Título original: Alpenglow: Um Novo Consenso para Solana
Autor original: Quentin Kniep, Kobi Sliwinski e Roger Wattenhofer
Tradução original: zhouzhou,
Nota do editor: Alpenglow é um novo protocolo de consenso lançado pela Solana, que substitui o antigo TowerBFT e o mecanismo de prova histórica, introduzindo Votor e Rotor, otimizando a votação e a propagação de dados, reduzindo significativamente a latência para 100–150 milissegundos, alcançando finalização em segundos. Este protocolo melhora o desempenho, a resiliência e a escalabilidade, permitindo que a Solana tenha uma velocidade de resposta comparável à do Web2.
O seguinte é o conteúdo original (para facilitar a leitura e compreensão, o conteúdo original foi organizado):
Temos o orgulho de apresentar o Alpenglow, um novo protocolo de consenso para a Solana. O Alpenglow é um protocolo de consenso projetado especificamente para blockchains de Proof-of-Stake de alto desempenho em todo o mundo. Acreditamos que o lançamento do Alpenglow será um ponto de viragem para a Solana. Não é apenas um novo mecanismo de consenso, mas a maior transformação do protocolo central desde a fundação da Solana.
Durante o processo de migração para o Alpenglow, vamos nos despedir de uma série de componentes centrais antigos, especialmente o TowerBFT e a prova histórica (Proof-of-History). Introduzimos um novo módulo Votor, que assume a lógica de votação e confirmação final de blocos. Além disso, o Alpenglow abandona o método de comunicação baseado em gossip, adotando uma primitiva de comunicação direta mais rápida.
Apesar de ser uma grande mudança, a Alpenglow ainda se baseia na maior vantagem da Solana. O Turbine desempenhou um papel fundamental no sucesso da rede Solana, resolvendo um problema importante de propagação de dados. Em blockchains tradicionais, os líderes costumam ser o gargalo do sistema.
A tecnologia utilizada pelo Turbine divide cada bloco em muitos fragmentos menores através da codificação de eliminação (erasure-coding) e os espalha rapidamente. O ponto chave é que este processo aproveita ao máximo a largura de banda de todos os nós. O protocolo de disseminação de dados Rotor do Alpenglow dá continuidade e otimiza o conceito de design do Turbine.
Através dessas transformações, levamos o desempenho da Solana a alturas sem precedentes. Ao usar o TowerBFT, leva cerca de 12,8 segundos desde a geração do bloco até a confirmação final. Para reduzir a latência para níveis sub-segundo, a Solana introduziu o conceito de "confirmação otimista".
E a Alpenglow vai quebrar essas limitações de atraso. Esperamos que a Alpenglow consiga reduzir o tempo real de confirmação final para cerca de 150 milissegundos (mediana).
Em certos casos, a confirmação final pode ser alcançada em até 100 milissegundos - uma velocidade quase inacreditável para protocolos de blockchain L1 globais. (Esses dados de latência são baseados em resultados de simulação da distribuição de staking atual na mainnet, sem incluir custos computacionais.)
A latência mediana de 150 milissegundos não significa apenas que a Solana é mais rápida - significa que a capacidade de resposta da Solana pode rivalizar com a infraestrutura Web2, o que tem o potencial de tornar a tecnologia blockchain viável em novos campos de aplicação que exigem desempenho em tempo real.
A imagem acima mostra a distribuição de atrasos em várias fases do protocolo Alpenglow quando o líder está localizado em Zurique, Suíça. Escolhemos Zurique como exemplo porque desenvolvemos o Alpenglow nesta cidade.
Cada barra do gráfico exibe a latência média dos nós Solana na distribuição global, ordenada pela distância até Zurique.
A imagem ilustra o atraso simulado em diferentes estágios do protocolo Alpenglow para os nós da rede, correspondente à proporção de nós da rede que já alcançaram esse estágio.
As barras verdes representam a latência da rede. Com base na distribuição atual de nós em Solana, cerca de 65% dos nós de staking estão dentro de 50ms da latência da rede de Zurique. A cauda de latência é mais longa, com alguns nós de staking experimentando uma latência de mais de 200 milissegundos da rede de Zurique.
A latência da rede constitui um limite inferior natural em nosso gráfico – por exemplo, se um nó estiver a 100 milissegundos de distância de Zurique, levará pelo menos 100 milissegundos para qualquer protocolo finalizar um bloco nesse nó.
As barras amarelas indicam a latência do Rotor (Data Propagation Protocol), que é a primeira fase do protocolo Alpenglow.
A barra vermelha representa o tempo gasto para que o nó receba pelo menos 60% do peso de voto do notário.
A barra azul representa o tempo de confirmação final.
Então, de onde vem o alto desempenho do Alpenglow?
O componente de votação de Alpenglow, Votor, implementa um mecanismo de votação de turno único extremamente eficiente: se 80% dos nós de aposta participarem, o bloco pode ser confirmado em um único turno de votação; Se apenas 60% dos nós de staking responderem, isso pode ser feito dentro de dois turnos de votação. Os dois modos são integrados e executados em paralelo, e o que for mais rápido tomará o caminho para finalmente confirmar o bloco.
O subprotocolo de propagação de dados da Alpenglow, Rotor, continua e otimiza a abordagem da Turbine. Semelhante à turbina, o rotor utiliza sua largura de banda proporcionalmente com base no peso da estaca do nó, aliviando o gargalo dos líderes e alcançando alto rendimento. Como resultado, a largura de banda total é utilizada a um nível quase ideal. Uma das ideias de design de Rotor é que, na realidade, a latência da propagação da informação é limitada principalmente pela latência da rede, em vez da velocidade de transmissão ou computação. O rotor usa uma única camada de nós de relé em vez da estrutura de árvore multicamadas da turbina, o que reduz o número de saltos de rede. Além disso, a Rotor introduziu um novo mecanismo de seleção de nós de relé para melhorar a robustez.
Alpenglow é o resultado de uma pesquisa de ponta que combina distribuição de dados codificados de eliminação com mecanismos de consenso de última geração. Suas inovações incluem um mecanismo integrado de votação de um turno/dois turnos, que traz atrasos sem precedentes na finalização do bloco. Ao mesmo tempo, também introduz um mecanismo único de "tolerância a falhas 20+20": mesmo que as condições da rede sejam graves, o protocolo ainda pode operar normalmente, tolerando até 20% dos nós de staking maliciosos e mais 20% dos nós que não respondem. Outras contribuições incluem uma estratégia de amostragem de baixa variância.
Escrevemos um white paper técnico completo que detalha o Alpenglow. O white paper não só expõe a intuição e os objetivos por trás do nosso design, mas também explica todo o protocolo com definições claras e pseudocódigo. Além disso, inclui vários dados e cálculos simulados, ajudando os leitores a compreender o desempenho real do Alpenglow, e por fim, fornece uma prova de correção completa.
O conteúdo é apenas para referência, não uma solicitação ou oferta. Nenhum aconselhamento fiscal, de investimento ou jurídico é fornecido. Consulte a isenção de responsabilidade para obter mais informações sobre riscos.
Do TowerBFT ao Alpenglow, a Solana entra na era de centenas de milissegundos.
Nota do editor: Alpenglow é um novo protocolo de consenso lançado pela Solana, que substitui o antigo TowerBFT e o mecanismo de prova histórica, introduzindo Votor e Rotor, otimizando a votação e a propagação de dados, reduzindo significativamente a latência para 100–150 milissegundos, alcançando finalização em segundos. Este protocolo melhora o desempenho, a resiliência e a escalabilidade, permitindo que a Solana tenha uma velocidade de resposta comparável à do Web2.
O seguinte é o conteúdo original (para facilitar a leitura e compreensão, o conteúdo original foi organizado):
Temos o orgulho de apresentar o Alpenglow, um novo protocolo de consenso para a Solana. O Alpenglow é um protocolo de consenso projetado especificamente para blockchains de Proof-of-Stake de alto desempenho em todo o mundo. Acreditamos que o lançamento do Alpenglow será um ponto de viragem para a Solana. Não é apenas um novo mecanismo de consenso, mas a maior transformação do protocolo central desde a fundação da Solana.
Durante o processo de migração para o Alpenglow, vamos nos despedir de uma série de componentes centrais antigos, especialmente o TowerBFT e a prova histórica (Proof-of-History). Introduzimos um novo módulo Votor, que assume a lógica de votação e confirmação final de blocos. Além disso, o Alpenglow abandona o método de comunicação baseado em gossip, adotando uma primitiva de comunicação direta mais rápida.
Apesar de ser uma grande mudança, a Alpenglow ainda se baseia na maior vantagem da Solana. O Turbine desempenhou um papel fundamental no sucesso da rede Solana, resolvendo um problema importante de propagação de dados. Em blockchains tradicionais, os líderes costumam ser o gargalo do sistema.
A tecnologia utilizada pelo Turbine divide cada bloco em muitos fragmentos menores através da codificação de eliminação (erasure-coding) e os espalha rapidamente. O ponto chave é que este processo aproveita ao máximo a largura de banda de todos os nós. O protocolo de disseminação de dados Rotor do Alpenglow dá continuidade e otimiza o conceito de design do Turbine.
Através dessas transformações, levamos o desempenho da Solana a alturas sem precedentes. Ao usar o TowerBFT, leva cerca de 12,8 segundos desde a geração do bloco até a confirmação final. Para reduzir a latência para níveis sub-segundo, a Solana introduziu o conceito de "confirmação otimista".
E a Alpenglow vai quebrar essas limitações de atraso. Esperamos que a Alpenglow consiga reduzir o tempo real de confirmação final para cerca de 150 milissegundos (mediana).
Em certos casos, a confirmação final pode ser alcançada em até 100 milissegundos - uma velocidade quase inacreditável para protocolos de blockchain L1 globais. (Esses dados de latência são baseados em resultados de simulação da distribuição de staking atual na mainnet, sem incluir custos computacionais.)
A latência mediana de 150 milissegundos não significa apenas que a Solana é mais rápida - significa que a capacidade de resposta da Solana pode rivalizar com a infraestrutura Web2, o que tem o potencial de tornar a tecnologia blockchain viável em novos campos de aplicação que exigem desempenho em tempo real.
A imagem acima mostra a distribuição de atrasos em várias fases do protocolo Alpenglow quando o líder está localizado em Zurique, Suíça. Escolhemos Zurique como exemplo porque desenvolvemos o Alpenglow nesta cidade.
Cada barra do gráfico exibe a latência média dos nós Solana na distribuição global, ordenada pela distância até Zurique.
A imagem ilustra o atraso simulado em diferentes estágios do protocolo Alpenglow para os nós da rede, correspondente à proporção de nós da rede que já alcançaram esse estágio.
As barras verdes representam a latência da rede. Com base na distribuição atual de nós em Solana, cerca de 65% dos nós de staking estão dentro de 50ms da latência da rede de Zurique. A cauda de latência é mais longa, com alguns nós de staking experimentando uma latência de mais de 200 milissegundos da rede de Zurique.
A latência da rede constitui um limite inferior natural em nosso gráfico – por exemplo, se um nó estiver a 100 milissegundos de distância de Zurique, levará pelo menos 100 milissegundos para qualquer protocolo finalizar um bloco nesse nó.
As barras amarelas indicam a latência do Rotor (Data Propagation Protocol), que é a primeira fase do protocolo Alpenglow.
A barra vermelha representa o tempo gasto para que o nó receba pelo menos 60% do peso de voto do notário.
A barra azul representa o tempo de confirmação final.
Então, de onde vem o alto desempenho do Alpenglow?
O componente de votação de Alpenglow, Votor, implementa um mecanismo de votação de turno único extremamente eficiente: se 80% dos nós de aposta participarem, o bloco pode ser confirmado em um único turno de votação; Se apenas 60% dos nós de staking responderem, isso pode ser feito dentro de dois turnos de votação. Os dois modos são integrados e executados em paralelo, e o que for mais rápido tomará o caminho para finalmente confirmar o bloco.
O subprotocolo de propagação de dados da Alpenglow, Rotor, continua e otimiza a abordagem da Turbine. Semelhante à turbina, o rotor utiliza sua largura de banda proporcionalmente com base no peso da estaca do nó, aliviando o gargalo dos líderes e alcançando alto rendimento. Como resultado, a largura de banda total é utilizada a um nível quase ideal. Uma das ideias de design de Rotor é que, na realidade, a latência da propagação da informação é limitada principalmente pela latência da rede, em vez da velocidade de transmissão ou computação. O rotor usa uma única camada de nós de relé em vez da estrutura de árvore multicamadas da turbina, o que reduz o número de saltos de rede. Além disso, a Rotor introduziu um novo mecanismo de seleção de nós de relé para melhorar a robustez.
Alpenglow é o resultado de uma pesquisa de ponta que combina distribuição de dados codificados de eliminação com mecanismos de consenso de última geração. Suas inovações incluem um mecanismo integrado de votação de um turno/dois turnos, que traz atrasos sem precedentes na finalização do bloco. Ao mesmo tempo, também introduz um mecanismo único de "tolerância a falhas 20+20": mesmo que as condições da rede sejam graves, o protocolo ainda pode operar normalmente, tolerando até 20% dos nós de staking maliciosos e mais 20% dos nós que não respondem. Outras contribuições incluem uma estratégia de amostragem de baixa variância.
Escrevemos um white paper técnico completo que detalha o Alpenglow. O white paper não só expõe a intuição e os objetivos por trás do nosso design, mas também explica todo o protocolo com definições claras e pseudocódigo. Além disso, inclui vários dados e cálculos simulados, ajudando os leitores a compreender o desempenho real do Alpenglow, e por fim, fornece uma prova de correção completa.
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