Shoal фреймворк: как снизить задержку Bullshark на Aptos

Обзор

Aptos Labs решило две важные открытые проблемы в DAG BFT, значительно Падение задержки и впервые устранило необходимость тайм-аутов в детерминированных соглашениях. В целом, Shoal улучшил задержку Bullshark на 40% в случае отсутствия сбоев и на 80% в случае сбоев.

Shoal — это улучшение протокола согласия на основе Narwhal ( с помощью конвейера и репутации лидеров, который служит основой для таких фреймворков, как DAG-Rider, Tusk, Bullshark ). Конвейер снижает задержку сортировки DAG, вводя опорную точку на каждом раунде, а репутация лидеров дополнительно улучшает проблему задержки, обеспечивая связь опорной точки с самыми быстрыми узлами валидации. Кроме того, репутация лидеров позволяет Shoal использовать асинхронное построение DAG, чтобы устранить тайм-ауты во всех сценариях. Это позволяет Shoal обеспечивать универсальные свойства отклика, которые содержат обычно необходимые оптимистичные ответы.

Технология Shoal очень проста и включает в себя последовательное выполнение нескольких экземпляров основного протокола. При инстанцировании Bullshark мы получаем группу "акул", которые участвуют в эстафете.

Фон и мотивация

В последние годы повышение производительности блокчейн-сетей в основном сосредоточено на снижении сложности связи, но это не привело к значительному увеличению пропускной способности. Пока система Narwhal не отделила распространение данных от основной логики консенсуса, предложив архитектуру, при которой все валидаторы одновременно распространяют данные, а компонент консенсуса только упорядочивает небольшое количество метаданных. Это позволило достичь пропускной способности в 160000 TPS.

Однако, основанные на консенсусном протоколе лидера, таком как Hotstuff/Jolteon, не могут в полной мере использовать потенциал пропускной способности Narwhal. Поэтому Aptos решил развернуть Bullshark, протокол консенсуса с нулевыми затратами на связь, на основе DAG Narwhal. Однако структура DAG Bullshark также принесла 50% затрат на задержку.

Shoal нацелен на значительное Падение задержки Bullshark. Он использует конвейерную технологию для введения якорных точек в каждом раунде и применяет механизм репутации лидера для предпочтительного выбора быстрых лидеров.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-f6b6281c928e3fa7a2412a480c9c1806.webp)

Рамка Shoal

Shoal улучшил Bullshark с помощью технологии конвейера, позволяя иметь опорную точку в каждом раунде, что снижает задержку всех не опорных вершин в DAG до трех раундов. Он также ввел механизм репутации лидера без затрат, который делает выбор более склонным к быстрым лидерам.

Основная идея Shoal заключается в последовательном комбинировании нескольких экземпляров Bullshark для обработки по конвейерному принципу, используя первую упорядоченную привязку в качестве точки переключения экземпляра и используя причинно-следственную историю привязки для расчета репутации лидера.

Это позволяет Shoal заказывать одну опорную точку за раунд в наилучших условиях. Механизм репутации лидеров склонен выбирать лидеров с высоким баллом, пересчитывая соответствие раундов и лидеров.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-b7ed8888da112bae8d34c0fdb338b138.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-46d37add0d9e81b2f295edf8eddd907f.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-0b0928cb6240e994c1514c75e080a4b2.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-859e732e16c3eee0e2c93422474debc2.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9f789cb669f6fcc244ea7ff7648e48b4.webp)

Устранение задержки

Shoal использует DAG для создания предоставленного "часа сетевой скорости", устраняя необходимость в задержке. Пока достаточно честных валидаторов продолжает добавлять вершины в DAG, раунд будет продолжаться. В сочетании с механизмом репутации лидеров это может работать на сетевой скорости во всех реальных сценариях.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1baf540693f376d93cb18ef3193593cc.webp)

Общая отзывчивость

Shoal предоставляет более лучшие универсальные свойства отклика, чем оптимистичный отклик. Даже в случае сбоя лидера или асинхронности сети, Shoal может продолжать работать определенное количество раундов с сетевой скоростью. Это обеспечивает строгое лучшее гарантирование прогресса во время асинхронности и при сбое лидера.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-cc09a26f7c3d94ee785de75e47bf42fb.webp)

Результаты оценки

Оценка показывает, что Shoal значительно улучшил задержку Bullshark:

• В условиях безотказной работы Shoal снизил задержку примерно на 40%
• При наличии 50 валидаторов и 16 неудач, задержка Shoal ниже базового Bullshark на 65%
• Shoal может расширяться до большего количества узлов проверки и обеспечивать более высокую пропускную способность

В целом, Shoal значительно улучшил производительность протокола согласия на основе DAG с помощью простой и эффективной технологии, открыв новые возможности для развития высокопроизводительных блокчейнов.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-6461c85fe1553879062fd7628f50f553.webp)