Khung Shoal: Cách Thả độ Trễ Bullshark trên Aptos

Tóm tắt

Aptos Labs đã giải quyết hai vấn đề mở quan trọng trong DAG BFT, thả đáng kể trễ và lần đầu tiên loại bỏ nhu cầu về thời gian chờ trong giao thức đồng thuận xác định. Tổng thể, Shoal đã cải thiện trễ của Bullshark 40% trong trường hợp không có lỗi và 80% trong trường hợp có lỗi.

Shoal là một khung tăng cường giao thức đồng thuận dựa trên Narwhal ( thông qua dòng chảy và uy tín của người lãnh đạo như DAG-Rider, Tusk, Bullshark ). Dòng chảy giảm trễ sắp xếp DAG bằng cách giới thiệu một điểm neo trong mỗi vòng, uy tín của người lãnh đạo cải thiện thêm vấn đề trễ bằng cách đảm bảo điểm neo liên kết với nút xác thực nhanh nhất. Hơn nữa, uy tín của người lãnh đạo cho phép Shoal tận dụng xây dựng DAG không đồng bộ để loại bỏ thời gian chờ ở tất cả các tình huống. Điều này cho phép Shoal cung cấp thuộc tính phản hồi phổ quát, nó chứa phản hồi lạc quan thường cần thiết.

Công nghệ của Shoal rất đơn giản, liên quan đến việc chạy nhiều phiên bản của giao thức cơ bản một cách tuần tự. Khi được khởi tạo bằng Bullshark, chúng tôi có một nhóm "cá mập" đang tham gia vào một cuộc tiếp sức.

Bối cảnh và động lực

Trong những năm gần đây, việc nâng cao hiệu suất mạng blockchain chủ yếu tập trung vào việc Thả độ phức tạp giao tiếp, nhưng không mang lại sự cải thiện đáng kể về thông lượng. Đến khi hệ thống Narwhal tách biệt việc truyền dữ liệu và logic đồng thuận cốt lõi, đã đề xuất một kiến trúc mà tất cả các xác thực viên đều truyền dữ liệu đồng thời, thành phần đồng thuận chỉ đặt hàng một lượng nhỏ siêu dữ liệu. Điều này đã giúp thông lượng đạt tới 160.000 TPS.

Tuy nhiên, các giao thức đồng thuận dựa trên người lãnh đạo như Hotstuff/Jolteon không thể tận dụng đầy đủ tiềm năng thông lượng của Narwhal. Do đó, Aptos quyết định triển khai Bullshark, một giao thức đồng thuận với chi phí giao tiếp bằng không, trên DAG của Narwhal. Tuy nhiên, cấu trúc DAG của Bullshark cũng mang lại chi phí trễ 50%.

Shoal nhằm thả đáng kể độ trễ của Bullshark. Nó giới thiệu các điểm neo trong mỗi vòng bằng công nghệ đường ống và sử dụng cơ chế danh tiếng của lãnh đạo để ưu tiên chọn lãnh đạo nhanh chóng.

Khung Shoal

Shoal đã tăng cường Bullshark thông qua công nghệ dây chuyền, cho phép có một điểm neo trong mỗi vòng, giảm trễ của tất cả các đỉnh không phải điểm neo trong DAG xuống còn ba vòng. Nó cũng giới thiệu cơ chế danh tiếng lãnh đạo không tốn kém, khiến việc chọn lựa nghiêng về các lãnh đạo nhanh.

Ý tưởng cốt lõi của Shoal là kết hợp theo thứ tự nhiều实例 Bullshark để xử lý theo chuỗi, sử dụng điểm neo có thứ tự đầu tiên làm điểm chuyển đổi của实例, và sử dụng lịch sử nhân quả của điểm neo để tính toán danh tiếng của người lãnh đạo.

Điều này cho phép Shoal có thể đặt hàng một điểm neo trong mỗi vòng ở điều kiện tốt nhất. Cơ chế danh tiếng của nhà lãnh đạo thiên về việc chọn những nhà lãnh đạo có điểm số cao bằng cách tính toán lại ánh xạ vòng đến nhà lãnh đạo.

Xóa bỏ thời gian chờ

Shoal sử dụng DAG để xây dựng "đồng hồ tốc độ mạng" được cung cấp, loại bỏ nhu cầu về thời gian hết hạn. Chỉ cần có đủ các xác minh viên trung thực tiếp tục thêm đỉnh vào DAG, vòng sẽ tiếp tục tiến lên. Kết hợp với cơ chế danh tiếng của lãnh đạo, có thể hoạt động với tốc độ mạng trong tất cả các tình huống thực tế.

Phản hồi phổ biến

Shoal cung cấp thuộc tính phản hồi chung tốt hơn phản hồi lạc quan. Ngay cả khi các nhà lãnh đạo thất bại hoặc mạng không đồng bộ, Shoal vẫn có thể tiếp tục chạy một số vòng với tốc độ mạng. Điều này cung cấp đảm bảo tiến độ tốt hơn một cách nghiêm ngặt trong thời gian không đồng bộ và khi các nhà lãnh đạo gặp sự cố.

Kết quả đánh giá

Đánh giá cho thấy, Shoal đã cải thiện đáng kể độ trễ của Bullshark:

• Trong tình huống không có sự cố, Shoal đã thả độ trễ xuống khoảng 40%
• Trong trường hợp có 50 nút xác minh và 16 lần thất bại, độ trễ của Shoal thấp hơn 65% so với chuẩn Bullshark.
• Shoal có thể mở rộng đến nhiều nút xác thực hơn và đạt được thông lượng cao hơn

Tổng thể, Shoal đã nâng cao hiệu suất của giao thức đồng thuận dựa trên DAG bằng công nghệ đơn giản và hiệu quả, mở ra những khả năng mới cho sự phát triển của blockchain hiệu suất cao.