ชื่อเรื่องเดิม: Alpenglow: A New Consensus for Solana
ผู้เขียนต้นฉบับ: Quentin Kniep, Kobi Sliwinski และ Roger Wattenhofer
การแปลต้นฉบับ: zhouzhou, BlockBeats

หมายเหตุของบรรณาธิการ:Alpenglow คือโปรโตคอลฉันทามติใหม่ที่เปิดตัวโดย Solana โดยมาแทนที่ TowerBFT เดิมและกลไกการพิสูจน์ทางประวัติศาสตร์ โดยแนะนำ Votor และ Rotor เพิ่มประสิทธิภาพการลงคะแนนและการเผยแพร่ข้อมูล และลดเวลาแฝงลงอย่างมากเหลือ 100-150 มิลลิวินาที ทำให้บรรลุความแน่นอนระดับที่สอง โปรโตคอลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ความยืดหยุ่น และความสามารถในการปรับขนาด ทำให้ Solana ตอบสนองได้เท่ากับ Web2

ต่อไปนี้คือข้อความต้นฉบับ (เนื้อหาต้นฉบับได้รับการแก้ไขเพื่อให้อ่านและเข้าใจง่าย):

เรามีความภูมิใจที่จะเปิดตัว Alpenglow ซึ่งเป็นโปรโตคอลฉันทามติใหม่ของ Solana Alpenglow เป็นโปรโตคอลฉันทามติที่ปรับแต่งมาสำหรับบล็อคเชน Proof-of-Stake ประสิทธิภาพสูงระดับโลก เราเชื่อว่าการเปิดตัว Alpenglow จะเป็นจุดเปลี่ยนสำหรับ Solana ไม่เพียงแต่เป็นกลไกการบรรลุฉันทามติใหม่เท่านั้น แต่ยังเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่สุดของโปรโตคอลหลักนับตั้งแต่ก่อตั้ง Solana อีกด้วย

ในกระบวนการโยกย้ายไปยัง Alpenglow เราจะบอกลาชุดส่วนประกอบหลักเก่าๆ โดยเฉพาะ TowerBFT และ Proof-of-History เราได้เปิดตัวโมดูลใหม่ Votor เพื่อเข้ามาควบคุมการลงคะแนนเสียงและบล็อกตรรกะการยืนยันขั้นสุดท้าย นอกจากนั้น Alpenglow เลิกใช้การสื่อสารแบบนินทาแล้วหันมาใช้การสื่อสารโดยตรงแบบเดิมที่เร็วกว่าแทน แม้ว่านี่จะเป็นวิวัฒนาการที่สำคัญ แต่ Alpenglow ก็ได้พัฒนาต่อยอดจากจุดแข็งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Solana กังหันมีบทบาทสำคัญในการประสบความสำเร็จของเครือข่ายโซลานาด้วยการแก้ปัญหาสำคัญของการแพร่กระจายข้อมูล ในบล็อคเชนแบบดั้งเดิม ผู้นำมักเป็นคอขวดของระบบ เทคโนโลยีที่ Turbine ใช้จะแบ่งบล็อกแต่ละบล็อกออกเป็นชิ้นเล็กๆ จำนวนมากโดยใช้การเข้ารหัสแบบลบ และแพร่กระจายข้อมูลเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็ว สิ่งสำคัญคือกระบวนการนี้จะใช้แบนด์วิดท์ของโหนดทั้งหมดอย่างเต็มที่ โปรโตคอลการส่งข้อมูล Rotor ใน Alpenglow ยังคงดำเนินต่อไปและปรับปรุงแนวคิดการออกแบบของ Turbine

ด้วยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ เราผลักดันประสิทธิภาพของ Solana ไปสู่ระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน เมื่อใช้ TowerBFT จะใช้เวลาราว 12.8 วินาทีตั้งแต่สร้างบล็อกจนถึงการยืนยันขั้นสุดท้าย เพื่อลดเวลาแฝงลงเหลือเพียงระดับต่ำกว่าวินาที โซลานาจึงแนะนำแนวคิดของ “การยืนยันในแง่ดี”

Alpenglow จะทำลายข้อจำกัดด้านความหน่วงเหล่านี้ เราคาดหวังว่า Alpenglow จะลดเวลาสิ้นสุดจริงลงเหลือประมาณ 150 มิลลิวินาที (ค่ามัธยฐาน)

ในบางกรณี การยืนยันขั้นสุดท้ายสามารถทำได้ภายใน 100 มิลลิวินาที ซึ่งถือเป็นความเร็วที่แทบไม่น่าเชื่อสำหรับโปรโตคอลบล็อคเชน L1 ระดับโลก (ตัวเลขของค่าความหน่วงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการจำลองการกระจายการสเตกกิ้งของเมนเน็ตปัจจุบันและไม่ได้รวมค่าโอเวอร์เฮดในการคำนวณ)

ค่าความหน่วงเฉลี่ย 150 มิลลิวินาทีไม่ได้หมายความเพียงแค่ว่า Solana เร็วกว่าเท่านั้น แต่ยังหมายถึงความสามารถในการตอบสนองของ Solana นั้นเทียบได้กับโครงสร้างพื้นฐาน Web2 ซึ่งมีศักยภาพในการทำให้เทคโนโลยีบล็อคเชนมีความเหมาะสมสำหรับพื้นที่แอปพลิเคชันใหม่ทั้งหมดที่ต้องการประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์

รูปภาพด้านบนแสดงการกระจายเวลาแฝงในแต่ละขั้นตอนของโปรโตคอล Alpenglow เมื่อผู้นำตั้งอยู่ในเมืองซูริก ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เราเลือกเมืองซูริคเป็นตัวอย่างเนื่องจากนี่คือเมืองที่เราพัฒนา Alpenglow

แต่ละแถบแสดงค่าความล่าช้าเฉลี่ยของโหนด Solana ในปัจจุบันในระบบกระจายทั่วโลก โดยเรียงตามระยะทางจากซูริก

รูปภาพนี้แสดงกราฟการจำลองความล่าช้าของแต่ละโหนดในเครือข่ายที่มาถึงในขั้นตอนต่างๆ ของโปรโตคอล Alpenglow ซึ่งสอดคล้องกับสัดส่วนของโหนดเครือข่ายที่ไปถึงขั้นตอนนั้น

คอลัมน์สีเขียวแสดงถึงความล่าช้าของเครือข่าย อิงตามการกระจายโหนดปัจจุบันของ Solana โหนดสเตกกิ้งประมาณ 65% อยู่ภายในระยะแฝงของเครือข่าย 50 มิลลิวินาทีจาก Zurich ความล่าช้าค่อนข้างยาว โดยโหนดสเตกกิ้งบางโหนดประสบกับความล่าช้าของเครือข่ายมากกว่า 200 มิลลิวินาทีจากซูริก

ความล่าช้าของเครือข่ายสร้างขอบเขตล่างตามธรรมชาติในกราฟของเรา ตัวอย่างเช่น หากโหนดอยู่ห่างจากซูริก 100 มิลลิวินาที โปรโตคอลใดๆ ที่ต้องการทำให้บล็อกเสร็จสิ้นที่โหนดนั้นก็จะใช้เวลาอย่างน้อย 100 มิลลิวินาทีเช่นกัน

แถบสีเหลืองแสดงถึงความล่าช้าของ Rotor (โปรโตคอลการแพร่กระจายข้อมูล) ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกของโปรโตคอล Alpenglow

แถบสีแดงแสดงเวลาที่โหนดใช้ในการรับคะแนนเสียงรับรองจากน้ำหนักที่วางเดิมพันอย่างน้อย 60%

คอลัมน์สีน้ำเงินคือเวลาที่ยืนยันครั้งสุดท้าย

ประสิทธิภาพสูงของ Alpenglow มาจากไหน? ส่วนประกอบการลงคะแนนเสียง Votor ของ Alpenglow นั้นใช้งานกลไกการลงคะแนนเสียงรอบเดียวที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง: หากโหนดสเตกกิ้ง 80% เข้าร่วม บล็อกก็สามารถยืนยันได้ในการลงคะแนนเสียงหนึ่งรอบ; หากโหนดสเตกกิ้งเพียง 60% ตอบสนอง ก็สามารถดำเนินการให้เสร็จสิ้นได้ภายในสองรอบของการโหวต โหมดทั้งสองนี้ถูกรวมเข้าด้วยกันและดำเนินการแบบคู่ขนาน โดยเส้นทางใดก็ตามที่เร็วกว่าจะถูกนำมาใช้เพื่อยืนยันบล็อกในที่สุด

โปรโตคอลย่อยการแพร่กระจายข้อมูลของ Alpenglow ยังคงดำเนินต่อไปและปรับปรุงแนวทางของ Turbine ให้เหมาะสมที่สุด คล้ายกับ Turbine, Rotor จะใช้แบนด์วิดท์ของโหนดตามสัดส่วนน้ำหนักเดิมพัน จึงช่วยลดปัญหาที่ผู้นำจะกลายเป็นคอขวดและทำให้มีปริมาณงานสูง ในที่สุดแบนด์วิดท์ทั้งหมดสามารถบรรลุการใช้ประโยชน์ที่เกือบเหมาะสมที่สุดได้ ปรัชญาการออกแบบประการหนึ่งของ Rotor ก็คือ ในความเป็นจริงแล้ว ความล่าช้าในการแพร่กระจายข้อมูลนั้นถูกจำกัดโดยความหน่วงของเครือข่ายเป็นหลัก มากกว่าความเร็วในการส่งหรือการประมวลผล โรเตอร์ใช้โหนดรีเลย์ชั้นเดียวแทนโครงสร้างแบบต้นไม้หลายชั้นของเทอร์ไบน์ จึงลดจำนวนฮ็อปเครือข่ายลง นอกจากนี้ Rotor ยังได้เปิดตัวกลไกการเลือกโหนดรีเลย์ใหม่เพื่อปรับปรุงความทนทาน

Alpenglow ถูกสร้างขึ้นจากการวิจัยที่ล้ำสมัยโดยผสมผสานการกระจายข้อมูลที่เข้ารหัสลบด้วยกลไกฉันทามติที่ทันสมัยที่สุด นวัตกรรมต่างๆ ได้แก่ กลไกการลงคะแนนแบบรวมรอบเดียว/สองรอบ ซึ่งทำให้เกิดความล่าช้าในการยืนยันขั้นสุดท้ายแบบบล็อกที่ไม่เคยมีมาก่อน ในเวลาเดียวกัน ยังได้เปิดตัวกลไกการทนทานต่อความผิดพลาด 20+20 ที่เป็นเอกลักษณ์: แม้ภายใต้สภาวะเครือข่ายที่รุนแรง โปรโตคอลก็ยังสามารถทำงานได้ตามปกติ โดยทนทานต่อโหนดสเตกกิ้งที่เป็นอันตรายได้สูงถึง 20% และโหนดที่ไม่ตอบสนองอีก 20% การสนับสนุนอื่น ๆ ได้แก่ กลยุทธ์การสุ่มตัวอย่างแบบมีความแปรปรวนต่ำ

เราได้เขียนเอกสารทางเทคนิคฉบับสมบูรณ์ซึ่งอธิบายเกี่ยวกับ Alpenglow อย่างละเอียด เอกสารสีขาวไม่เพียงแต่จะอธิบายสัญชาตญาณและเป้าหมายเบื้องหลังการออกแบบของเราเท่านั้น แต่ยังอธิบายโปรโตคอลทั้งหมดด้วยคำจำกัดความที่กระชับและชัดเจนและซูโดโค้ดอีกด้วย ในเวลาเดียวกันยังมีข้อมูลจำลองและการคำนวณที่หลากหลายเพื่อช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจประสิทธิภาพจริงของ Alpenglow และสุดท้ายยังให้หลักฐานที่สมบูรณ์เพื่อพิสูจน์ความถูกต้องอีกด้วย

「ลิงก์ต้นฉบับ」

ยินดีต้อนรับสู่ชุมชนทางการของ BlockBeats:

กลุ่ม Telegram สมัครสมาชิก: https://t.me/theblockbeats

กลุ่ม Telegram พูดคุย: https://t.me/BlockBeats_App

บัญชี Twitter ทางการ: https://twitter.com/BlockBeatsAsia