อัลกอริทึม BlockFlow Sharding

อัลเฟียม อัลกอริทึมการแชร์บล็อกโฟลว์ แสดงถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในเรื่องของความสามารถในการขยายมิติของบล็อกเชนและประสิทธิภาพ โดยการแก้ไขข้อจำกัดของโครงสร้างบล็อกเชนแบบดั้งเดิม บล็อกโฟลว์ช่วยให้สามารถทำธุรกรรมสูงพร้อมทั้งรักษาความทำลายและความปลอดภัย

เข้าใจการแบ่งส่วนในบล็อกเชน

การแชร์ (Sharding) เป็นเทคนิคที่แบ่งเคืองเครือข่ายบล็อกเชนเป็นชิ้นเล็ก ๆ ที่เรียกว่าชาร์ด แต่ละชาร์ดรับผิดชอบการประมวลผลส่วนหนึ่งของธุรกรรมในเครือข่าย ทำให้สามารถดำเนินการกับธุรกรรมหลาย ๆ รายการพร้อมกัน การแบ่งแยกนี้เสริมสร้างประสิทธิภาพและประสิทธิผลของเครือข่ายอย่างรวดเร็ว และช่วยลดปัญหาเช่นคอนเจสชั่นและความล่าช้าที่พบได้ในโครงสร้างบล็อกเชนแบบโมโนลิทิก

วิธีการ BlockFlow

BlockFlow โดดเด่นด้วยการนำเสนอกลไกการแบ่งชิ้นที่ไม่ซ้ำกันที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งเสริมโมเดล Unspent Transaction Output (UTXO) ในระบบนี้ ที่อยู่ถูกแบ่งออกเป็นกลุ่ม และธุรกรรมถูกจำแนกเป็นหมวดหมู่โดยขึ้นอยู่กับกลุ่มต้นทางและกลุ่มปลายทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ธุรกรรมจากกลุ่มฉันเพื่อจัดกลุ่มjถูกประมวลผ่านชาร์ดที่กำหนด (i, j) โครงสร้างนี้ทำให้แต่ละกลุ่มจำเป็นต้องจัดการธุรกรรมที่เกี่ยวข้องกับชาร์ดที่เกี่ยวข้อง ลดภาระการคำนวณและเพิ่มขีดความสามารถในการขยายขอบ

นวัตกรรมสำคัญของ BlockFlow คือความสามารถในการจัดการ giao dịch qua các shard ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โมเดลการแบ่งชิ้นทั่วไปพบว่าต้องใช้โปรโตคอลซับซ้อน เช่น two-phase commits เพื่อจัดการ giao dịchที่ครอบคลุมหลาย shard BlockFlow ใช้โครงสร้างข้อมูลกราฟแบบไร้วงวน (DAG) ซึ่งบันทึกความขึ้นต่อกันของบล็อกที่อยู่ใน shard ต่าง ๆ การออกแบบนี้ช่วยให้สามารถยืนยัน giao dịch ระหว่าง shard ได้ในขั้นตอนเดียว ซึ่งช่วยในกระบวนการและเสริมประสบการณ์ของผู้ใช้

การปฏิบัติทางเทคนิค

ในเครือข่ายของ Alephium บล็อกเชนถูกแบ่งเป็นกลุ่มหลายกลุ่ม แต่ละกลุ่มประกอบด้วยเชนหลายเชน ตัวอย่างเช่น มีกลุ่มสี่กลุ่ม จะมีเชนสิบหกเชน โดยเชนแต่ละรับผิดชอบในการประมวลผลธุรกรรมระหว่างกลุ่มที่เฉพาะเจาะจง (เช่น เชน 0->0, 1->2, 2->1, 3->0) บล็อกแต่ละในเครือข่ายรวมถึงรายการขึ้นอยู่กับข้อกำหนด อ้างถึงบล็อกจากเชนอื่น ๆ โครงสร้าง DAG ที่ใช้สร้างความเชื่อมโยงนี้ รับให้แน่ใจว่าชาร์ดทั้งหมดรักษาสถานะที่เป็นไปได้และสหวัต โดยรักษาความสมบูรณ์ของบัญชี

โครงสร้างบล็อกใน Alephium ประกอบด้วยคุณลักษณะหลายอย่าง:

• เครื่องหมายเวลา: เวลาสร้างบล็อค
• แฮช: ตัวบ่งชี้ที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับบล็อก โดยมีสองไบต์สุดท้ายที่ระบุถึงโซ่ที่เกี่ยวข้อง
• ความสูง: ตำแหน่งของบล็อกภายในโซ่
• เป้าหมาย: ระดับความยากในการเชื่อมต่อของเครือข่ายปัจจุบัน
• นอนซ์: ค่าที่มิเนอร์ปรับเพื่อให้ตรงกับเป้าหมายความยาก
• ความขึ้นอยู่ของบล็อก (blockDeps): อ้างอิงถึงการแฮชของบล็อกจากเชนที่แตกต่างกันที่บล็อกปัจจุบันขึ้นอยู่
• Transactions Hash (txsHash): Merkle root ของธุรกรรมทั้งหมดที่รวมอยู่ในบล็อก
• เชื่องานสถานะแฝง (depStateHash): แฮชของสถานะที่บล็อกพึ่งพา
• ธุรกรรมรายการธุรกรรมที่อยู่ในบล็อก

โครงสร้างที่ครอบคลุมนี้ช่วยให้วิธีการ BlockFlow สามารถรักษาความสมบูรณ์ของบัญชีใน shards ในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำธุรกรรมอย่างมีนัยยะ

ความได้เปรียบของ BlockFlow

การนำ BlockFlow มาใช้นั้นมีประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ

• ประสิทธิภาพในการขยายขอบเขต: โดยเปิดใช้งานการประมวลผลธุรกรรมแบบขนานข้ามชิลด์ BlockFlow ช่วยให้เครือข่ายสามารถจัดการกับปริมาณธุรกรรมสูงพร้อมกัน ทำให้มีประสิทธิภาพในการทำธุรกรรมเกิน 10,000 รายการต่อวินาที
• ประสิทธิภาพ: กระบวนการยืนยันในขั้นตอนเดียวสำหรับธุรกรรมระหว่างชาร์ดลดความ复杂 และลดความล่าช้า โดยทำให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์ที่เรียบง่าย
• ความปลอดภัย: การใช้โครงสร้าง DAG เพื่อจัดการความขึ้นต่อกันของบล็อกทำให้แน่ใจว่าชาร์ดทั้งหมดได้รับการอัปเดตอย่างต่อเนื่อง ทำให้รักษาความปลอดภัยและความแม่นยำของบล็อกเชน

กลไกการเชื่อมั่น Proof-of-Less-Work (PoLW)

กลไกที่ใช้ในการสร้างความเชื่อมั่น Proof-of-Less-Work (PoLW) ของ Alephium แทนการวิวัฒนาการที่สำคัญในเทคโนโลยีบล็อกเชน โดยที่จะแก้ปัญหาสำคัญเกี่ยวกับการบริโภคพลังงานและความมั่นคงของเครือข่ายที่เป็นแบบ Proof-of-Work (PoW) ตามแบบดั้งเดิม โดยการรวมเหรียญรางวัลเข้ากับกระบวนการทางคอมพิวเตอร์ PoLW นำเสนอวิธีการรักษาความคงสภาพของบล็อกเชนอย่างยั่งยืนและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ความท้าทายกับ Proof-of-Work แบบดั้งเดิม

กลไก PoW เชิงดั้งเดิม ซึ่งเป็นตัวอย่างโดยบิตคอยน์ ต้องการผู้ขุดเหมืองทำงานคำนวณอย่างให้มากเพื่อยืนยันธุรกรรมและป้องกันเครือข่าย ในขณะที่มีประสิทธิภาพในการรักษาความกระจัดกระจายและความปลอดภัย วิธีการนี้ต้องการการบริโภคพลังงานมากมาย ทำให้เกิดความกังวลในด้านสิ่งแวดล้อมและกระตุ้นการค้นหาทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

การแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของการพิสูจน์ของน้อยลง

PoLW ของ Alephium นำเสนอโครงสร้าง PoW ใหม่โดยรวมทฤษฎีเกี่ยวกับโทเคนอมิกซ์เข้าไปในกระบวนการตรวจสอบ ในโมเดลนี้ความพยายามทางคอมพิวเตอร์ที่จำเป็นสำหรับการขุดบล็อกใหม่ถูกปรับไปตามอัตราการทำเหมืองรวมของเครือข่ายและมูลค่าเศษเหรียญในเครือข่าย การปรับเปลี่ยนแบบไดนามิกนี้ทำให้ค่าพลังงานการใช้จ่ายสอดคล้องกับความต้องการด้านความปลอดภัยของเครือข่ายโดยไม่มีการใช้ทรัพยากรในปริมาณมากเกินไป

คุณลักษณะที่แตกต่างของ PoLW คือการรวมกลไกการเผาเหรียญโทเคนภายในกระบวนการขุดเหมือง นักขุดจำเป็นต้องเผาส่วนหนึ่งของโทเคน ALPH เป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนการตรวจสอบบล็อก กระบวนการเผานี้มีวัตถุประสงค์คู่: ลดปริมาณที่หมุนเวียนของ ALPH ซึ่งอาจเสริมค่าของมัน และ internalizes ส่วนหนึ่งของต้นทุนการขุดเหมือง ทำให้มีการดำเนินงานของเครือข่ายที่สมดุลและประหยัดพลังงาน

ประสิทธิภาพทางพลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

การนำ PoLW มาใช้ ทำให้การใช้พลังงานลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โดยทำให้มีการลดลงมากกว่า 87% เมื่อเทียบกับระบบ PoW แบบดั้งเดิม การปรับปรุงที่สำคัญนี้ถูกทำอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่เสียความปลอดภัยหรือการกระจายอำนาจของเครือข่าย โดยการจับคู่สิทธิเศษฐกิจกับความพยายามทางคอมพิวเตอร์ PoLW ของ Alephium เสนอหนทางที่ยั่งยืนกว่า ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาเรื่องสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีบล็อกเชน

ความปลอดภัยและการกระจายอำนาจ

การรักษาความปลอดภัยที่มั่นคงและการกระจายอำนาจเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบ Alephium PoLW ทำให้การใช้พลังงานถูกลดลง แต่เครือข่ายยังคงคงทนต่อการโจมตี ความต้องการให้นักขุดเผาโทเค็น ALPH นำเข้าการขัดขวางทางเศรษฐกิจในกิจกรรมที่ไม่ดี โดยที่พยายามใด ๆ ในการเสี่ยงที่จะทำให้เครือข่ายเป็นอันตรายจะต้องใช้จ่ายเงินจำนวนมาก สิ่งทุนเศรษฐศาสตร์นี้ ร่วมกับความพยายามทางคำนวณ ทำให้กรอบความปลอดภัยของเครือข่ายแข็งแรง

โมเดล UTXO ที่มีสถานะ

โมเดลการทำธุรกรรมที่ไม่เสียสตางค์ (UTXO) ที่มีสถานะของ Alephium แทนที่จะเป็นขั้นสูงอย่างมีนัยในสถาปัตยกรรมบล็อกเชน โดยการผสมผสานความแข็งแกร่งของโมเดล UTXO แบบดั้งเดิมกับความยืดหยุ่นของโมเดลที่ใช้บัญชีได้อย่างมีประสิทธิภาพ แนวทางนี้ที่สร้างสรรค์เสริมความสามารถในการขยายออกมาสู่อย่างอื่น ๆ ที่เป็นจุดเด่นของระบบบล็อกเชนในอดีต

โมเดลแบบดั้งเดิม: UTXO vs. บัญชี-เบส

ในเทคโนโลยีบล็อกเชน มีรูปแบบหลัก 2 รูปแบบที่ถูกใช้ในการจัดการธุรกรรมและสมาร์ทคอนแทรค

• โมเดล UTXO: จ่ายจ้างโดย Bitcoin โมเดลนี้จัดการดูแลแต่ละธุรกรรมเป็นหน่วยที่แยกต่างหาก ทำให้มีความปลอดภัยสูงและง่ายต่อการตรวจสอบธุรกรรม อย่างไรก็ตาม มันขาดการสนับสนุนโดยตรงสำหรับสัญญาอัจฉริยะที่ซับซ้อนและสถานะที่เปลี่ยนแปลงได้
• โมเดลที่ใช้บัญชี: โดย Ethereum ใช้ระบบโมเดลนี้เพื่อรักษาสถานะโลกโดยการติดตามยอดคงเหลือบัญชีและสถานะสัญญา ทำให้สามารถใช้สัญญาอัจฉริยะและ dApps ที่ซับซ้อนได้ แม้จะมีความยืดหยุ่นมากกว่าแต่ก็อาจเผชิญกับความท้าทายเกี่ยวกับประสิทธิภาพและความปลอดภัย

โมเดล UTXO ของ Alephium ที่มีสถานะ

Alephium นำเสนอโมเดล UTXO ที่มีสถานะที่ร่วมมือกันโดยรวมคุณสมบัติของทั้งโมเดลทั่วไป ในสถาปัตยกรรมนี้:

• UTXOs ที่มีสถานะที่เปลี่ยนแปลงได้: ทุก UTXO สามารถมีสถานะเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้อง ซึ่งช่วยในการพัฒนาสัญญาเช่าฉลาดขั้นสูงในขณะที่ยังรักษาประโยชน์ด้านความปลอดภัยที่สำคัญของโครงสร้าง UTXO
• ความปลอดภัยที่ปรับปรุง: โดยการรักษาแบบแฟรม UTXO, Alephium รับรองว่าสินทรัพย์เป็นเจ้าของโดยตรงโดยผู้ใช้แทนการโดยสัญญา ลดเวกเตอร์การโจมตีที่เป็นไปได้และเสริมความปลอดภัยของทรัพย์สิน
• ความสามารถในการปรับขนาดและ Shardingโมเดลถูกออกแบบให้ทำงานได้โดยไม่มีข้อบกพร่องกับกลไกการแบ่งส่วนของ Alephium ซึ่งช่วยให้การประมวลผลแบบขนานที่มีประสิทธิภาพของธุรกรรมและสมาร์ทคอนแทรกต์ได้บนชิ้นส่วนหลายๆ พื้นที่พร้อมกัน

ความผลเคลื่อนสำหรับสมาร์ทคอนแทรคและแอปพลิเคชั่น

โมเดล UTXO ที่เชื่อมั่นให้ประโยชน์หลายประการสำหรับนักพัฒนาและผู้ใช้:

• ควบคุมละเอียด: นักพัฒนาสามารถออกแบบสัญญาด้วยการควบคุมอย่างแม่นยำเกี่ยวกับการเปลี่ยนสถานะ เพิ่มความปลอดภัยและลดความเสี่ยงของพฤติกรรมที่ไม่ได้ตั้งใจ
• การประมวลผลแบบขนาน: โมเดลรองรับการดำเนินการพร้อมกันของธุรกรรม เพิ่มประสิทธิภาพและทำให้เครือข่ายทนทานมากขึ้นในช่วงที่มีความต้องการสูง
• การยืนยันที่ถูกต้อง: ความเจ๋งของ UTXOs ที่เป็นลักษณะแบบไม่ต่อเนื่องทำให้การตรวจสอบธุรกรรมเป็นเรื่องง่าย มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่ายโดยรวม

เครื่องจำลอง Alephium และภาษาโปรแกรม Ralph

โครงสร้างเทคโนโลยีของ Alephium นั้นมีความโดดเด่นด้วยเครื่องจำลองเสมือนที่สร้างเอง Alphred และภาษาโปรแกรมที่ได้รับการกำหนดเอง Ralph พร้อมกันพวกเขามอบสภาพแวดล้อมที่แข็งแรงและปลอดภัยสำหรับการพัฒนาแอปพลิเคชันกระจาย (dApps) และสัญญาอัจฉริยะ ที่ทำให้แก้ปัญหาหลายอย่างที่พบในแพลตฟอร์มบล็อกเชนที่มีอยู่

เครื่องจำลอง Alphred

Alphred เป็นเครื่องจำลองเสมือนที่ใช้หลักการของ stack-based ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากรูปแบบ sUTXO (stateful UTXO) ของ Alephium โครงสร้างนี้รองรับทั้งรูปแบบ UTXO ที่ไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับการจัดการสินทรัพย์ที่ปลอดภัย และรูปแบบที่ใช้บัญชีสำหรับการจัดการสถานะของสัญญา นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติหลายอย่างที่นำเสนอมาเพื่อเสริมความปลอดภัยและประสิทธิภาพ

• ระบบอนุญาตสินทรัพย์: ระบบนี้กำหนดการไหลของสินทรัพย์โดยชัดเจนที่ระดับเครื่องจำลองเสมือน เพื่อให้แน่ใจว่าการโอนสินทรัพย์ทั้งหมดภายในสมาร์ทคอนแทรคเกิดขึ้นตามที่ตั้งใจไว้ โดยการกำจัดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการอนุญาตโทเค็น มันจะให้ประสบการณ์ผู้ใช้ที่ปลอดภัยมากขึ้น
• การทำธุรกรรมสัญญาฉลาด P2P ที่ไม่มีความไว้วางใจ: Alphred สนับสนุนการโต้ตอบระหว่างเพื่อนร่วมกันในสมาร์ทคอนแทรคโดยไม่ต้องใช้ช่วยเหลือจากผู้กลาง ส่งเสริมการกระจายอำนาจและการดำเนินการไร้ความเชื่อถือ

การออกแบบเครื่องจำลองเสมือนยังให้ความสำคัญกับช่องโหว่ที่พบบ่อยในแอปพลิเคชันที่ไม่มีศูนย์กลาง เช่น การโจมตี reentrancy และการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต โดยการรวมมาตรการด้านความปลอดภัยตลอดจน แนวทางเชื่อมั่นนี้ทำให้นักพัฒนาสามารถมุ่งเน้นฟังก์ชันได้โดยไม่เสียความปลอดภัย

ภาษาโปรแกรม Ralph

เสริม Alphred, ภาษาโปรแกรมของ Alephium, Ralph, ถูกออกแบบมาเพื่อเขียนสัญญาอัจฉริยะและปลอดภัย โดยได้รับแรงบันดาลจากไวยากรณ์ของ Rust, Ralph มอบโครงสร้างที่โดดเด่นสำหรับนักพัฒนา ทำให้กระบวนการเรียนรู้เรียบขึ้น ส่วนสำคัญของ Ralph ประกอบด้วย:

• ความง่ายและความปลอดภัย: Ralph ถูกออกแบบเพื่อการทำให้สัญญาอัจฉริยะง่ายขึ้น พร้อมลดความเสี่ยงของช่องโหว่ที่เป็นไปได้ โครงสร้างและไวยากรณ์ของมันช่วยป้องกันข้อผิดพลาดในการเขียนโปรแกรมที่สามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งเสริมความปลอดภัยของ dApps โดยรวม
• การผสานกับ Alphred: Ralph รวมอย่างไม่มีรอยต่อกับเครื่องจำลอง Alphred ทำให้นักพัฒนารับประกันว่าจะใช้โมเดล sUTXO และระบบสิทธิการให้สิทธิให้เอสเซ็ทอย่างเต็มประสิทธิภาพ การรวมนี้ทำให้สัญญาอัจฉริยะมีความทรงพลิกแพลิงและปลอดภัย
• การสนับสนุนนักพัฒนา: เพื่อช่วยให้นักพัฒนาสามารถใช้ Alephium ให้บริการโปรโตคอลเซิร์ฟเวอร์ (LSP) สำหรับ Ralph ซึ่งมีคุณสมบัติเช่นการเสร็จสิ้นโค้ด การวินิจฉัย และการไปยังคำจำกัดของการนิยาม การสนับสนุนนี้เสริมสร้างประสบการณ์ในการพัฒนาและทำให้กระบวนการเขียนโค้ดเรียบง่ายขึ้น

โดยการรวมความสามารถของ Alphred และ Ralph ทำให้ Alephium สามารถนำเสนอแพลตฟอร์มอย่างเป็นรากฐานสำหรับการสร้างแอปพลิเคชันแบบเซลล์เกลียว, ปลอดภัย, และมีประสิทธิภาพ แนวทางการรวมอย่างใกล้ชิดนี้ไม่เพียงแต่ทำให้รับมือกับความท้าทายที่มีอยู่ในการพัฒนาบล็อกเชนเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังเป็นทางเลือกสำหรับการสร้างนวัตกรรมใหม่ในระบบนิวเคลียร์