Marco Shoal: cómo Soltar la latencia de Bullshark en Aptos

Resumen

Aptos Labs resolvió dos importantes problemas abiertos en DAG BFT, reduciendo significativamente la latencia y eliminando por primera vez la necesidad de un tiempo de espera en los protocolos de consenso determinista. En general, Shoal mejoró la latencia de Bullshark en un 40% en condiciones sin fallos y en un 80% en condiciones de fallo.

Shoal es un marco que mejora el protocolo de consenso basado en Narwhal ( a través de la canalización y la reputación del líder, como DAG-Rider, Tusk, Bullshark ). La canalización reduce la latencia del ordenamiento del DAG al introducir un punto de anclaje en cada ronda, y la reputación del líder mejora aún más el problema de latencia al asegurar que el punto de anclaje esté asociado con los nodos de verificación más rápidos. Además, la reputación del líder permite que Shoal aproveche la construcción de DAG asíncrona para eliminar los tiempos de espera en todos los escenarios. Esto permite que Shoal ofrezca propiedades de respuesta universal, que incluyen la respuesta optimista que normalmente se necesita.

La tecnología de Shoal es muy sencilla, consiste en ejecutar múltiples instancias del protocolo subyacente una tras otra en orden. Cuando se instancia Bullshark, obtenemos un grupo de "tiburones" que están en una carrera de relevos.

Antecedentes y motivaciones

En los últimos años, la mejora del rendimiento de las redes blockchain se ha centrado principalmente en Soltar la complejidad de la comunicación, pero no ha traído un aumento significativo en el rendimiento. Hasta que el sistema Narwhal separó la propagación de datos de la lógica de consenso central, proponiendo una arquitectura en la que todos los validadores propagaban datos simultáneamente, y el componente de consenso solo ordenaba una pequeña cantidad de metadatos. Esto permitió que el rendimiento alcanzara 160,000 TPS.

Sin embargo, los protocolos de consenso basados en líderes como Hotstuff/Jolteon no pueden aprovechar completamente el potencial de rendimiento de Narwhal. Por lo tanto, Aptos decidió implementar Bullshark sobre el DAG de Narwhal, un protocolo de consenso sin costo de comunicación. Sin embargo, la estructura DAG de Bullshark también conlleva un costo de latencia del 50%.

Shoal tiene como objetivo Soltar la latencia de Bullshark. Introduce puntos de anclaje en cada ronda a través de tecnología de canalización y utiliza un mecanismo de reputación de líderes para favorecer la selección de líderes rápidos.

Marco Shoal

Shoal mejoró Bullshark a través de tecnología de línea de producción, permitiendo que en cada ronda haya un punto de anclaje, reduciendo la latencia de todos los vértices no anclados en el DAG a tres rondas. También introdujo un mecanismo de reputación de líder sin costo, lo que hace que la selección se incline hacia líderes rápidos.

La idea central de Shoal es combinar en orden múltiples instancias de Bullshark para un procesamiento en línea, utilizando el primer punto de anclaje ordenado como punto de cambio de la instancia, y empleando la historia causal del punto de anclaje para calcular la reputación del líder.

Esto permite que Shoal pueda pedir un anclaje por ronda en el mejor de los casos. El mecanismo de reputación del líder favorece la selección de líderes con altas puntuaciones al recalcular el mapeo de rondas a líderes.

Eliminar el tiempo de espera

Shoal utiliza DAG para construir el "reloj de velocidad de red" proporcionado, eliminando la necesidad de tiempos de espera. Siempre que haya suficientes validadores honestos que continúen agregando vértices al DAG, las rondas seguirán avanzando. Combinado con el mecanismo de reputación del líder, puede operar a velocidad de red en todos los escenarios prácticos.

Respuesta General

Shoal proporciona mejores propiedades de respuesta general que las respuestas optimistas. Incluso en caso de fallos del líder o de una red asíncrona, Shoal puede continuar funcionando durante un cierto número de rondas a la velocidad de la red. Esto proporciona garantías de progreso estrictamente mejores durante períodos asíncronos y cuando hay fallos del líder.

Resultados de la evaluación

La evaluación muestra que Shoal ha mejorado enormemente la latencia de Bullshark:

• En condiciones de funcionamiento sin fallos, Shoal ha Soltado la latencia en aproximadamente un 40%
• En el caso de tener 50 nodos de validación y 16 fallos, la latencia de Shoal es un 65% menor que la del Bullshark de referencia.
• Shoal puede expandirse a más nodos de validación y lograr un mayor rendimiento.

En general, Shoal ha mejorado significativamente el rendimiento del protocolo de consenso basado en DAG a través de una tecnología simple y efectiva, proporcionando nuevas posibilidades para el desarrollo de blockchains de alto rendimiento.