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ブロックチェーン新プロトコル：性能ボトルネックを突破し、高いスループットと低レイテンシーを実現
ブロックチェーン技術の進歩と課題
ビットコインの誕生以来、ブロックチェーン技術は目覚ましい進歩を遂げています。ゲームやNFTなどの新しいアプリケーションシーンの登場に伴い、業界は技術の効率を向上させる方法を探求し続けており、特に高負荷の処理とリアルタイム遅延の提供においてです。L1ブロックチェーンは二つの主要な課題に直面しています。一つは、低遅延を維持しながら高スループットを実現する必要があり、もう一つは、コンセンサスプロトコルの長期的な安定性を確保することです。これらの課題を解決する際には、検証ノードの動的参加と再構成を通じて、非中央集権性を維持することも重要です。
高スループットを実現する方法の一つは、DAGベースのコンセンサスプロトコルを使用することです。これらのプロトコルは、ブロックチェーンが大量のトランザクションを同時に処理できるようにし、ゲームやNFTなどのアプリケーションシーンに非常に適しています。しかし、DAGベースのプロトコルは数秒の遅延を引き起こす可能性があり、通常の送金やゲーム操作にとって時間コストが高くなります。
一方で、非コンセンサスプロトコルは遅延の削減とスケーラビリティの面で巨大な可能性を示しています。これらのプロトコルはコンセンサスの必要性を排除し、並行処理された独立した取引に対して全体的な順序付けを行うことなく、取引を迅速に処理することを可能にします。しかし、それらは制限された単純なブロックチェーン操作の一種に限られており、実現可能なスマートコントラクトを制限し、動的に変化する検証者セットの再構成は挑戦的である可能性があります。
これらの方法には潜在能力がありますが、現在のところ、主に学術研究の段階にあり、広く生産環境に適用されていません。DAGベースのコンセンサスと非コンセンサスの手法を組み合わせた新しいプロトコルがあり、これにより両方の利点を実現しています：サブ秒の遅延と毎秒数千件のトランザクションの持続的なスループット。このプロトコルは、これらの二つのタスクを達成し、共有オブジェクト上で複雑な契約を表現し、チェックポイントを生成し、時期を跨いでバリデーターのセットを再構成する能力を維持しています。
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革新的なハイブリッドアプローチ
この新しいプロトコルは、上記の二つの方法を組み合わせた独自のアプローチを採用しています。個々の所有者が持つ資産（所有するオブジェクト）を操作する安全性を確保するために、システムは検証者間で一貫したブロードキャストプロトコルを採用しており、これによりコンセンサスよりも遅延が低くなります。このプロトコルは、共有オブジェクト上で実行される複雑なスマートコントラクトを処理するためにのみコンセンサスに依存しており、つまり、任意のユーザーが変更できるオブジェクトです。また、チェックポイントの定義や検証者の再構成など、ネットワークメンテナンス操作もサポートしています。複製されたビザンチン環境で取引を処理する際、この新しい戦略は両方の利点を提供します。
取引処理プロセス
この新しいプロトコルでは、秘密鍵を持つユーザーがユーザーの取引を作成し署名し、所有するオブジェクト、または所有するオブジェクトと共有オブジェクトの混合体を変更します。取引は各検証ノードに送信され、検証ノードは一連の有効性と安全性チェックを実行し、署名を行い、署名された取引をクライアントに返します。クライアントは、取引証明書を形成するために、大多数の検証ノードからの応答を収集します。この時点で、取引は不可逆的であると見なされます。
証明書の組み立てが完了した後、すべての検証ノードに返送され、検証ノードはその有効性を確認し、顧客に受領を確認します。取引が排他的なオブジェクトを含む場合、取引証明書は即座に処理および実行され、コンセンサスエンジンを待つ必要はありません。すべての証明書はDAGベースのコンセンサスプロトコルに転送されます。コンセンサスは最終的に証明書の総順序を出力します; 検証ノードは共有オブジェクトを含む取引を確認および実行し、顧客は大多数の検証ノードからの応答を収集し、それらを効果証明書として組み立て、取引決済の証明として使用します。その後、各コンセンサス提出のためにチェックポイントを形成し、これも再構成プロトコルを駆動するために使用されます。
その他の重要な特性
主要な取引プロセスに加えて、このプロトコルは生産レベルのブロックチェーンをサポートするための多くの機能も提供しています：
チェックポイントプロトコルを実施し、システム内のすべての取引の因果関係の履歴を生成して、完全な監査とノードの同期を維持します。
各期間の終了時に再構成をサポートします。この時、バリデーターセットおよびその投票権が変更される可能性があります。
期間終了時に誤ってロックされた資産を安全に「アンロック」し、脆弱性による損害を最小限に抑えます。
この新しいプロトコルは、ブロックチェーンに効率的で安全かつ柔軟なソリューションを提供し、ブロックチェーン技術のより広範な応用シーンでの利用と発展を促進することが期待されています。