Рамка Shoal: как снизить задержку протокола Bullshark на Aptos

Обзор

Aptos Labs разработала фреймворк Shoal, который значительно улучшил производительность консенсус-протокола на основе Narwhal (, такого как DAG-Rider, Tusk, Bullshark ), благодаря конвейерной обработке и механизму репутации лидера. В случае отсутствия сбоев Shoal снизила задержку Bullshark на 40%, а в случае сбоев на 80%.

Основная идея Shoal заключается в последовательном запуске нескольких экземпляров базовых протоколов. Например, Bullshark, как несколько "акул", бегущих в эстафете.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8d6acd885bad7b8f911bdce15a7c884f.webp)

Фон и вызовы

Блокчейн-сети всегда стремятся к более высокой производительности. Ранние попытки повысить пропускную способность за счет снижения сложности связи оказались неэффективными. Недавний прорыв заключается в отделении распространения данных от логики консенсуса, что позволяет реализовать параллелизацию. Система Narwhal использует такую архитектуру и достигает пропускной способности в 160000 TPS.

Однако, основанный на консенсус-протоколе лидеров (, таком как Hotstuff/Jolteon), не может в полной мере использовать потенциал Narwhal. Хотя основанный на DAG Bullshark поддерживает высокую пропускную способность, задержка увеличилась на 50%.

Внедрение конвейерной обработки и механизма репутации лидеров в протоколе DAG считается сложным, потому что:

1. Изменение основной логики Bullshark, похоже, невозможно
2. Динамический выбор лидера может привести к различным результатам сортировки

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-f6b6281c928e3fa7a2412a480c9c1806.webp)

Дизайн рамки Shoal

Shoal фреймворк искусно решает вышеуказанные проблемы:

1. Обработка по конвейерному принципу: запуск нескольких экземпляров Bullshark по очереди, каждый экземпляр обрабатывает одну опорную точку.
2. Репутация лидеров: вычисление оценок узлов валидации на основе истории причинно-следственных связей с использованием якорной точки, склонность выбирать узлы с высокой оценкой в качестве лидеров.
3. Без тайм-аута: использование "часов", предоставленных конструкцией DAG, для оценки скорости сети, чтобы избежать использования механизма тайм-аута.

Сочетание этих технологий позволяет Shoal работать на сетевой скорости, даже в условиях асинхронной сети или сбоя лидера.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-b7ed8888da112bae8d34c0fdb338b138.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-46d37add0d9e81b2f295edf8eddd907f.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-0b0928cb6240e994c1514c75e080a4b2.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-859e732e16c3eee0e2c93422474debc2.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9f789cb669f6fcc244ea7ff7648e48b4.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1baf540693f376d93cb18ef3193593cc.webp)

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-cc09a26f7c3d94ee785de75e47bf42fb.webp)

Результаты оценки

Эксперименты показали, что Shoal значительно улучшил задержку Bullshark:

• В безотказном состоянии: задержка Падение на 40% по сравнению с Baseline Bullshark
• В случае сбоя (50 валидирующих узлов, 16 сбоев ): задержка Падение на 65% по сравнению с Baseline Bullshark

Shoal также обладает характеристикой "универсального ответа", которая позволяет сохранять хорошую производительность при различных сетевых условиях.

В общем, структура Shoal успешно решает ключевые проблемы DAG-BFT, значительно повышая производительность блокчейна Aptos.

! [10 000 слов, объясняющих структуру Shoal: как уменьшить задержку Bullshark на Aptos?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-6461c85fe1553879062fd7628f50f553.webp)