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Turbine :Solana 的块流传协议,办理可扩展性的三难逆境 | Solanas 8 Innovations

假如每个邻人由 200 个节点构成,那么一个三级网络(始于根部的一个率领者)在 2 跳内(假设每个网络链接平均为 100 毫秒,则需要约莫 200 毫秒)可到达 40,000 个验证器。

可扩展性三难逆境

在本篇文章中,我们将探讨 Solana 的块流传协议 Turbine。其设计受到 BitTorrent 的开导,办理了可扩展性面对的三难逆境。

区块链技能的可扩展性三难逆境全与带宽有关。在如今的大大都区块链网络中,假设每个节点拥有牢靠巨细的带宽,增加节点数会导致将所有数据流传到所有节点所需的时间增加。这是一个大问题。

每个邻人认真将其一部门数据传输给其下一级的每个邻人。

如那里理惩罚此类日蚀进攻[2]?我们的扇出算法基于数据包的数字签名利用随机源为每个数据包生成一个权益加权树。由于每个数据包利用差异的路径,且路径不行提前获知,因此邻人级此外日蚀进攻需要险些完全的网络节制。

可是,我们有多种要领来优化数据的流传方法。有多种新的数据流传技能可供利用,每种都针对特定应用举办了优化。譬喻,BitTorrent 颠末尾优化,可更好地利用 TCP 向大用户群组提供大文件,而我参加的 MediaFLO 项目是一个针对物理层数据流传而优化的协议,可以提高通过无线网络举办多播的效率。

假如率领者将 33% 的块数据包作为纠删码传输,网络可以扬弃任意 33% 的数据包而不丢失块。率领者甚至可以基于网络状况动态调解此百分比数字。这些抉择是率领者按照调查到的先前块的丢包率作出的。

我们用于办理此问题的方案 Turbine 警惕了 BitTorrent 的诸多利益,但这二者在一些主要技能细节方面存在差异。Turbine 针对流处理惩罚作出了优化,仅利用 UDP 传输数据,在率领者(块出产者)流式处理惩罚数据时通过网络对每个包实现一个随机路径。率领者将块拆分成最大为 64KB 的数据包。对付一个 128MB 的块,率领者生成 2,000 个 64KB 的数据包,并将每个包传输到差异的验证者。

此技能面对的一个挑战是安详性。譬喻,反抗节点可以选择不重播数据可能选择重播不正确的数据。为了处理惩罚反抗节点,率领者生成 Reed-Solomon 纠删码[1]。纠删码使每个验证者可以重构整个块而无需吸收所有数据包。

建设的验证者并不都是平等的,最重要的验证者是那些权益最大的验证者。我们会据此相应确定流传的优先级别。权益加权选择算法在结构树时,会将权益更高的验证者置于更接近率领者的邻人节点中。每个验证者独立计较沟通的树。固然纠删码可以修复妨碍,可是反抗节点可将自身定位在树中,从而造成比其组合权益更大的妨碍,尤其是在同时产生拒绝处事进攻的时候。

高机能区块链面对的一个挑战是网络如何将大量数据流传到大量的对等节点。譬喻,假设一个网络中包括 20,000 个验证者。率领者需要将一个 128 MB 的块(约 500,000 个生意业务,每个生意业务约莫 250 字节)传输给所有 20,000 个验证者。最鸠拙的实现要领需要率领者与各个验证者成立一个独一毗连,并将这 128 MB 数据完整传输 20,000 次。可是,没有足够的带宽来处理惩罚如此多的毗连。

Turbine

反过来,,每个验证者将数据包从头传输给一组我们称之为”邻人”的对等节点。你可以将网络设想为一个邻人树,这使网络可增长至高出 1,000 个验证者的局限:

在这种配景下,我们再来看下 Solana 的块流传协议 Turbine,相识下 Solana 网络通过何种数据流传方法办理了区块链可扩展性面对的三难逆境。

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