原文タイトル：Alpenglow: ソラナのための新しいコンセンサス オリジナル:クエンティン・クニープ、コビ・スリウィンスキー、ロジャー・ヴァッテンホーファー
オリジナルコンピレーション:zhouzhou、

**編者按：**Alpenglow はソラナが発表した新しいコンセンサスプロトコルで、従来のTowerBFTと歴史的証明メカニズムを置き換え、VotorとRotorを導入し、投票とデータ伝播を最適化し、遅延を100～150ミリ秒に大幅に低減し、秒単位の最終性を実現します。このプロトコルは、性能、弾力性、およびスケーラビリティを強化し、ソラナにWeb2に匹敵する応答速度を提供します。

以下は原文内容（読みやすさのために、原内容が整理されています）：

私たちは、ソラナの新しいコンセンサスプロトコルであるAlpenglowを誇りを持って発表します。Alpenglowは、世界の高性能プルーフ・オブ・ステーク（Proof-of-Stake）ブロックチェーンのために特別に設計されたコンセンサスプロトコルです。私たちは、Alpenglowのリリースがソラナにとっての転換点となると信じています。それは新しいコンセンサスメカニズムであるだけでなく、ソラナの設立以来、コアプロトコルに対する最大の変革でもあります。

Alpenglow への移行プロセスでは、一連の古いコアコンポーネント、特に TowerBFT と歴史的証明（Proof-of-History）に別れを告げます。投票とブロックの最終確認ロジックを引き継ぐために、新しいモジュール Votor を導入しました。さらに、Alpenglow は gossip に基づく通信方法を廃止し、より迅速な直接通信プリミティブを採用しました。

この大きな変革にもかかわらず、Alpenglow はソラナの最大の利点に基づいています。Turbine はソラナネットワークの成功において重要な役割を果たし、データ伝播という重要な問題を解決しました。従来のブロックチェーンでは、リーダーがしばしばシステムのボトルネックとなります。

Turbineが採用している技術は、各ブロックをエラーチェック符号化（erasure-coding）によって多くの小さな断片に分割し、迅速に広めることです。重要なのは、このプロセスがすべてのノードの帯域幅を十分に活用している点です。Alpenglowのデータ伝播プロトコルRotorは、Turbineの設計理念を継承し、最適化しています。

これらの変革を通じて、ソラナのパフォーマンスを前例のない高みに引き上げました。TowerBFTを使用する際、ブロック生成から最終確認まで約12.8秒かかります。遅延をミリ秒以下に抑えるために、ソラナは「楽観的確認」の概念を導入しました。

Alpenglowはこれらの遅延制限を打破します。私たちはAlpenglowが実際の最終確認時間を約150ミリ秒（中央値）にまで短縮できると予想しています。

特定の状況下では、100ミリ秒以内に最終確認を実現することも可能です。これは、世界のL1ブロックチェーンプロトコルにとってほぼ信じられない速度です。（これらの遅延データは、現在のメインネットのステーキング分布に基づくシミュレーション結果であり、計算コストは含まれていません。）

150ミリ秒の中央値の遅延は、ソラナがより速いだけでなく、ソラナの応答能力がWeb2インフラストラクチャに匹敵することを意味し、これによりブロックチェーン技術がリアルタイム性能を必要とする新しいアプリケーション分野で実現可能になる可能性があります。

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上方の図は、リーダーがスイスのチューリッヒにいるときのAlpenglowプロトコルの各段階の遅延分布を示しています。私たちがチューリッヒを例に選んだ理由は、Alpenglowを開発している時にこの街にいたからです。

各棒グラフは、現在のソラナノードが世界に分布している平均遅延を示しており、チューリッヒからの距離順に並べられています。

グラフは、ネットワーク内の各ノードのシミュレートされたレイテンシをAlpenglowプロトコルのさまざまなステージにプロットし、そのステージに到達したネットワークノードの割合に対応します。

緑の棒グラフはネットワーク遅延を示しています。現在のソラナのノード分布を見ると、約65%のステーキングノードがチューリッヒまでのネットワーク遅延が50ミリ秒以内です。しかし、遅延の尾部は長く、一部のステーキングノードはチューリッヒまでのネットワーク遅延が200ミリ秒を超えています。

ネットワークの遅延は、私たちのチャートにおける自然な下限を構成します。たとえば、あるノードがチューリッヒから100ミリ秒の距離にある場合、そのノードでブロックの最終確認を完了させるためには、いかなるプロトコルでも少なくとも100ミリ秒が必要です。

黄色の棒グラフは、Rotor（データ伝播プロトコル）の遅延を示しており、これはAlpenglowプロトコルの第一段階です。

赤い棒グラフは、ノードが少なくとも60％のステーキング重みを持つ公証投票を受け取った際にかかる時間を示しています。

青いバーが最終確認時間です。

では、Alpenglowの高性能は一体どこから来ているのでしょうか？

Alpenglow の投票コンポーネント Votor は、極めて効率的な単一投票メカニズムを実現しています：80% のステーキングノードが参加すれば、ブロックは一回の投票で確認されます；60% のステーキングノードが応答するだけでも、二回の投票内で完了します。この二つのモードは統合されており、並行して実行され、どちらが早いかに応じて最終的にブロックが確認されるパスが採用されます。

Alpenglowのデータ伝播サブプロトコルであるRotorは、Turbineのアプローチを継続し、最適化します。 Turbineと同様に、Rotorはノードステーキングの重みに比例して帯域幅を利用し、リーダーのボトルネックを軽減し、高いスループットを実現します。 その結果、合計帯域幅はほぼ最適なレベルまで利用されます。 Rotorの設計アイデアの1つは、実際には、情報伝播の遅延は、伝送速度や計算速度ではなく、主にネットワーク遅延によって制限されるというものです。 Rotor は、Turbine の多層ツリー構造の代わりに 1 層のリレー ノードを使用するため、ネットワーク ホップの数が減ります。 さらに、Rotorはロバスト性を向上させるために、新しいリレーノード選択メカニズムを導入しました。

Alpenglowは、イレイジャーコード化されたデータ分散と最先端のコンセンサスメカニズムを組み合わせた最先端の研究の結果です。 その革新には、統合された1ラウンド/2ラウンドの投票メカニズムが含まれており、前例のないブロックファイナライズの遅延をもたらします。 同時に、独自の「20+20フォールトトレランスメカニズム」も導入しています:ネットワークの状態が厳しい場合でも、プロトコルは正常に動作し、悪意のあるステーキングノードの最大20%と応答しないノードのさらに20%を許容します。 その他の貢献には、低分散サンプリング戦略が含まれます。

私たちは、Alpenglowについて詳しく説明した完全な技術白書を作成しました。この白書は、私たちの設計の背後にある直感と目標を説明するだけでなく、全体のプロトコルを明確で簡潔な定義と擬似コードで説明しています。また、Alpenglowの実際のパフォーマンスを理解するのに役立つさまざまなシミュレーションデータと計算も含まれており、最後には完全な正しさの証明も提供しています。

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