Исходное название: Alpenglow: Новый консенсус для Solana
Автор оригинала: Квентин Книеп, Коби Сливински и Роджер Ваттенхофер
Оригинальный перевод: zhouzhou,
Редакционное примечание: Alpenglow — это новый консенсусный протокол, представленный Solana, который заменяет оригинальный TowerBFT и механизм исторического доказательства, вводя Votor и Rotor, оптимизируя голосование и распространение данных, значительно снижая задержку до 100–150 миллисекунд и достигая финализации за секунды. Этот протокол улучшает производительность, устойчивость и масштабируемость, позволяя Solana достигать скорости отклика, сопоставимой с Web2.
Ниже приведено исходное содержание (для удобства чтения и понимания, оригинальное содержание было переработано):
Мы гордимся тем, что представляем Alpenglow, новый консенсусный протокол для Solana. Alpenglow - это консенсусный протокол, созданный специально для глобальных высокопроизводительных блокчейнов с доказательством доли (Proof-of-Stake). Мы верим, что запуск Alpenglow станет поворотным моментом для Solana. Это не просто новый механизм консенсуса, но и крупнейшая трансформация основного протокола с момента основания Solana.
В процессе миграции на Alpenglow мы попрощаемся с рядом устаревших ключевых компонентов, особенно с TowerBFT и доказательством истории (Proof-of-History). Мы представили новый модуль Votor, который будет отвечать за логику голосования и окончательного подтверждения блоков. Кроме того, Alpenglow отказался от общения на основе gossip и перешел к более быстрому прямому коммуникативному примитиву.
Несмотря на то, что это значительное преобразование, Alpenglow по-прежнему основывается на главном преимуществе Solana. Turbine сыграл ключевую роль в успехе сети Solana, решая важную проблему распространения данных. В традиционных блокчейнах лидеры часто становятся узким местом системы.
Технология, используемая Turbine, разбивает каждый блок на множество меньших фрагментов с помощью кодирования с удалением (erasure-coding) и быстро распространяет их. Ключевым моментом является то, что этот процесс полностью использует пропускную способность всех узлов. Протокол передачи данных Rotor в Alpenglow продолжает и оптимизирует концепцию дизайна Turbine.
Благодаря этим изменениям мы поднимаем производительность Solana на беспрецедентные высоты. При использовании TowerBFT от генерации блока до финального подтверждения проходит около 12,8 секунд. Для того, чтобы сократить задержку до долей секунды, в Solana ввели понятие «оптимистичное подтверждение».
А Alpenglow преодолеет эти ограничения задержки. Мы ожидаем, что Alpenglow сможет снизить фактическое время окончательного подтверждения до примерно 150 миллисекунд (медиана).
В некоторых случаях окончательное подтверждение может быть достигнуто даже за 100 миллисекунд — это почти невероятная скорость для глобальных L1 блокчейн-протоколов. (Эти данные о задержках основаны на результатах моделирования текущего распределения стейкинга в основной сети и не включают вычислительные затраты.)
Медианная задержка в 150 миллисекунд не только означает, что Solana быстрее — это означает, что реакция Solana может соперничать с инфраструктурой Web2, что открывает потенциал для применения технологий блокчейна в новых областях, требующих производительности в реальном времени.
!
На верхней картинке показано распределение задержек на различных этапах протокола Alpenglow, когда лидер находится в Цюрихе, Швейцария. Мы выбрали Цюрих в качестве примера, потому что именно в этом городе мы разрабатывали Alpenglow.
Каждый столбчатый график показывает среднюю задержку текущих узлов Solana в глобальном распределении, отсортированную по расстоянию от Цюриха.
На изображении показаны смоделированные задержки, с которыми разные узлы сети достигают различных этапов протокола Alpenglow, соответствующие доле узлов сети, которые уже достигли этого этапа.
Зеленые столбцы представляют собой сетевую задержку. Судя по текущему распределению узлов Solana, примерно 65% стейкинговых узлов имеют сетевую задержку до Цюриха менее 50 миллисекунд. Однако хвост задержки довольно длинный, и некоторые стейкинговые узлы имеют сетевую задержку до Цюриха более 200 миллисекунд.
Сетевая задержка составляет естественную нижнюю границу в наших графиках — например, если какой-то узел находится на расстоянии 100 миллисекунд от Цюриха, то любому протоколу, чтобы завершить окончательное подтверждение блока на этом узле, потребуется как минимум 100 миллисекунд.
Желтая колонка показывает задержку Rotor (протокол распространения данных), это первая фаза протокола Alpenglow.
Красные столбцы показывают время, затраченное на нотариальные голоса, полученные узлом с как минимум 60% веса залога.
Синие столбцы — это время окончательного подтверждения.
Так откуда же берется высокая производительность Alpenglow?
Компонент голосования Votor от Alpenglow реализует высокоэффективный механизм единого раунда голосования: если 80% узлов с залогом участвуют, блок может быть подтвержден за один раунд голосования; если только 60% узлов с залогом откликаются, он также может быть завершен за два раунда голосования. Эти два режима интегрированы и выполняются параллельно, и тот, который быстрее, используется для окончательного подтверждения блока.
Протокол передачи данных Alpenglow, Rotor, продолжает и оптимизирует методы Turbine. Как и Turbine, Rotor пропорционально использует свою пропускную способность в зависимости от веса залога узлов, что позволяет устранить проблему узкого места лидера и достичь высокой пропускной способности. В конечном итоге общая пропускная способность может достичь почти оптимального уровня использования. Одной из концепций дизайна Rotor является то, что в реальности задержка распространения информации в основном ограничивается задержкой сети, а не скоростью передачи или вычислений. Rotor использует одноуровневые узлы ретрансляции, в отличие от многоуровневой древовидной структуры Turbine, что снижает количество сетевых переходов. Кроме того, Rotor также вводит совершенно новый механизм выбора узлов ретрансляции, что повышает устойчивость.
Alpenglow является результатом передовых исследований, которые сочетают в себе стираемое кодирование распределения данных с современными механизмами консенсуса. К ее нововведениям относится интегрированный механизм голосования в один тур/два тура, что приводит к беспрецедентным задержкам в финализации блоков. В то же время он также вводит уникальный «механизм отказоустойчивости 20+20»: даже если состояние сети серьезное, протокол все равно может работать в обычном режиме, допуская до 20% злонамеренных узлов стейкинга и еще 20% не отвечающих узлов. Другие вклады включают стратегию выборки с низкой дисперсией.
Мы уже написали полный технический белый документ, в котором подробно изложен Alpenglow. Белый документ не только объясняет интуицию и цели, стоящие за нашим дизайном, но и разъясняет весь протокол с помощью четких определений и псевдокода. В то же время он содержит различные симуляционные данные и вычисления, которые помогают читателям понять фактическую производительность Alpenglow, а в конце также предоставляет полное доказательство корректности.
Содержание носит исключительно справочный характер и не является предложением или офертой. Консультации по инвестициям, налогообложению или юридическим вопросам не предоставляются. Более подробную информацию о рисках см. в разделе «Дисклеймер».
От TowerBFT до Alpenglow, Solana вступает в эпоху сотых долей секунды
Редакционное примечание: Alpenglow — это новый консенсусный протокол, представленный Solana, который заменяет оригинальный TowerBFT и механизм исторического доказательства, вводя Votor и Rotor, оптимизируя голосование и распространение данных, значительно снижая задержку до 100–150 миллисекунд и достигая финализации за секунды. Этот протокол улучшает производительность, устойчивость и масштабируемость, позволяя Solana достигать скорости отклика, сопоставимой с Web2.
Ниже приведено исходное содержание (для удобства чтения и понимания, оригинальное содержание было переработано):
Мы гордимся тем, что представляем Alpenglow, новый консенсусный протокол для Solana. Alpenglow - это консенсусный протокол, созданный специально для глобальных высокопроизводительных блокчейнов с доказательством доли (Proof-of-Stake). Мы верим, что запуск Alpenglow станет поворотным моментом для Solana. Это не просто новый механизм консенсуса, но и крупнейшая трансформация основного протокола с момента основания Solana.
В процессе миграции на Alpenglow мы попрощаемся с рядом устаревших ключевых компонентов, особенно с TowerBFT и доказательством истории (Proof-of-History). Мы представили новый модуль Votor, который будет отвечать за логику голосования и окончательного подтверждения блоков. Кроме того, Alpenglow отказался от общения на основе gossip и перешел к более быстрому прямому коммуникативному примитиву.
Несмотря на то, что это значительное преобразование, Alpenglow по-прежнему основывается на главном преимуществе Solana. Turbine сыграл ключевую роль в успехе сети Solana, решая важную проблему распространения данных. В традиционных блокчейнах лидеры часто становятся узким местом системы.
Технология, используемая Turbine, разбивает каждый блок на множество меньших фрагментов с помощью кодирования с удалением (erasure-coding) и быстро распространяет их. Ключевым моментом является то, что этот процесс полностью использует пропускную способность всех узлов. Протокол передачи данных Rotor в Alpenglow продолжает и оптимизирует концепцию дизайна Turbine.
Благодаря этим изменениям мы поднимаем производительность Solana на беспрецедентные высоты. При использовании TowerBFT от генерации блока до финального подтверждения проходит около 12,8 секунд. Для того, чтобы сократить задержку до долей секунды, в Solana ввели понятие «оптимистичное подтверждение».
А Alpenglow преодолеет эти ограничения задержки. Мы ожидаем, что Alpenglow сможет снизить фактическое время окончательного подтверждения до примерно 150 миллисекунд (медиана).
В некоторых случаях окончательное подтверждение может быть достигнуто даже за 100 миллисекунд — это почти невероятная скорость для глобальных L1 блокчейн-протоколов. (Эти данные о задержках основаны на результатах моделирования текущего распределения стейкинга в основной сети и не включают вычислительные затраты.)
Медианная задержка в 150 миллисекунд не только означает, что Solana быстрее — это означает, что реакция Solana может соперничать с инфраструктурой Web2, что открывает потенциал для применения технологий блокчейна в новых областях, требующих производительности в реальном времени.
!
На верхней картинке показано распределение задержек на различных этапах протокола Alpenglow, когда лидер находится в Цюрихе, Швейцария. Мы выбрали Цюрих в качестве примера, потому что именно в этом городе мы разрабатывали Alpenglow.
Каждый столбчатый график показывает среднюю задержку текущих узлов Solana в глобальном распределении, отсортированную по расстоянию от Цюриха.
На изображении показаны смоделированные задержки, с которыми разные узлы сети достигают различных этапов протокола Alpenglow, соответствующие доле узлов сети, которые уже достигли этого этапа.
Зеленые столбцы представляют собой сетевую задержку. Судя по текущему распределению узлов Solana, примерно 65% стейкинговых узлов имеют сетевую задержку до Цюриха менее 50 миллисекунд. Однако хвост задержки довольно длинный, и некоторые стейкинговые узлы имеют сетевую задержку до Цюриха более 200 миллисекунд.
Сетевая задержка составляет естественную нижнюю границу в наших графиках — например, если какой-то узел находится на расстоянии 100 миллисекунд от Цюриха, то любому протоколу, чтобы завершить окончательное подтверждение блока на этом узле, потребуется как минимум 100 миллисекунд.
Желтая колонка показывает задержку Rotor (протокол распространения данных), это первая фаза протокола Alpenglow.
Красные столбцы показывают время, затраченное на нотариальные голоса, полученные узлом с как минимум 60% веса залога.
Синие столбцы — это время окончательного подтверждения.
Так откуда же берется высокая производительность Alpenglow?
Компонент голосования Votor от Alpenglow реализует высокоэффективный механизм единого раунда голосования: если 80% узлов с залогом участвуют, блок может быть подтвержден за один раунд голосования; если только 60% узлов с залогом откликаются, он также может быть завершен за два раунда голосования. Эти два режима интегрированы и выполняются параллельно, и тот, который быстрее, используется для окончательного подтверждения блока.
Протокол передачи данных Alpenglow, Rotor, продолжает и оптимизирует методы Turbine. Как и Turbine, Rotor пропорционально использует свою пропускную способность в зависимости от веса залога узлов, что позволяет устранить проблему узкого места лидера и достичь высокой пропускной способности. В конечном итоге общая пропускная способность может достичь почти оптимального уровня использования. Одной из концепций дизайна Rotor является то, что в реальности задержка распространения информации в основном ограничивается задержкой сети, а не скоростью передачи или вычислений. Rotor использует одноуровневые узлы ретрансляции, в отличие от многоуровневой древовидной структуры Turbine, что снижает количество сетевых переходов. Кроме того, Rotor также вводит совершенно новый механизм выбора узлов ретрансляции, что повышает устойчивость.
Alpenglow является результатом передовых исследований, которые сочетают в себе стираемое кодирование распределения данных с современными механизмами консенсуса. К ее нововведениям относится интегрированный механизм голосования в один тур/два тура, что приводит к беспрецедентным задержкам в финализации блоков. В то же время он также вводит уникальный «механизм отказоустойчивости 20+20»: даже если состояние сети серьезное, протокол все равно может работать в обычном режиме, допуская до 20% злонамеренных узлов стейкинга и еще 20% не отвечающих узлов. Другие вклады включают стратегию выборки с низкой дисперсией.
Мы уже написали полный технический белый документ, в котором подробно изложен Alpenglow. Белый документ не только объясняет интуицию и цели, стоящие за нашим дизайном, но и разъясняет весь протокол с помощью четких определений и псевдокода. В то же время он содержит различные симуляционные данные и вычисления, которые помогают читателям понять фактическую производительность Alpenglow, а в конце также предоставляет полное доказательство корректности.
「Исходная ссылка」
：