我们自豪地介绍 Alpenglow，Solana 的新共识协议。Alpenglow 是一个针对全球高性能权益证明区块链量身定制的共识协议。我们相信 Alpenglow 的发布将成为 Solana 的一个转折点。Alpenglow 不仅是一个新的共识协议，也是 Solana 核心协议自诞生以来最大的变化。

在迁移到 Alpenglow 时，我们告别了一些核心协议的遗留组件，特别是 TowerBFT 和历史证明。我们引入了 Votor，它接管了投票和区块最终确认的逻辑。此外，Alpenglow 不再依赖于八卦协议，而是采用了一种更快的直接通信原语。

尽管这是一个重大变化，Alpenglow仍然建立在Solana的最大优势之上。Turbine在Solana网络的成功中发挥了至关重要的作用，因为它解决了数据传播的重要方面。在过去的区块链中，领导者往往是系统的瓶颈。相比之下，Turbine采用了一种技术，将每个区块编码为许多较小的部分，这些部分可以快速传播。至关重要的是，在这个过程中利用了所有节点的带宽。Rotor，作为Alpenglow的数据传播协议，采用了Turbine的方法并进行了改进。

通过这些变化，我们将把Solana带入前所未有的性能水平。使用TowerBFT，Solana从区块创建到区块最终确定大约需要12.8秒。为了将延迟降低到亚秒级，Solana引入了“乐观确认”概念。Alpenglow将打破这两种延迟界限。我们预计Alpenglow能在大约150毫秒（中位数）内实现实际最终性。有时最终性可以快至100毫秒，这对于一个全球性的L1区块链协议来说是一个难以置信的低数字。（这些延迟数字是基于当前主网质押分布的模拟，不包括计算开销。）

150毫秒的中位延迟不仅意味着Solana速度快——这意味着Solana可以在响应能力上与Web2基础设施竞争，可能使区块链技术对完全新类别的应用程序变得可行，这些应用程序要求实时性能。

上述图表显示了Alpenglow不同部分的延迟分解，领导者位于瑞士苏黎世。我们选择苏黎世作为示例，因为这是我们开发Alpenglow时的地点。每个条形图显示了当前全球分布的Solana节点的平均延迟，按距离苏黎世的远近排序。到达Alpenglow协议不同阶段的模拟延迟与到达该阶段的网络比例进行绘制。

绿色条形图显示了网络延迟。根据当前的Solana节点分布，约65%的Solana股份在距离苏黎世50毫秒的网络延迟内。长尾股份的网络延迟超过200毫秒。网络延迟作为我们图表的自然下限，例如，如果一个节点距离苏黎世100毫秒，那么任何协议至少需要100毫秒来在该节点上完成一个区块。
黄色条形图显示了我们的协议第一阶段Rotor所产生的延迟。
红色条形标记了节点收到至少60%股份的公证投票的时间。
最后，蓝色条形图显示了最终确认时间。

那么这种高性能来自哪里？

Alpenglow的投票组件Votor在80%的权益参与时，通过单轮投票以创纪录的速度完成区块，而在只有60%的权益响应时则需要两轮投票。这两种投票模式是集成并同时进行的，因此当两条路径中较快的一条结束时，最终确认就会发生。

Rotor，作为Alpenglow的数据传播子协议，采用了Turbine的方法并进行了改进。与Turbine类似，Rotor根据参与节点的股份比例利用带宽，从而减轻高吞吐量下的领导者瓶颈。因此，总可用带宽以渐近最优的方式使用。Rotor设计中的一个见解是光速仍然太慢，信息传播的延迟主要由网络延迟主导，而非传输或计算延迟。Rotor具有单层中继节点，而不是Turbine的多层树状结构。通过这种方式，Rotor最小化了网络跳数。此外，Rotor引入了新的技术来确定中继节点，从而提高了弹性。

Alpenglow建立在最先进的研究基础上，结合了擦除编码的数据分发和最新的共识技术。它引入了创新，如其集成的一/两轮投票模式，导致前所未有的最终确定延迟。这种独特的“20+20”弹性允许协议在恶劣的网络条件下有效运行，能够容忍高达20%的对抗性股份和额外20%的非响应股份。其他贡献包括低方差的采样策略。

我们已经撰写了一份全面的白皮书，详细描述了Alpenglow。白皮书介绍了Alpenglow的直觉以及我们想要实现的目标。它还讨论了协议，提供了简明的定义和伪代码。白皮书包括各种模拟测量和计算，以便理解Alpenglow的性能。最后，白皮书包含了正确性证明。

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