Cadre Shoal : comment Goutte la latence du protocole Bullshark sur Aptos

Aperçu

Aptos Labs a développé le cadre Shoal, qui améliore considérablement les performances du protocole de consensus basé sur Narwhal (, tel que DAG-Rider, Tusk, Bullshark ), grâce à un traitement en pipeline et un mécanisme de réputation des leaders. En l'absence de défaillance, Shoal a réduit la latence de Bullshark de 40 %, et en cas de défaillance, de 80 %.

La pensée centrale de Shoal est d'exécuter plusieurs instances de protocole sous-jacent en séquence. Prenons l'exemple de Bullshark, c'est comme si plusieurs "requins" couraient dans une course de relais.

Contexte et défis

Les réseaux blockchain ont toujours cherché à obtenir de meilleures performances. Les tentatives d'augmenter le débit en réduisant la complexité de la communication dans les premières étapes ont eu un effet limité. Les percées récentes consistent à séparer la propagation des données de la logique de consensus, permettant ainsi la parallélisation. Le système Narwhal adopte cette architecture et a atteint un débit de 160 000 TPS.

Cependant, le protocole de consensus des leaders ( tel que Hotstuff/Jolteon) ne peut pas exploiter pleinement le potentiel de Narwhal. Bien que Bullshark basé sur DAG supporte un haut débit, la latence a augmenté de 50%.

Il est considéré difficile d'implémenter le traitement en pipeline et le mécanisme de réputation des leaders dans le protocole DAG, car :

1. Modifier la logique centrale de Bullshark semble impossible.
2. La sélection dynamique des leaders peut entraîner différents résultats de tri.

Conception du cadre Shoal

Le cadre Shoal résout habilement les défis mentionnés ci-dessus:

1. Traitement en pipeline : exécuter plusieurs instances de Bullshark dans l'ordre, chaque instance traitant un point d'ancrage.
2. Crédibilité des leaders : calcul des scores des nœuds de validation basé sur l'historique de causalité des points d'ancrage, tendance à choisir des nœuds à score élevé comme leaders.
3. Pas de délai : utilisez le "chronomètre" fourni par la construction DAG pour estimer la vitesse du réseau, évitez d'utiliser le mécanisme de délai.

La combinaison de ces technologies permet à Shoal de fonctionner à la vitesse du réseau, même en cas de réseau asynchrone ou de défaillance du leader.

Résultats de l'évaluation

Les expériences montrent que Shoal améliore significativement la latence de Bullshark :

• En cas de fonctionnement sans défaut : la latence est réduite de 40 % par rapport au Baseline Bullshark
• En cas de défaillance, 50 nœuds de validation (, 16 défaillances ) : latence Goutte de 65 % par rapport à Baseline Bullshark.

Shoal possède également la caractéristique de "réponse universelle", permettant de maintenir de bonnes performances dans diverses conditions réseau.

Dans l'ensemble, le cadre Shoal a réussi à résoudre les problèmes clés du DAG-BFT, améliorant considérablement les performances de la blockchain Aptos.