Progrès de la technologie Blockchain et exploration de nouveaux protocoles

La technologie Blockchain a fait des progrès significatifs depuis la naissance de Bitcoin. Avec l'émergence de nouveaux cas d'utilisation tels que les jeux et les NFT, l'industrie explore constamment des moyens d'améliorer l'efficacité technique, en particulier en ce qui concerne le traitement de charges élevées et la fourniture de réponses en temps réel. Les blockchains L1 font face à deux défis majeurs : d'une part, la nécessité d'atteindre un haut débit tout en maintenant une faible latence, et d'autre part, de garantir la stabilité à long terme du protocole de consensus. Tout en s'attaquant à ces défis, il est également nécessaire de maintenir la décentralisation par la participation dynamique et la reconfiguration des nœuds de validation.

Une méthode pour réaliser un haut débit est d'utiliser un protocole de consensus basé sur le DAG. Ces protocoles permettent à la Blockchain de traiter simultanément un grand nombre de transactions, ce qui est particulièrement adapté aux applications telles que les jeux et les NFT. Cependant, les protocoles basés sur le DAG entraînent généralement des délais de quelques secondes, ce qui représente un coût temporel élevé pour les transferts ordinaires ou les opérations de jeu.

D'autre part, les protocoles sans consensus montrent un potentiel énorme en matière de réduction des délais et d'évolutivité. Ces protocoles éliminent le besoin de consensus, permettant un traitement rapide des transactions sans nécessiter un tri global des transactions indépendantes traitées en parallèle. Cependant, ils sont limités à une classe d'opérations simples sur la blockchain, ce qui limite les fonctionnalités des contrats intelligents qui peuvent être mis en œuvre, et la reconfiguration d'un ensemble de validateurs en dynamique peut s'avérer difficile.

Bien que ces méthodes aient du potentiel, elles en sont actuellement principalement au stade de la recherche académique et n'ont pas encore été largement appliquées dans des blockchains de niveau production. Un nouveau protocole combine le consensus basé sur le DAG et des méthodes sans consensus, visant à réaliser le meilleur des deux mondes : un délai de sous-seconde et un débit continu de milliers de transactions par seconde. Ce protocole non seulement accomplit ces deux tâches, mais maintient également la capacité d'exprimer des contrats complexes sur des objets partagés, de générer des points de contrôle et de reconfigurer le groupe de validateurs à travers les périodes.

Ce nouveau protocole adopte une approche unique en combinant les deux méthodes susmentionnées. Pour garantir la sécurité des opérations sur les actifs détenus par un seul propriétaire (objets possédés), le système utilise un protocole de diffusion cohérent entre les validateurs, ce qui entraîne des délais inférieurs à ceux du consensus. Il ne s'appuie sur le consensus que pour traiter les contrats intelligents complexes exécutés sur des objets partagés, c'est-à-dire des objets que tout utilisateur peut modifier. Le protocole prend également en charge les opérations de maintenance du réseau, telles que la définition de points de contrôle et la reconfiguration des validateurs. Lors du traitement des transactions dans un environnement byzantin répliqué, cette stratégie novatrice offre une solution équilibrant performance et sécurité.

Dans ce nouveau protocole, les utilisateurs possédant une clé privée créent et signent des transactions pour modifier les objets qu'ils détiennent, ou un mélange d'objets qu'ils détiennent et d'objets partagés. Les transactions sont envoyées à chaque nœud de validation, qui effectue une série de vérifications de validité et de sécurité, signe la transaction et renvoie la transaction signée au client. Le client collecte les réponses de la grande majorité des nœuds de validation pour former un certificat de transaction, à ce moment-là, la transaction peut être considérée comme irréversible.

Après l'assemblage du certificat, il sera renvoyé à tous les nœuds de validation, qui vérifieront sa validité et confirmeront sa réception au client. Si la transaction implique des objets exclusifs, le certificat de transaction peut être traité et exécuté immédiatement, sans attendre le moteur de consensus. Tous les certificats sont transférés au protocole de consensus basé sur le DAG. Le consensus produit finalement l'ordre total des certificats ; les nœuds de validation vérifient et exécutent les transactions contenant des objets partagés, le client peut recueillir les réponses de la grande majorité des nœuds de validation, les assembler en un certificat d'effet et l'utiliser comme preuve de règlement de la transaction. Ensuite, pour chaque soumission de consensus, des points de contrôle sont formés, ce qui est également utilisé pour piloter le protocole de reconfiguration.

En plus du processus de transaction principal, ce protocole offre de nombreuses installations pour soutenir une blockchain de niveau production :

1. Mettre en œuvre le protocole de point de contrôle après avoir atteint la détermination finale, ce protocole produit l'historique causal de toutes les transactions dans le système. Cela est utilisé pour un audit complet, ainsi que pour maintenir les nœuds complets et les nœuds de validation en retard synchronisés de manière efficace.

2. Prend en charge la reconfiguration à la fin de chaque période, moment où le groupe de validateurs et leurs droits de vote peuvent changer. Afin de garantir que toutes les transactions finales sont incluses dans un bloc, chaque bloc doit être soigneusement fermé et confirmé comme étant sécurisé.

3. Résolution d'un problème dans les anciens protocoles sans consensus : lorsque des clients vulnérables tentent de dépenser deux fois des actifs, ces actifs seront verrouillés indéfiniment. Le nouveau protocole "déverrouille" en toute sécurité les actifs mal verrouillés à la fin de l'epoch, minimisant ainsi les dommages causés par le bug.

Ce nouveau protocole soutient la gestion de la valeur des Blockchains. Le rapport technique complet fournit plus de détails sur le fonctionnement des protocoles de sécurité et d'activité, ainsi que sur les preuves de sécurité avec des participants byzantins partiellement synchronisés dans un modèle de système distribué standard.