ブロックチェーン技術の新たなブレークスルー：高スループットと低レイテンシーの完璧な結合

ビットコインの誕生以来、ブロックチェーン技術は不断に発展してきました。ゲームやNFTなどの新しいアプリケーションの登場に伴い、業界は技術効率を向上させる方法を探求し続けています。特に、高負荷の処理とリアルタイム応答の実現においてです。L1ブロックチェーンは二つの大きな課題に直面しています。一つは、低レイテンシーを維持しながら高スループットを実現すること、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。これらの問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分散化を維持する必要があります。

スループットを向上させる方法の一つは、DAGベースのコンセンサスプロトコルを採用することです。この種のプロトコルは、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、この方法は数秒のレイテンシー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はコストが高くなります。

一方で、コンセンサスなしのプロトコルは、レイテンシーとスケーラビリティの面で巨大な潜在能力を示しています。これら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トランザクションの全体的な順序付けを行うことなく、迅速なトランザクション処理を可能にします。しかし、このようなプロトコルは、一部の単純なブロックチェーン操作に限定され、スマートコントラクトの表現能力を制限し、動的に変化するバリデーターセットを再構成することが難しくなります。

これらの方法は将来性があるものの、現時点では生産レベルのブロックチェーンにおいて広く採用されていません。新しいプロトコルはDAGベースのコンセンサスと非コンセンサス方式の利点を組み合わせて、サブミリセカンドのレイテンシー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を実現しました。同時に、共有オブジェクト上での複雑な契約の実行、チェックポイントの生成、そして期間を跨いだバリデーターセットの再構成能力を保持しています。

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この新しいプロトコルは、上記の二つの技術を組み合わせる独特のアプローチを採用しています。単一の所有者が所有する資産の操作に関しては、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使用して、コンセンサスよりも低いレイテンシーを実現します。共有オブジェクト上の複雑なスマートコントラクトについては、コンセンサスメカニズムに依存して処理されます。このプロトコルは、チェックポイントの定義や検証者の再構成などのネットワークメンテナンス操作もサポートしています。この革新的な戦略は、複製されたバイザンティン環境における取引処理において、高効率かつ安全な方法を提供します。

このプロトコルでは、ユーザーはプライベートキーを使用してトランザクションを作成および署名し、所有しているオブジェクトまたは共有オブジェクトを変更します。トランザクションは検証ノードに送信され、チェックおよび署名され、その後クライアントは大多数の検証ノードの応答を収集してトランザクション証明書を形成します。この時点でトランザクションは不可逆的と見なされます。証明書が組み立てられた後、すべての検証ノードに確認のために送信されます。独占オブジェクトのみが関与するトランザクションは、コンセンサスエンジンを待つことなく即座に実行されます。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全順序を出力し、検証ノードは共有オブジェクトを含むトランザクションを実行します。

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。

1. 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、完全な監査と同期に使用します。

2. 各期間の終了時に再構成をサポートし、バリデーターのセットとその投票権の変更を許可します。

3. 期間終了時に安全に"ロック解除"された誤ってロックされた資産を解放し、潜在的な脆弱性の影響を最小限に抑えます。

この新しいプロトコルは、大量の価値を管理するブロックチェーンに強力なサポートを提供し、完全な技術報告書は、安全性と活性プロトコルの動作方法、およびそれらが標準的な分散システムモデルにおける部分的に同期したビザンチン参加者との安全性証明について詳細に説明しています。