区块链技术的进步与挑战

区块链技术自诞生以来已取得长足进步。随着游戏和NFT等新应用场景的出现，业界正不断探索如何提高技术效率，特别是在处理高负载和实时延迟方面。当前L1区块链面临两大挑战:一是如何在保持低延迟的同时实现高吞吐量,二是如何确保共识协议长期稳定。在解决这些问题的同时,还需通过验证节点的动态参与和重新配置来维持去中心化。

提高吞吐量的一种方法是采用基于DAG的共识协议。这类协议能够同时处理大量交易,非常适合游戏和NFT等应用场景。然而,基于DAG的协议通常会导致几秒钟的延迟,对于普通转账或游戏操作来说耗时较长。

另一方面,无共识协议在减少延迟和扩展性方面展现出巨大潜力。这类协议无需共识即可快速处理交易,无需对并行处理的独立交易进行排序。但它们仅限于一些简单的区块链操作,限制了智能合约的表达能力,且重新配置动态变化的验证者集可能具有挑战性。

尽管这些方法都有潜力,但目前还未在生产级区块链中广泛应用。有一种新的协议结合了基于DAG的共识和无共识方法,实现了亚秒级延迟和每秒数千笔交易的持续吞吐量。同时保留了在共享对象上执行复杂合约、生成检查点以及跨时期重新配置验证者集的能力。

这种新协议采用了独特的方法,将上述两种方案结合起来。对于单个所有者拥有的资产操作,系统在验证者之间采用一致的广播协议,从而实现低于共识的延迟。对于在共享对象上运行的复杂智能合约,则依靠共识来处理。该协议还支持网络维护操作,如定义检查点和重新配置验证器。这种新颖的策略在处理交易时提供了两全其美的方案。

具体流程如下:用户创建并签署交易,发送至验证节点。验证节点进行有效性检查并签名,将已签名的交易返回给客户端。客户端收集大多数验证节点的响应形成交易证书,此时交易达到最终性。证书组装完成后发回所有验证节点确认。如果交易只涉及独占对象,可立即处理执行。所有证书都转发到基于DAG的共识协议。共识输出证书的总顺序后,验证节点执行包含共享对象的交易。最后为每个共识提交形成检查点,用于驱动重新配置协议。

除主要交易流程外,该协议还提供多项功能支持生产级区块链:1)实施检查点协议,生成所有交易的因果历史,用于审计和同步。2)支持每个时期结束时的重新配置。3)在epoch结束时安全"解锁"错误锁定的资产,将漏洞影响降到最低。

这种新型协议为处理高价值资产的区块链提供了强有力的支持。完整的技术报告提供了更多关于安全性和活性协议的细节,以及在标准分布式系统模型中的安全性证明。