Alpenglow：Solana 的一项新共识 - Anza

我们自豪地推出 Alpenglow，Solana 的新共识协议。Alpenglow 是专为全球高性能权益证明区块链量身定制的共识协议。我们相信 Alpenglow 的发布将成为 Solana 的转折点。Alpenglow 不仅是一个新的共识协议，而且是 Solana 核心协议自诞生以来最大的变化。

在迁移到 Alpenglow 时，我们将告别核心协议的一些遗留组件，特别是 TowerBFT 和 Proof-of-History。我们引入了 Votor，它接管了投票和区块 finalization 逻辑。此外，Alpenglow 采用更快的直接通信原语，而不是依赖 gossip。

尽管 Alpenglow 是一个很大的变化，但它建立在 Solana 最大的优势之上。Turbine 在 Solana 网络的成功中发挥了关键作用，因为它解决了数据传播的重要方面。在过去的区块链中，领导者通常是系统的瓶颈。相比之下，Turbine 的特点是，每个区块都被 erasure-coded 成许多更小的片段，可以快速传播。至关重要的是，所有节点的带宽都用于这个过程。Rotor 是 Alpenglow 的数据传播协议，它采纳了 Turbine 的方法并对其进行了改进。

通过这些改变，我们将使 Solana 达到前所未有的性能水平。有了 TowerBFT，Solana 从区块创建到区块 finality 大约需要 12.8 秒。为了将延迟降低到亚秒级，Solana 引入了“乐观确认”的概念。Alpenglow 将打破所有这些延迟限制。我们预计 Alpenglow 可以在大约 150 毫秒（中位数）内实现实际的 finality。有时 finality 可以快至 100 毫秒，这对于全球 L1 区块链协议来说是一个令人难以置信的低数字。（这些延迟数字基于当前主网 stake 分布的模拟，不包括计算开销。）

150 毫秒的中值延迟不仅仅意味着 Solana 速度快——它意味着 Solana 可以在响应速度方面与 Web2 基础设施竞争，从而有可能使区块链技术适用于需要实时性能的全新应用类别。

上图显示了 Alpenglow 不同部分的延迟细分，领导者位于瑞士苏黎世。我们选择苏黎世作为示例，因为那是我们开发 Alpenglow 的地点。每个条形显示了当前 Solana 节点全球分布的平均延迟，按与苏黎世的距离排序。模拟的达到 Alpenglow 协议不同阶段的延迟与到达该阶段的网络比例绘制在一起。

• 绿色条显示了网络延迟。根据 Solana 当前的节点分布，大约 65% 的 Solana 的 stake 位于苏黎世 50 毫秒网络延迟范围内。长尾 stake 与苏黎世的网络延迟超过 200 毫秒。网络延迟是我们图表的自然下限，例如，如果一个节点距离苏黎世 100 毫秒，那么任何协议至少需要 100 毫秒才能在该节点上 finality 一个区块。

• 黄色条显示了 Rotor（我们协议的第一阶段）产生的延迟。

• 红色条标记了节点收到至少 60% 的 stake 的公证投票的时间。

• 最后，蓝色条显示了 finalization 时间。

那么这种高性能来自哪里？

如果 80% 的 stake 参与，Alpenglow 的投票组件 Votor 会在一轮投票中完成区块的 finalization 记录，如果只有 60% 的 stake 响应，则在两轮投票中完成。这两种投票模式是集成并同时执行的，因此 finalization 会在两条路径中较快的一条终止时立即发生。

Rotor 是 Alpenglow 的数据传播子协议，它采纳了 Turbine 的方法并对其进行了改进。与 Turbine 一样，Rotor 按比例利用参与节点的 stake 的带宽，从而减轻了高吞吐量的领导者瓶颈。因此，总可用带宽以渐近最优的方式使用。Rotor 设计的一个见解是，光速仍然太慢，并且信息分散的延迟主要由网络延迟决定，而不是由传输或计算延迟决定。Rotor 具有单层中继节点，而不是 Turbine 的多层树。通过这种方式，Rotor 最大程度地减少了网络跳数。此外，Rotor 引入了新技术来确定中继节点，从而提高了弹性。

Alpenglow 建立在最先进的研究基础上，将 erasure-coded 数据分发与最新的共识进展相结合。它引入了创新，例如其集成的单/双轮投票模式，从而实现了前所未有的 finalization 延迟。独特的“20+20”弹性使协议即使在恶劣的网络条件下也能有效运行，最多可容忍 20% 的对抗性 stake 和额外的 20% 的无响应 stake。其他贡献包括低方差抽样策略。

我们撰写了一份全面的白皮书，详细描述了 Alpenglow。该白皮书介绍了 Alpenglow 背后的直觉，以及我们想要实现的目标。它还使用简洁的定义和伪代码讨论了该协议。该白皮书包括各种模拟测量和计算，以了解 Alpenglow 的性能。最后，白皮书包含正确性证明。

在此处阅读 Alpenglow 白皮书。

• 原文链接： anza.xyz/blog/alpenglow-...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～