Sui公链核心分布式系统协议：Sui Lutris解析

Mysten Labs在长达数月的测试后,于8月18日发布了Sui Lutris白皮书的更新版本。该白皮书确认了两个关键性能指标:

1. 使用PTBs技术,Sui每秒可处理14-15万次操作,峰值TPS达5000。这远超主网目前约700 TPS的基准测试水平。

2. 即便在部分验证节点停止运行的情况下,Sui的最终确认延迟仍能保持在0.5秒以下。

白皮书还详细阐述了Sui的运作机制,并提供了安全性证明以及外部测试者复现相关性能数据的指导。

Sui主网上线后,游戏和NFT等应用迅速涌现。Mysten Labs近期发布的Sui Lutris技术报告介绍了支撑Sui网络的核心分布式系统协议。Sui Lutris使Sui能在高吞吐量和长期稳定性的前提下保持低延迟。

自比特币诞生以来,区块链技术已取得长足进步,新兴应用如游戏和NFT不断涌现。业界也在持续探索提升区块链效率的方法,尤其是在处理高负载和实现实时响应方面。

当前L1区块链面临两大挑战:在保持低延迟的同时实现高吞吐量,并确保共识协议长期稳定。这些挑战可通过验证节点的动态参与和配置来应对。

实现高吞吐量的一个有效方法是采用基于DAG的共识协议,如Sui使用的Narwhal/Bullshark。这类协议允许区块链同时执行大量交易,非常适合游戏和NFT等应用场景。然而,基于DAG的协议通常会产生几秒钟的延迟,这对普通转账或游戏操作来说影响较大。

另一方面,无共识协议在降低延迟和扩展性方面表现出巨大潜力,如早期研究的FastPay原型。这类协议通过消除共识环节,实现了交易的快速处理,无需对并行处理的独立交易进行同步。但其应用范围仅限于简单的区块链操作,限制了智能合约的表达能力,且动态调整验证节点集合存在挑战。

尽管这两种协议都有潜力,但目前尚未在生产级区块链中得到广泛应用。它们多数仅在学术会议上提出,未被区块链社区广泛采用。Sui Lutris作为支撑Sui网络的协议,创新地结合了基于DAG的共识和无共识方法,实现了两者的优势:亚秒级延迟和每秒数千笔交易的持续吞吐量。同时,Sui保留了在共享对象上执行复杂合约、生成检查点以及跨周期重新配置验证节点集的能力。

结合共识与无共识方法

Sui Lutris采用了独特的混合方法。对于单一所有者拥有的资产(独占对象)操作,系统在验证节点间采用一致性广播协议,实现低于共识的延迟。Sui Lutris仅在处理共享对象上的复杂智能合约时依赖共识,即任何用户都可以修改的对象。此外,Sui Lutris还支持网络维护操作,如定义检查点和重新配置验证节点。这种新颖策略在复制的拜占庭环境中处理交易时提供了一个兼顾两方面优势的解决方案。

Sui Lutris的交易生命周期包括以下步骤:

1. 用户创建并签署交易,修改其拥有的对象或混合对象。

2. 交易通过全节点发送至Sui Lutris验证节点,进行有效性和安全性检查,签名后返回客户端。

3. 客户端收集大多数验证节点的响应,形成交易证书,此时交易达到最终确认状态。

4. 完整证书发送回所有验证节点进行验证。涉及独占对象的交易可立即处理,无需等待共识引擎。所有证书转发至基于DAG的共识协议。

5. 共识输出证书编号,验证节点检查并执行包含共享对象的交易。

6. 客户端可收集大多数验证节点的响应,组装有效证书作为交易结算证明。

7. 为每个共识提交形成检查点,用于驱动重新配置协议。

除主要交易流程外,Sui Lutris还提供多项支持生产级区块链的功能:

• 在达到最终确认后实施检查点协议,生成系统所有交易的历史记录,便于审计和同步。

• 支持每个周期结束时的重新配置,调整验证节点集及其投票权。

• 在周期结束时安全"解锁"因客户端双花攻击而被误锁定的资产,最大限度减少损失。

作为Sui的基础设施,Sui Lutris的安全性至关重要。完整技术报告提供了安全性和活性协议的详细运作说明,以及在标准分布式系统模型中与拜占庭参与者部分同步的安全性证明。