行事併維持網絡安全。驗證者會定期輪換，以最小化共謀風險併確保高度去中心化。SKALE 與其他區塊鏈不衕的一點是，它還包括削減機製，以懲罰惡意或疏忽行爲，從而進一步保護生態繫統的完整性。
節點監控和性能
每個節點都配備了節點監控服務（NMS, Node Monitoring Service），該服務跟蹤網絡中其他節點的性能。該服務測量正常運行時間和延遲，定期對其他節點進行ping操作，併將這些指標記録到本地數據庫。在每個周期結束時，這些指標會被平均併提交給主網智能合約，這些合約會根據這些數據來決定節點的獎勵分配，併標記錶現不佳的節點以供審查。
通過監控和評估節點性能，SKALE網絡可以及時識別和解決問題，保持高水平的可靠性和安全性。NMS還貢獻於網絡的去中心化治理，因爲節點由其衕行而非集中權威來負責。
節點性能還受到資源動態分配的影響，因爲SKALE網絡中的每個節點都是容器化的，這種設計允許高效管理CPU、內存和存儲資源，使節點能夠衕時支持多個鏈，提供可擴展和靈活的基礎設施。資源分配的動態性確保節點能夠適應不衕的工作負載，保持網絡的最佳性能。
鏈間消息傳遞和互操作性
鏈間消息傳遞（Interchain Messaging）使得 SKALE 鏈與以太坊主網之間能夠有效通信，促進代幣和消息在鏈間的傳輸，併使用 BLS 閾值密碼學來保障這些交互的安全性。這一功能使得開髮者能夠創建能夠與多個鏈交互的覆雜 dApp，增強其功能和覆蓋範圍。
IMA 支持多種代幣標準，包括 ERC-20、ERC-721 和 ERC-1155，爲開髮者提供了靈活性。通過在鏈間傳輸資産和數據，IMA 確保 SKALE 鏈可以利用以太坊生態繫統提供的技術，衕時保持其獨立運行能力。這使得 SKALE 鏈能夠作爲以太坊的延伸，衕時提供更高的性能和可擴展性。
開髮者工具與兼容性
SKALE 網絡在設計上非常友好開髮者。它提供兼容現有以太坊開髮環境的工具。SKALE 鏈完全兼容以太坊虛擬機（EVM），允許開髮者無需修改即可部署現有的智能合約。
該網絡還提供各種開髮者工具以支持 dApp 開髮。這些工具包括 SDK、API 和文檔，幫助開髮者在 SKALE 上構建、部署和管理他們的應用程序。網絡對 Solidity 的支持（以太坊智能合約使用的編程語言）進一步簡化了開髮過程。通過提供一整套全麵的工具併保持與以太坊的兼容性，SKALE 降低了開髮者的進入門檻，鼓勵創新 dApp 的創建。
亮點
- SKALE 鏈提供可擴展且靈活的區塊鏈環境，採用容器化驗證節點和動態負載平衡。
- 網絡使用異步二進製拜占庭協議（ABBA）進行共識，支持 BLS 閾值加密。
- 節點操作多個虛擬化子節點，由以太坊上的 SKALE 管理智能合約管理。
- 安全特性包括 BLS 簽名、分布式密鑰生成（DKG）和帶有經濟激勵和懲罰機製的權益證明（PoS）模型。
- 混合架構結合了第一層和第二層的特徵，既利用了以太坊的安全性，又具備了 SKALE 的可擴展性。