Avanços na tecnologia Blockchain e exploração de novos protocolos
A tecnologia Blockchain teve avanços significativos desde o surgimento do Bitcoin. Com o aparecimento de novos cenários de aplicação como jogos e NFT, a indústria está constantemente explorando maneiras de aumentar a eficiência técnica, especialmente no que diz respeito ao tratamento de cargas elevadas e à oferta de respostas em tempo real. As blockchains L1 enfrentam dois grandes desafios: o primeiro é a necessidade de alcançar alta taxa de transferência enquanto mantém baixa latência, e o segundo é garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Ao resolver esses desafios, também é necessário manter a descentralização através da participação dinâmica e reconfiguração dos nós de verificação.
Uma forma de alcançar alta taxa de transferência é usar um protocolo de consenso baseado em DAG. Esses protocolos permitem que a Blockchain processe simultaneamente um grande número de transações, sendo muito adequados para aplicações como jogos e NFTs. No entanto, os protocolos baseados em DAG geralmente resultam em atrasos de alguns segundos, o que representa um custo de tempo elevado para transferências comuns ou operações de jogos.
Por outro lado, os protocolos sem consenso demonstram um enorme potencial na redução de latência e na escalabilidade. Esses protocolos eliminam a necessidade de consenso, permitindo o processamento rápido de transações, sem a necessidade de uma ordenação total de transações independentes processadas em paralelo. No entanto, eles estão limitados a uma classe restrita de operações simples de Bloco, o que limita as funcionalidades dos contratos inteligentes que podem ser implementadas, e a reconfiguração de conjuntos de validadores em dinâmica mudança pode ser desafiadora.
Apesar de esses métodos terem potencial, atualmente eles permanecem principalmente na fase de pesquisa acadêmica e ainda não foram amplamente aplicados em blockchains de nível de produção. Um novo tipo de protocolo combina consenso baseado em DAG e métodos sem consenso, visando alcançar o melhor dos dois mundos: latência de sub-segundo e um throughput contínuo de milhares de transações por segundo. Este protocolo não apenas completou essas duas tarefas, mas também manteve a capacidade de expressar contratos complexos sobre objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo do tempo.
Este novo protocolo adota uma abordagem única que combina os dois métodos mencionados. Para garantir a segurança na operação de ativos pertencentes a um único proprietário (objetos possuídos), o sistema utiliza um protocolo de difusão consistente entre os validadores, resultando em uma latência inferior à do consenso. Ele depende apenas do consenso para processar contratos inteligentes complexos que operam em objetos compartilhados, ou seja, objetos que qualquer usuário pode alterar. O protocolo também suporta operações de manutenção de rede, como a definição de pontos de verificação e a reconfiguração de validadores. Ao processar transações em um ambiente bizantino replicado, essa estratégia inovadora oferece uma solução que equilibra desempenho e segurança.
Neste novo protocolo, os usuários que possuem a chave privada criam e assinam transações para alterar os objetos que possuem, ou uma mistura dos objetos que possuem e dos objetos partilhados. As transações são enviadas a cada nó de validação, que executa uma série de verificações de validade e segurança, assina-as e devolve a transação assinada ao cliente. O cliente coleta as respostas da grande maioria dos nós de validação para formar o certificado de transação, momento em que a transação pode ser considerada irreversível.
Após a montagem do certificado, ele será enviado de volta a todos os nós de validação, que verificarão sua validade e confirmarão o recebimento ao cliente. Se a transação envolver objetos exclusivos, o certificado da transação pode ser processado e executado imediatamente, sem necessidade de esperar pelo motor de consenso. Todos os certificados são encaminhados para o protocolo de consenso baseado em DAG. O consenso finalmente produz a ordem total dos certificados; os nós de validação verificam e executam aquelas transações que contêm objetos compartilhados, e o cliente pode coletar as respostas da grande maioria dos nós de validação, montando-as em um certificado de efeito e utilizando-o como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, um ponto de verificação é formado, que também é utilizado para impulsionar o protocolo de reconfiguração.
Além do principal fluxo de negociação, este protocolo também oferece muitas facilidades para suportar blockchains de nível de produção:
Implementar o protocolo de ponto de verificação após atingir a determinação final, que gera a história causal de todas as transações no sistema. Isto é usado para auditorias completas, bem como para manter de forma eficaz a sincronização entre nós completos e nós de validação atrasados.
Suporta a reconfiguração no final de cada período, momento em que o conjunto de validadores e os seus direitos de voto podem mudar. Para garantir que todas as transações finais estão incluídas em um éon, cada éon deve ser cuidadosamente encerrado e confirmado como seguro.
Resolveu um problema anterior nos protocolos sem consenso: quando um cliente com falhas tenta gastar os mesmos ativos duas vezes, os ativos ficam permanentemente bloqueados. O novo protocolo "desbloqueia" de forma segura os ativos bloqueados incorretamente no final do epoch, minimizando os danos causados pelo bug.
Este novo tipo de protocolo fornece suporte para gerenciar um grande valor em Blockchain. O relatório técnico completo oferece mais detalhes sobre como os protocolos de segurança e atividade funcionam, bem como suas provas de segurança em relação a participantes bizantinos parcialmente sincronizados no modelo padrão de sistemas distribuídos.
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Novo protocolo Blockchain: combina Consenso DAG e sem Consenso para alcançar alta performance e segurança
Avanços na tecnologia Blockchain e exploração de novos protocolos
A tecnologia Blockchain teve avanços significativos desde o surgimento do Bitcoin. Com o aparecimento de novos cenários de aplicação como jogos e NFT, a indústria está constantemente explorando maneiras de aumentar a eficiência técnica, especialmente no que diz respeito ao tratamento de cargas elevadas e à oferta de respostas em tempo real. As blockchains L1 enfrentam dois grandes desafios: o primeiro é a necessidade de alcançar alta taxa de transferência enquanto mantém baixa latência, e o segundo é garantir a estabilidade a longo prazo do protocolo de consenso. Ao resolver esses desafios, também é necessário manter a descentralização através da participação dinâmica e reconfiguração dos nós de verificação.
Uma forma de alcançar alta taxa de transferência é usar um protocolo de consenso baseado em DAG. Esses protocolos permitem que a Blockchain processe simultaneamente um grande número de transações, sendo muito adequados para aplicações como jogos e NFTs. No entanto, os protocolos baseados em DAG geralmente resultam em atrasos de alguns segundos, o que representa um custo de tempo elevado para transferências comuns ou operações de jogos.
Por outro lado, os protocolos sem consenso demonstram um enorme potencial na redução de latência e na escalabilidade. Esses protocolos eliminam a necessidade de consenso, permitindo o processamento rápido de transações, sem a necessidade de uma ordenação total de transações independentes processadas em paralelo. No entanto, eles estão limitados a uma classe restrita de operações simples de Bloco, o que limita as funcionalidades dos contratos inteligentes que podem ser implementadas, e a reconfiguração de conjuntos de validadores em dinâmica mudança pode ser desafiadora.
Apesar de esses métodos terem potencial, atualmente eles permanecem principalmente na fase de pesquisa acadêmica e ainda não foram amplamente aplicados em blockchains de nível de produção. Um novo tipo de protocolo combina consenso baseado em DAG e métodos sem consenso, visando alcançar o melhor dos dois mundos: latência de sub-segundo e um throughput contínuo de milhares de transações por segundo. Este protocolo não apenas completou essas duas tarefas, mas também manteve a capacidade de expressar contratos complexos sobre objetos compartilhados, gerar pontos de verificação e reconfigurar o conjunto de validadores ao longo do tempo.
Este novo protocolo adota uma abordagem única que combina os dois métodos mencionados. Para garantir a segurança na operação de ativos pertencentes a um único proprietário (objetos possuídos), o sistema utiliza um protocolo de difusão consistente entre os validadores, resultando em uma latência inferior à do consenso. Ele depende apenas do consenso para processar contratos inteligentes complexos que operam em objetos compartilhados, ou seja, objetos que qualquer usuário pode alterar. O protocolo também suporta operações de manutenção de rede, como a definição de pontos de verificação e a reconfiguração de validadores. Ao processar transações em um ambiente bizantino replicado, essa estratégia inovadora oferece uma solução que equilibra desempenho e segurança.
Neste novo protocolo, os usuários que possuem a chave privada criam e assinam transações para alterar os objetos que possuem, ou uma mistura dos objetos que possuem e dos objetos partilhados. As transações são enviadas a cada nó de validação, que executa uma série de verificações de validade e segurança, assina-as e devolve a transação assinada ao cliente. O cliente coleta as respostas da grande maioria dos nós de validação para formar o certificado de transação, momento em que a transação pode ser considerada irreversível.
Após a montagem do certificado, ele será enviado de volta a todos os nós de validação, que verificarão sua validade e confirmarão o recebimento ao cliente. Se a transação envolver objetos exclusivos, o certificado da transação pode ser processado e executado imediatamente, sem necessidade de esperar pelo motor de consenso. Todos os certificados são encaminhados para o protocolo de consenso baseado em DAG. O consenso finalmente produz a ordem total dos certificados; os nós de validação verificam e executam aquelas transações que contêm objetos compartilhados, e o cliente pode coletar as respostas da grande maioria dos nós de validação, montando-as em um certificado de efeito e utilizando-o como prova de liquidação da transação. Em seguida, para cada submissão de consenso, um ponto de verificação é formado, que também é utilizado para impulsionar o protocolo de reconfiguração.
Além do principal fluxo de negociação, este protocolo também oferece muitas facilidades para suportar blockchains de nível de produção:
Implementar o protocolo de ponto de verificação após atingir a determinação final, que gera a história causal de todas as transações no sistema. Isto é usado para auditorias completas, bem como para manter de forma eficaz a sincronização entre nós completos e nós de validação atrasados.
Suporta a reconfiguração no final de cada período, momento em que o conjunto de validadores e os seus direitos de voto podem mudar. Para garantir que todas as transações finais estão incluídas em um éon, cada éon deve ser cuidadosamente encerrado e confirmado como seguro.
Resolveu um problema anterior nos protocolos sem consenso: quando um cliente com falhas tenta gastar os mesmos ativos duas vezes, os ativos ficam permanentemente bloqueados. O novo protocolo "desbloqueia" de forma segura os ativos bloqueados incorretamente no final do epoch, minimizando os danos causados pelo bug.
Este novo tipo de protocolo fornece suporte para gerenciar um grande valor em Blockchain. O relatório técnico completo oferece mais detalhes sobre como os protocolos de segurança e atividade funcionam, bem como suas provas de segurança em relação a participantes bizantinos parcialmente sincronizados no modelo padrão de sistemas distribuídos.