إطار Shoal: كيفية اسقاط وقت الإستجابة Bullshark على Aptos

نظرة عامة

حل مختبرات Aptos مشكلتين مفتوحتين هامتين في DAG BFT، مما أسقط وقت الإستجابة بشكل كبير، وأزال لأول مرة الحاجة إلى المهلة في بروتوكولات الإجماع الحتمية. بشكل عام، حسّن Shoal وقت الإستجابة لـ Bullshark بنسبة 40% في حالة عدم وجود أخطاء، وبنسبة 80% في حالة وجود أخطاء.

Shoal هو إطار يعزز بروتوكول الإجماع القائم على Narwhal من خلال خط الأنابيب وسمعة القائد ( مثل DAG-Rider و Tusk و Bullshark ). يقلل خط الأنابيب من تأخير ترتيب DAG من خلال إدخال نقطة مرجعية في كل جولة، بينما تعمل سمعة القائد على تحسين مشكلة التأخير من خلال ضمان ارتباط النقطة المرجعية بأسرع عقدة تحقق. بالإضافة إلى ذلك، تتيح سمعة القائد لـ Shoal استغلال بناء DAG غير المتزامن للقضاء على جميع السيناريوهات التي تواجه مهلة. وهذا يمكّن Shoal من تقديم خاصية الاستجابة العالمية، التي تتضمن الاستجابة المتفائلة اللازمة عادة.

تقنية Shoal بسيطة للغاية، حيث تتضمن تشغيل عدة أمثلة من البروتوكولات الأساسية بالتتابع واحدة تلو الأخرى. عند استخدام Bullshark للتجسيد، نحصل على مجموعة من "الأسماك" التي تقوم بسباق التتابع.

الخلفية والدافع

في السنوات الأخيرة، كان التركيز في تحسين أداء الشبكة على خفض تعقيد الاتصالات، ولكن لم يحقق ذلك زيادة ملحوظة في معدل نقل البيانات. حتى جاء نظام Narwhal الذي فصل بين نشر البيانات ومنطق التوافق الأساسي، مقترحًا بنية تسمح لجميع المدققين بنشر البيانات في نفس الوقت، حيث تقوم مكونات التوافق بترتيب كمية صغيرة من البيانات الوصفية فقط. وهذا جعل معدل نقل البيانات يصل إلى 160,000 TPS.

ومع ذلك، فإن البروتوكولات المعتمدة على توافق القادة مثل Hotstuff/Jolteon لا تستطيع الاستفادة الكاملة من إمكانيات الإنتاجية لـ Narwhal. لذلك، قررت Aptos نشر Bullshark فوق Narwhal DAG، وهو بروتوكول توافق بدون تكلفة اتصال. لكن هيكل DAG الخاص بـ Bullshark جاء أيضًا بتكلفة تأخير قدرها 50%.

تهدف Shoal إلى اسقاط وقت الإستجابة لـ Bullshark بشكل كبير. إنها تستخدم تقنية خط الأنابيب لإدخال نقاط مرجعية في كل جولة، وتستخدم آلية سمعة القائد لتفضيل اختيار القادة السريعين.

إطار Shoal

حسنت Shoal Bullshark من خلال تقنية خطوط الإنتاج، مما سمح بوجود نقطة مرجعية في كل جولة، مما يقلل وقت الإستجابة لجميع قمم DAG غير المرجعية إلى ثلاث جولات. كما أنها قدمت آلية سمعة القائد بدون تكلفة، مما يجعل الاختيار يميل نحو القادة السريعين.

الفكرة الأساسية لشوول هي تجميع عدة أمثلة من Bullshark بالترتيب لمعالجتها في خط إنتاج، باستخدام أول نقطة ربط مرتبة كنقطة تبديل للمثال، واستخدام التاريخ السببي لنقطة الربط لحساب سمعة القائد.

هذا يسمح لشواال بطلب نقطة ربط واحدة في كل جولة في أفضل الحالات. آلية سمعة القائد تميل إلى اختيار القادة ذوي الدرجات العالية من خلال إعادة حساب خريطة الجولات إلى القائد.

إزالة وقت الإستجابة

يستخدم Shoal DAG لبناء "ساعة سرعة الشبكة" المقدمة، مما يلغي الحاجة إلى وقت الإستجابة. طالما يوجد عدد كافٍ من المراجعين الأمناء يستمرون في إضافة القمم إلى DAG، ستستمر الدورات في التقدم. بال结合 آلية سمعة القادة، يمكن أن تعمل بسرعة الشبكة في جميع السيناريوهات العملية.

الاستجابة العامة

يوفر Shoal خصائص استجابة شاملة أفضل من الاستجابة المتفائلة. حتى في حالة فشل القائد أو عدم تزامن الشبكة، يمكن لـ Shoal الاستمرار في العمل لعدد معين من الجولات بسرعة الشبكة. هذا يوفر ضمان تقدم أفضل بشكل صارم خلال الفترات غير المتزامنة وعند فشل القائد.

نتائج التقييم

التقييمات تظهر أن Shoal قد حسنت بشكل كبير وقت الإستجابة لـ Bullshark:

• في حالة عدم وجود أعطال، قامت Shoal بخفض وقت الإستجابة بنسبة تقارب 40%
• في حالة وجود 50 عقدة تحقق و 16 فشل، فإن وقت الإستجابة لشوَال أقل بنسبة 65% من معيار بولشارك
• يمكن لـ Shoal التوسع إلى مزيد من عقد التحقق، وتحقيق معدل نقل بيانات أعلى

بشكل عام، قامت Shoal من خلال تقنية بسيطة وفعالة، بتحسين كبير في أداء بروتوكول الإجماع القائم على DAG، مما يوفر إمكانيات جديدة لتطوير بلوكتشين عالي الأداء.