Ethereum та Solana: нові дослідження механізму консенсусу

Ethereum проводить реформу з боку пропозиції. Після того, як мрія про "безмежний сад" зруйнувалася, Віталік коригує стратегію щодо L2/Rollup, активніше захищаючи L1. План "прискорення та зниження витрат" для основної мережі Ethereum вже поставлений на порядок денний, перехід на Risc-V лише початок, в майбутньому питання, як наздогнати або навіть перевершити Solana в ефективності, стане пріоритетом.

Водночас Solana продовжує розширювати сценарії споживчого попиту. Відповідь Solana – "розширюй масштаб або зникни", непохитно йдучи шляхом зміцнення L1. Крім того, що Firedancer, розроблений однією з торгових компаній, увійшов до процесу розгортання, нещодавно на конференції Solana в Нью-Йорку протокол консенсусу Alpenglow команди Anza привернув широке увагу.

Ефіріум має на меті стати світовим комп'ютером, і, як не дивно, Alpenglow також має таке ж бачення.

20% безпечний консенсус епохи масштабованих вузлів

Починаючи з біткойна, кількість вузлів та ступінь децентралізації завжди вважалися важливими показниками для оцінки рівня децентралізації блокчейн-мережі. Щоб уникнути концентрації, безпековий поріг зазвичай встановлюється на рівні 33%, тобто жоден окремий суб'єкт не повинен перевищувати цю частку.

На тлі підвищення капіталової ефективності, видобуток біткоїнів зрештою перейшов до пулів, тоді як Ethereum став основною сценою для деяких постачальників послуг стейкінгу та централізованих бірж. Звісно, це не означає, що ці суб'єкти можуть контролювати роботу мережі; у моделі "підтримка мережі - отримання винагороди/управлінського збору" у них немає спонук до зловживання.

Однак, оцінюючи здоров'я мережі, необхідно враховувати її масштаб. Наприклад, у невеликій групі з 3 осіб потрібно 2/3 голосів для того, щоб вважатися ефективним функціонуванням; прагнення до будь-якого 1/3 мінімального рівня безпеки не має сенсу, оскільки решта двох можуть легко змовитися, вартість злочинних дій є дуже низькою, а вигоди - дуже високими.

Порівняно, в масштабній мережі з 10000 вузлів немає потреби прагнути до 2/3 більшості голосів. Поза моделлю стимулювання більшість вузлів не знають один одного, а витрати на координацію спільних зловживань між великими постачальниками послуг стейкінгу та біржами занадто високі.

Отже, якщо ми належним чином зменшимо кількість вузлів та пропорцію консенсусу, чи зможемо досягти "прискорення та зниження витрат"?

Alpenglow розроблений на основі цієї ідеї. Він планує підтримувати масштаб близько 1500 вузлів, водночас знижуючи безпековий консенсус до 20%. Це не лише підвищить швидкість підтвердження вузлів, щоб заробити більше винагороди в основній мережі, але й заохотить розширення масштабів вузлів, наприклад, до близько 10000.

Чи призведе цей підхід до ефекту 1+1>2, чи він порушить існуючі механізми безпеки, поки ще не відомо.

Технічні інновації Alpenglow

Теоретичною основою Alpenglow є те, що в епоху масштабних вузлів не потрібно надто великої кількості консенсусу. Оскільки в механізмі PoS зловмисникам потрібно залучити величезний капітал, щоб контролювати мережу. Навіть при 20%-й масштабній частці, за поточними цінами, Ethereum потребує 20 мільярдів доларів, а Solana - 10 мільярдів доларів.

У конкретній практиці Alpenglow в основному поділяє весь процес на три частини: Rotor, Votor та Repair. В певному сенсі, Alpenglow є глибокою реконструкцією механізму Turbine.

Turbine — це механізм трансляції блоків Solana, який відповідає за поширення інформації про блоки з метою досягнення консенсусу серед усіх вузлів. На відміну від раннього протоколу Gossip, що використовувався в Ethereum, Turbine використовує ієрархічний спосіб поширення:

1. Протягом кожного циклу вузли поділяються на Лідера, Реле та звичайні вузли, тільки Лідер може надсилати інформацію про трансляцію блоків.
2. Невелика кількість Relay-нод отримують інформацію і продовжують транслювати її більшій кількості звичайних нод, формуючи щось на зразок древовидної структури Turbine Tree.

У Alpenglow цей варіант механізму називається Rotor, по суті, це упорядкований спосіб поширення блоків повідомлень, де жоден з лідерів або вузлів Relay не є фіксованим.

Votor є механізмом підтвердження вузлів. У концепції Alpenglow, якщо перший раунд голосування вузлів досягає 80% (задовольняє мінімальну межу в 20% або більше), його можна швидко затвердити. Якщо перший раунд голосування становить від 60% до 80%, можна розпочати другий раунд голосування, і якщо знову буде перевищено 60%, підтвердження буде остаточним.

Якщо ще не вдається досягти консенсусу, буде запущено механізм Repair. Проте така ситуація подібна до періоду викликів Optimistic Rollup, і якщо дійсно дійде до цього етапу, протокол, ймовірно, зіткнеться з серйозними проблемами.

На відміну від простого збільшення апаратних ресурсів для підвищення пропускної здатності, метою Alpenglow є зменшення процесу генерації консенсусу блоку. Якщо вдасться контролювати розмір даних блоку на рівні близько 1500 Bytes і час генерації буде достатньо коротким (на даний момент у тестах граничний випадок досягає 100ms, що становить 1% від існуючих 10s), тоді підвищення продуктивності буде дуже значним.

! Ethereum відступає до L1, Solana прискорює консенсус

Висновок

Після MegaETH існуючі L2 вже досягли межі розвитку. Оскільки SVM L2 не може отримати підтримку Solana, основна мережа Solana має реальну потребу в подальшому розширенні. Тільки якщо TPS основної мережі перевершить усіх конкурентів, можна буде реалізувати концепцію Solana як "вбивці Ethereum".

Варто зазначити, що Alpenglow не обмежується лише Solana, теоретично будь-яка PoS-ланцюг, включаючи Ethereum, може використовувати цей механізм. Як і в раніше представленому Optimum, існуючі дослідження в галузі блокчейну вже торкнулися технологічних меж і терміново потребують підтримки з боку комп'ютерних наук, навіть соціологічних ідей.

З розвитком технології блокчейн майбутня конкурентна ситуація може стати ще більш складною та різноманітною. Кожен публічний ланцюг намагається знайти нові способи підвищення продуктивності та масштабованості, і це позитивне змагання буде сприяти розвитку всієї галузі.