Phân tích nghiên cứu củng cố khả năng mở rộng của Cardano
Ngày 19 tháng 07 năm 2022
Các bài đăng trên blog trước đây đã đi sâu vào nghiên cứu nền tảng cho phép hỗ trợ sổ cái đa chức năng của Cardano cho các hợp đồng thông minh rõ ràng và tài sản gốc .
Là một phần của giai đoạn phát triển Basho, Cardano đang tiến hành nâng cấp và tối ưu hóa ổn định để tăng khả năng mở rộng và khả năng tương tác. Bài đăng ' Cách chúng tôi mở rộng Cardano vào năm 2022 ' phản ánh các mục tiêu về khả năng mở rộng của Cardano, đồng thời cũng thảo luận về khả năng tương tác và vai trò của các sidechains . Bài đăng mới này sẽ xem xét kỹ hơn nghiên cứu sẽ cho phép những cải tiến dần dần này.
Mở rộng quy mô Cardano
Khả năng mở rộng là điều cần thiết đối với mạng blockchain để hỗ trợ cơ sở người dùng mở rộng và đảm bảo tăng trưởng mà không phải hy sinh thông lượng.
Mở rộng quy mô chuỗi khối thường yêu cầu một cách tiếp cận kết hợp với nhiều giải pháp đa dạng để phù hợp với mọi tình huống và dự án. Ví dụ:
- Giải pháp lớp 1: các nâng cấp được áp dụng trực tiếp cho giao thức chuỗi chính.
- Giải pháp lớp 2: chuỗi bổ sung (sidechains) hoặc giải pháp lớp 2 (ZK rollups) để tăng hiệu suất chuỗi chính.
Giải pháp khả năng mở rộng lớp 1
Pipelining và đầu vào chứng thực là hai giải pháp trên dây chuyền được lên kế hoạch triển khai trên Cardano vào năm 2022-2023. Bài báo nêu chi tiết về nghiên cứu được thực hiện về pipelining vẫn chưa được xuất bản, nhưng đây là một số đặc tính và cơ sở lý luận cho việc giới thiệu pipelining.
Pipelining ở Ouroboros
Để hiểu pipelining là gì, trước tiên chúng ta hãy định nghĩa thuật ngữ truyền khối . Truyền khối có nghĩa là các node tạo khối phân phối thông tin về các khối mới trên toàn mạng.
Pipelining cải thiện thời gian truyền khối. Mục đích là để các khối được truyền tải đến các đối tượng ngang hàng trong vòng năm giây. Pipelining cho phép điều này bằng cách cung cấp cho các node khả năng thông báo trước cho các đồng nghiệp phía dưới của chúng về một khối đến, cho phép đồng đẳng tìm nạp trước phần thân khối mới.
Nghiên cứu đưa ra một ý tưởng để nhân giống các khối trước khi xác nhận đầy đủ. Điều này đưa công việc xác thực phần thân khối ra khỏi con đường truyền tải khối quan trọng và cho phép thời gian dành cho việc xác nhận bị chồng chéo với việc gửi khối tới đồng đẳng tiếp theo trong mạng. Điều này làm giảm thời gian lan truyền khối, điều này cho phép tăng kích thước khối hoặc cải tiến Plutus trong số những người khác. Do đó, khối càng lớn thì càng có nhiều giao dịch và tập lệnh Plutus mà nó có thể mang theo, điều này cũng ảnh hưởng đến thông lượng của blockchain. Những nâng cấp này được lên kế hoạch áp dụng cho Cardano trong sự kiện Vasil hardfork.
Input endorsers
Việc thực hiện Input endorsers (Xác nhận đầu vào) cũng sẽ cải thiện thời gian và thông lượng truyền khối. Input endorsers theo dõi tất cả các giao dịch đã gửi và gói các giao dịch này thành các khối được xây dựng trước. Điều này có nghĩa là có hai bộ khối, một bộ chứa các giao dịch và một bộ đạt được sự đồng thuận. Các khối thực hiện đồng thuận sẽ tham chiếu đến các khối được xây dựng trước, được truyền liên tục mà không cần phải đợi đạt được sự đồng thuận. Điều này sẽ cải thiện tính nhất quán của thời gian truyền khối và cho phép tỷ lệ giao dịch cao hơn.
John Woods, cựu Giám đốc Kiến trúc Cardano tại IOG, cho biết:
Thực hiện Pipelining chỉ là một công nghệ tuyệt vời. Các điểm chuẩn tổng hợp cho thấy mức tăng hiệu suất lên đến 40%. Đó là một phần tuyệt vời của câu chuyện về cách Cardano mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu vào năm 2022. Năm 2023 sẽ chứng kiến buổi bình minh của Ouroboros Leios (Input endorsers), người sẽ thay đổi cuộc chơi. Dự kiến, những người ủng hộ đầu vào sẽ mở rộng quy mô Cardano trong nửa thập kỷ tới.
Định mức phí theo bậc
Một sáng kiến nghiên cứu khác của các nhà khoa học IOG là thực hiện Định phí theo tầng . Trong hệ thống hiện tại, tất cả các giao dịch được xử lý như nhau mà không có khả năng thay đổi mức độ ưu tiên của chúng bằng cách trả phí gas cao hơn, chẳng hạn. Cách tiếp cận này hoạt động tốt miễn là thông lượng mạng có thể so sánh với nhu cầu xử lý giao dịch. Tuy nhiên, khi việc sử dụng mạng tăng lên, không phải tất cả các giao dịch cuối cùng đều có thể được đưa vào blockchain. Khả năng xảy ra tấn công từ chối dịch vụ (DoS) - lợi dụng việc xử lý giao dịch công bằng để chuyển thư rác độc hại thành các giao dịch hợp pháp - yêu cầu các biện pháp bổ sung để hỗ trợ sự lành mạnh của mạng.
Định phí theo cấp độ cho phép hiệu suất hệ thống ổn định theo cách nhanh nhẹn và đặc biệt có liên quan trong việc ngăn chặn các cuộc tấn công DoS. Nghiên cứu đề xuất duy trì khả năng dự đoán, tính công bằng và hiệu quả chi phí của các giao dịch Cardano trong khi giảm thiểu các vấn đề có thể phát sinh từ nhu cầu mạng lớn hơn. Cách tiếp cận đưa ra một cơ chế phí giao dịch mới, trong đó mỗi khối được chia thành ba 'cấp' (dựa trên trường hợp sử dụng). Mỗi cấp tạo nên một tỷ lệ phần trăm đã đặt của kích thước khối tối đa và được thiết kế cho các loại giao dịch khác nhau - công bằng, cân bằng và tức thì. Khi mạng không bận, các lớp mặc định là cách ưu tiên giao dịch tiêu chuẩn.
Giải pháp khả năng mở rộng lớp 2
Ví dụ, để giúp mở rộng một số giao dịch có thể được xử lý cùng một lúc, một mạng lưới blockchain có thể tạo ra một số sidechains, giới thiệu các kênh trạng thái hoặc áp dụng một sơ đồ đa chữ ký dựa trên cổ phần.
Sidechains
Bài báo ' Proof-of-Stake Sidechains ' được xuất bản vào năm 2019. Bài báo này cung cấp định nghĩa chính thức đầu tiên về hệ thống sidechain là gì và cách tài sản có thể được di chuyển an toàn giữa các sidechain.
Các nhà khoa học của IOG đã đưa ra một định nghĩa bảo mật nhằm tăng cường các thuộc tính của sổ cái giao dịch đã biết về tính bền bỉ và tồn tại để giữ trên nhiều sổ cái và nâng cao chúng bằng thuộc tính bảo mật 'tường lửa' mới. Điều này bảo vệ mỗi blockchain khỏi các sidechain của nó, hạn chế tác động của một sự cố sidechain thảm khốc có thể xảy ra. Bài báo cũng cung cấp cấu trúc sidechain phù hợp với các hệ thống sidechain bằng chứng cổ phần và nhất quán với giao thức đồng thuận Ouroboros. Các kỹ thuật như đặt cược hợp nhất, chứng nhận chuỗi chéo và sử dụng đa chữ ký được trình bày để đảm bảo khả năng phục hồi của sidechains trước các cuộc tấn công độc hại.
Kết quả của nghiên cứu này, IOG đã phát triển sidechain Cardano EVM , hiện đang ở phiên bản alpha trên testnet. Nó sẽ tương thích với các công cụ và thư viện của Ethereum, cho phép các nhà phát triển tạo hợp đồng thông minh Solidity, DApps và token ERC20 trên Cardano để đạt được những lợi ích như hiệu quả chi phí, khả năng mở rộng và bảo mật.
Hydra
Bên cạnh sidechains, còn có các giải pháp khác để cải thiện khả năng mở rộng mạng. Ví dụ: Hydra các kênh trạng thái.
Bài báo nghiên cứu ' Hydra: Các kênh trạng thái đồng hình nhanh ' được xuất bản vào năm 2021. Bài báo này giới thiệu về Hydra - một kênh nhà nước đa đảng đẳng cấu. Các kênh trạng thái là một giải pháp lớp 2 hấp dẫn để cải thiện thông lượng và độ trễ của các blockchains. Hydra đơn giản hóa giao thức ngoài chuỗi và phát triển hợp đồng thông minh bằng cách áp dụng trực tiếp hệ thống hợp đồng thông minh lớp 1, theo cách này cho phép sử dụng cùng một mã cả trong và ngoài chuỗi. Tận dụng mô hình EUTXO , nghiên cứu đề xuất cách phát triển một giao thức ngoài chuỗi nhanh chóng cho sự phát triển của Hydra Heads , giao thức hiện đang được triển khai trên Cardano.
Mithril
Cuối cùng, để đạt được khả năng mở rộng lớn hơn, điều quan trọng là phải hợp lý hóa tốc độ và hiệu quả đồng bộ hóa dữ liệu giữa các ứng dụng. Giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của IOG đã xuất bản bài báo về ' Mithril: Các đa dạng về ngưỡng dựa trên cổ phần ' vào năm 2021.
Xác thực chuỗi hiệu quả là điều cần thiết để đạt được khả năng mở rộng lớn hơn trong cài đặt blockchain. Điều này cũng phụ thuộc vào các thông báo khác nhau được ký bởi trình xác thực mạng. Mithril giải quyết sự phức tạp của các hoạt động quan trọng phụ thuộc lôgarit vào số lượng những người tham gia này. Với thời gian cần thiết để xác thực một thông báo cụ thể và việc sử dụng tài nguyên trong giai đoạn xác thực của đồng bộ hóa chuỗi, Mithril cung cấp một giải pháp giúp tổng hợp đa chữ ký nhanh chóng và hiệu quả mà không ảnh hưởng đến các tính năng bảo mật.
Bài báo phản ánh về cách duy trì cài đặt bảo mật mạnh mẽ trong tổng hợp nhiều chữ ký. Do đó, Mithril có thể được áp dụng cho giao thức đồng bộ hóa chuỗi nhanh chóng, hiệu quả và an toàn. Nó thuận lợi cho việc bỏ phiếu an toàn, trao đổi dữ liệu giữa các sidechains và đồng bộ hóa dữ liệu trong ví nhẹ. Đây là một phần của giai đoạn Basho và sẽ được thực hiện vào năm 2022.
Lời cuối cùng
Hiện có 144 bài nghiên cứu được lưu trữ trong thư viện nghiên cứu IOG và con số này đang không ngừng tăng lên. Tất cả công việc luôn và sẽ tiếp tục đặt nền móng trước khi bất kỳ tính năng hoặc nâng cấp nào được triển khai trên Cardano.
Trong những tháng tới, chúng tôi sẽ phản ánh nhiều hơn về sự phát triển và nghiên cứu mới nhất đang diễn ra liên quan đến việc tối ưu hóa sổ cái, cải tiến khả năng mở rộng và các sáng kiến quản trị.
Nguồn: IOHK blog
Đọc thêm các bài viết liên quan tại thẻ Tags bên dưới