Перейти к основному контенту

Изучение разнообразия структур децентрализованных реестров: DAG, Hashgraph, Block-lattice и Tempo

Присоединяйтесь к нам в дальнейшем путешествии по передовому миру Web3. После детального изучения динамики производительности основных публичных сетей и пути обновления Ethereum, мы расширяем наш кругозор, чтобы исследовать инновационные подходы к децентрализованным реестрам, которые выходят за рамки традиционной концепции «блокчейна».

1. DAG / Tangle (Направленный ациклический граф)​

Основная идея: «Транзакции → Образуют сеть → Вся сеть сама выстраивается в очередь»

  • Принцип работы: В отличие от линейной модели «поезда» в блокчейне, DAG напоминает постоянно разрастающуюся паутину. При создании новой транзакции она должна сначала проверить и «сослаться» (связаться) на две или более существующие транзакции в сети. Таким образом, сами транзакции образуют узлы и ребра сети, что избавляет майнеров от необходимости упаковывать их в блоки.
  • Преимущества: Поскольку транзакции могут интегрироваться в сеть параллельно, теоретически масштабируемость чрезвычайно высока, без «периодов простоя» во время ожидания блока. Это отлично подходит для сценариев, требующих обработки огромного количества мелких транзакций, таких как микроплатежи в сфере IoT (интернета вещей).
  • Сложности: Эффективный выбор «старых транзакций» для ссылки (так называемый «Tip selection») является непростой задачей. Плохое управление или атаки с использованием «эгоистичных ссылок» могут привести к тому, что некоторые транзакции долгое время не будут подтверждены. IOTA 2.0 вводит Mana (систему репутации) для противодействия таким спам-атакам (Источник данных: mdpi.com, pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
  • Прогресс: Avalanche умело использует DAG для упорядочивания транзакций и сочетает его со своим уникальным консенсусом выборки «лавина», который стабильно работает в основной сети уже несколько лет, доказывая жизнеспособность DAG в высокопроизводительных публичных сетях (Источник данных: medium.com).

2. Hashgraph​

Основная идея: «Gossip-about-Gossip + Виртуальное голосование, синхронизация единой временной шкалы в сознании каждого участника»

  • Основной механизм: Hashgraph — это чистый алгоритм консенсуса. Узлы постоянно и случайным образом передают соседям последние известные им «события» (включая транзакции и временные метки) — поведение, известное как «протокол сплетен» (gossip protocol). Более того, они «сплетничают» не только о самих событиях, но и о том, «кто получил чью сплетню и в какое время» (Gossip-about-Gossip). Благодаря этой богатой истории коммуникаций каждый узел может независимо вычислить глобально согласованный порядок событий с временными метками локально, без фактического сетевого голосования (Источник данных: docs.hedera.com).
  • Особенности: Быстрая финализация транзакций (обычно в течение 5 секунд) и теоретическое отсутствие форков с честными и предсказуемыми результатами упорядочивания. Единственная публичная реализация, Hedera, предлагает движок консенсуса как услугу, где стоимость одного вызова составляет всего $0.0001 (Источник данных: reddit.com).
  • Ограничения: Алгоритм Hashgraph защищен патентом, а сеть Hedera управляется советом, в который входят такие гиганты, как Google и IBM, что делает её модель управления с разрешениями спорной с точки зрения «абсолютной децентрализации» (Источник данных: solulab.com).

3. Block-lattice​

Основная идея: «У каждого свой собственный мини-реестр, где обе стороны ссылаются друг на друга для подтверждения»

  • Структура: В структуре Block-lattice у каждого пользовательского аккаунта есть свой собственный независимый мини-блокчейн. Полный перевод состоит из двух блоков:
    1. Отправитель записывает блок send в свою цепочку и списывает средства со своего баланса.
    2. Получатель, зафиксировав этот блок send, создает блок receive в своей цепочке, увеличивает баланс и ссылается на блок send отправителя. (Источник данных: coinmarketcap.com)
  • Преимущества: Поскольку транзакции происходят и подтверждаются асинхронно, без ожидания глобального консенсуса, переводы происходят почти мгновенно (менее секунды). В сети нет единых блоков, следовательно, нет комиссий и чрезвычайно низкое энергопотребление. Представитель этого направления, проект Nano, стабильно работает на этой архитектуре уже более 7 лет (Источник данных: coinunited.io).
  • Сложности: При возникновении конфликтов, таких как двойная трата, принятие решений по консенсусу ложится на «представителей», делегированных пользователями для взвешенного голосования. Если право голоса чрезмерно концентрируется у нескольких представителей, это может создать риск централизации (Источник данных: reddit.com).

4. Tempo (Консенсус Radix)​

Основная идея: «Проставление логических часов на всех событиях, позволяющее им естественным образом выстраиваться в очередь в шардированном мире»

  • Принцип: Tempo — это протокол консенсуса, разработанный для крупномасштабных шардированных сред. Он присваивает порядковый номер логических часов каждому событию в сети. Внутри шарда все события строго упорядочены по логическим часам. Когда транзакция затрагивает несколько шардов, система анализирует причинно-следственные связи между этими событиями, чтобы обеспечить их правильное выравнивание, достигая атомарности между шардами (т. е. либо все успешно, либо ничего). Эту проблему крайне сложно решить традиционным шардинг-решениям (Источник данных: radixdlt.com, komodoplatform.com).
  • Основные моменты: Теоретически, за счет увеличения количества шардов, пропускная способность может линейно масштабироваться до миллионов TPS.
  • Текущий статус: Разработчик основной идеи, проект Radix, запустил основную сеть Babylon, которая рассматривается как частичная реализация их окончательного протокола консенсуса Cerberus (итерация идеи Tempo). Вся архитектура все еще находится в процессе перехода к своей финальной форме (Источник данных: blocmates.com).
  • Сложности: Как крайне сложная система, она требует времени и практики для дальнейшей проверки долгосрочной устойчивости к атакам и отказоустойчивости при разделении сети в полностью открытой, враждебной среде публичных сетей.

Рекомендации по выбору​

  • Высокочастотные микроплатежи → DAG / Block-lattice (Отсутствие комиссий и секундное подтверждение являются ключевыми преимуществами).
  • Учет и аудит корпоративного уровня → Hashgraph (Определенность порядка транзакций и быстрая финализация — основные требования).
  • Масштабные DeFi / Игры → Tempo (Теоретически неограниченная линейная масштабируемость и нативная атомарность между шардами наиболее привлекательны) или DAG + Консенсус Avalanche (Высокопроизводительное решение, проверенное рынком).
  • Стремление к экстремально низкому энергопотреблению → Block-lattice + Голосование представителей (Асинхронная структура и легковесный консенсус делают потребление энергии намного ниже, чем у других решений).

Дополнительное чтение​

  • Сравнение производительности реестров на базе DAG — MDPI Computers 2023, научная работа, сравнивающая производительность различных DAG-реестров.
  • Hedera Docs «Gossip-about-Gossip» — Официальное подробное объяснение основного механизма протокола консенсуса Hashgraph от Hedera.
  • Словарь CoinMarketCap «Block-lattice (Nano)» — Краткое введение в структуру block-lattice и принцип работы Nano.
  • Блог Radix «Tempo Consensus: Lessons Learned» — Обзор и размышления команды Radix об их ранних идеях дизайна консенсуса Tempo.
  • Amber Group «Demystifying DAG Architecture» — Отличное отраслевое исследование, в котором просто и понятно объясняются преимущества и проблемы архитектуры DAG.
Share on Twitter