Khung Shoal: Cách thả độ trễ của giao thức Bullshark trên Aptos

Tóm tắt

Aptos Labs phát triển khung Shoal, thông qua xử lý theo chuỗi và cơ chế tín nhiệm của người lãnh đạo, đã nâng cao đáng kể hiệu suất của giao thức đồng thuận dựa trên Narwhal ( như DAG-Rider, Tusk, Bullshark ). Trong trường hợp không có sự cố, Shoal đã thả độ trễ của Bullshark xuống 40%, và trong trường hợp có sự cố, giảm xuống 80%.

Ý tưởng cốt lõi của Shoal là chạy nhiều phiên bản giao thức nền tảng theo thứ tự. Lấy Bullshark làm ví dụ, giống như nhiều "cá mập" chạy trong một cuộc đua tiếp sức.

Bối cảnh và thách thức

Mạng blockchain luôn theo đuổi hiệu suất cao hơn. Những cố gắng ban đầu để nâng cao thông lượng bằng cách thả độ phức tạp trong giao tiếp có hiệu quả hạn chế. Đột phá gần đây nằm ở việc tách biệt việc phát tán dữ liệu và logic đồng thuận, đạt được tính song song. Hệ thống Narwhal áp dụng kiến trúc này, đạt được thông lượng 160.000 TPS.

Tuy nhiên, giao thức đồng thuận của người lãnh đạo ( như Hotstuff/Jolteon) không thể tận dụng tối đa tiềm năng của Narwhal. Mặc dù Bullshark dựa trên DAG hỗ trợ thông lượng cao, nhưng độ trễ đã tăng 50%.

Việc triển khai xử lý theo chuỗi và cơ chế uy tín của người dẫn dắt trong giao thức DAG được coi là khó khăn, vì:

1. Việc sửa đổi logic cốt lõi của Bullshark dường như không khả thi
2. Lựa chọn lãnh đạo động có thể dẫn đến kết quả sắp xếp khác nhau

Thiết kế khung Shoal

Khung Shoal khéo léo giải quyết những thách thức nêu trên:

1. Xử lý theo chuỗi: Chạy nhiều实例 Bullshark theo thứ tự, mỗi实例 xử lý một điểm neo
2. Uy tín của lãnh đạo: Tính toán điểm của nút xác thực dựa trên lịch sử nguyên nhân dựa trên điểm neo, có xu hướng chọn nút có điểm cao làm lãnh đạo.
3. Không có thời gian chờ: Sử dụng "đồng hồ" được cung cấp bởi cấu trúc DAG để ước lượng tốc độ mạng, tránh sử dụng cơ chế thời gian chờ.

Sự kết hợp của các công nghệ này cho phép Shoal hoạt động với tốc độ mạng, ngay cả trong trường hợp mạng bất đồng bộ hoặc sự cố lãnh đạo.

Kết quả đánh giá

Thí nghiệm cho thấy, Shoal cải thiện đáng kể độ trễ của Bullshark:

• Trong trường hợp không có sự cố: Thời gian trễ giảm 40% so với Baseline Bullshark
• Có sự cố trong trường hợp (50 nút xác thực, 16 lần sự cố ): so với Baseline Bullshark, trễ thả 65%

Shoal còn có đặc tính "phản hồi phổ quát", có thể duy trì hiệu suất tốt trong các điều kiện mạng khác nhau.

Tổng thể, khung Shoal đã giải quyết thành công các vấn đề then chốt trong DAG-BFT, nâng cao đáng kể hiệu suất của blockchain Aptos.