Kiến trúc Mạng của Algorand

Mạng lưới của Algorand được thiết kế như một hệ thống hoàn toàn phi tập trung, với các nút phân phối toàn cầu giúp duy trì blockchain và đảm bảo tính hoạt động của nó. Những nút này chịu trách nhiệm lưu trữ một bản sao của trạng thái blockchain, xác thực giao dịch và tham gia.

Loại và Vai trò của Node
Kiến trúc của Algorand bao gồm hai loại nút chính: nút tham gia và nút relay:

Các nút tham gia
Các nút tham gia là yếu tố cơ bản của cơ chế đồng thuận của mạng. Chúng chịu trách nhiệm xác minh giao dịch, tham gia đề xuất khối, bỏ phiếu và quá trình chứng nhận. Bất kỳ người dùng nào nắm giữ mã thông báo ALGO đều có thể vận hành một nút tham gia, đảm bảo rằng mạng luôn bao gồm và phi tập trung. Các nút này truyền thông trực tiếp với các nút relay để truyền bá giao dịch và khối trên toàn mạng.

Nút Trung Chuyển
Các nút Relay hoạt động như các trung tâm có khả năng cao trong mạng. Chúng không tham gia trực tiếp vào quá trình đồng thuận nhưng phục vụ như trung gian để tăng cường việc phân phối dữ liệu hiệu quả, chẳng hạn như các khối và giao dịch. Bằng cách hoạt động như điểm truyền thông trung tâm, các nút Relay nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng của mạng trong khi duy trì cấu trúc phi tập trung.

Sự phân chia vai trò giữa các nút tham gia và nút truyền giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng mở rộ của mạng mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật hoặc tính bao dung của nó.

Giao thức Gossip

Giao thức tin đồn là một cơ chế giao tiếp cơ bản trong mạng lưới Algorand, được thiết kế để tạo điều kiện cho việc lan truyền thông tin nhanh chóng và hiệu quả giữa các nút một cách phi tập trung. Giao thức ngang hàng này hoạt động theo cách mà thông tin lan truyền trong thế giới thực — các nút chia sẻ dữ liệu với đồng đẳng của họ, người sau đó chuyển tiếp nó cho người khác. Quá trình phân phối lặp đi lặp lại và phân tán này đảm bảo rằng mỗi nút trong mạng lưới cuối cùng sẽ nhận được cùng một thông tin mà không cần phải phụ thuộc vào các cơ quan trung ương.

Đặc điểm của giao thức tin đồn bao gồm:

• Phân quyền: Không có một nút đơn lẻ hoặc máy chủ tập trung nào kiểm soát việc truyền thông tin, đảm bảo rằng nền tảng vẫn mạnh mẽ trước các sự cố hoặc tấn công.
• Hiệu suất: Giao thức giảm thiểu độ trễ bằng cách phân phối dữ liệu thành từng phần nhỏ tới nhiều nút đồng thời.
• Khả năng mở rộng: Mạng có thể chứa đựng một số lượng lớn các nút trong khi duy trì việc giao tiếp nhanh chóng.

Phân quyền và Bảo mật

Kiến trúc phi tập trung của Algorand đảm bảo rằng không có một cá nhân hoặc tổ chức nào kiểm soát mạng lưới. Điều này được đạt được thông qua việc phân phối các nút mạng một cách toàn cầu và cho phép bất kỳ người dùng nào chạy một nút tham gia. Bằng cách kích hoạt sự tham gia rộng rãi, Algorand giảm khả năng kết hợp hoặc thao túng, tăng cường sự kháng cự của mạng lưới trước các cuộc tấn công.

Sự phụ thuộc của mạng vào các kỹ thuật mật mã, như các Chức năng Ngẫu nhiên Kiểm chứng (VRFs), đảm bảo rằng việc chọn các nút cho các nhiệm vụ đồng thuận vẫn là ngẫu nhiên và không thể can thiệp. Sự ngẫu nhiên này loại bỏ sự dự đoán, làm cho việc tấn công của các đối tượng độc hại vào các nút cụ thể hoặc phá hoại mạng trở nên gần như không thể.

Khả năng mở rộng và Hiệu suất

Kiến trúc của Algorand được thiết kế để hỗ trợ khả năng xử lý giao dịch cao và thời gian trễ thấp, điều này làm cho nó phù hợp cho một loạt các ứng dụng. Các nút relay giúp tối ưu hóa giao tiếp, giảm thời gian cần thiết cho các giao dịch và khối thông tin lan truyền trên mạng. Ngoài ra, tính nhẹ nhàng của các nút tham gia đảm bảo người dùng có thể đóng góp vào hoạt động của mạng mà không cần phần cứng chuyên dụng hoặc tài nguyên tính toán mở rộng.

Xem xét môi trường

Kiến trúc của mạng này phù hợp với cam kết về sự bền vững của Algorand. Khác với các hệ thống tiêu tốn năng lượng như Proof-of-Work, kiến trúc của Algorand và cơ chế đồng thuận Pure Proof-of-Stake yêu cầu tiêu thụ năng lượng tối thiểu. Thiết kế này cho phép mạng duy trì hiệu suất và bảo mật cao trong khi giảm thiểu tác động môi trường một cách đáng kể.

Quy trình Đề xuất khối và Hoàn thiện khối

Quá trình đề xuất khối và hoàn thiện khối của Algorand hoạt động theo các bước riêng biệt. Trong mỗi vòng, một tập hợp con người dùng, được biết đến là ủy ban đề xuất, được chọn thông qua sắp xếp mật mã để đề xuất các khối mới. Mỗi người dùng được chọn sẽ tạo ra một khối và truyền bá nó đến mạng, bao gồm các bằng chứng mật mã để chứng minh việc tham gia của họ trong ủy ban.

Các nút đợi trong một khoảng thời gian được chỉ định để nhận các đề xuất khối. Một ủy ban mới, ủy ban biểu quyết mềm, được chọn để đánh giá những đề xuất này và đạt được Thỏa thuận Byzantine về đề xuất có ưu tiên cao nhất. Các thành viên phân tích các đề xuất đã nhận và bỏ phiếu cho đề xuất phù hợp nhất.

Khi một ngưỡng bỏ phiếu được đạt được trong giai đoạn bỏ phiếu mềm, một ủy ban khác, ủy ban chứng nhận, được chọn để xác thực nội dung khối đề xuất, đảm bảo rằng nó tuân thủ trạng thái của sổ cái (ví dụ, không có chi tiêu gấp đôi hoặc chuyển tiếp trạng thái không hợp lệ). Khi đạt được sự đồng thuận, khối được phân phối trên mạng và được thêm vào sổ cái.

Quy trình có cấu trúc này đảm bảo rằng mỗi khối được đề xuất, đánh giá và hoàn tất một cách hiệu quả, duy trì tính toàn vẹn và liên tục của blockchain.

Xử lý giao dịch và Xác thực

Giao dịch trên Algorand trải qua một quy trình toàn diện. Đầu tiên, người dùng khởi động giao dịch, sau đó giao dịch được lan truyền qua mạng thông qua giao thức lời đồn. Các nút nhận giao dịch và đặt chúng vào một hồ bơi đang chờ, đợi được bao gồm trong một khối.

Trong giai đoạn đề xuất khối, các người đề xuất được chọn bao gồm các giao dịch hợp lệ từ hồ chứa chờ của họ vào một khối mới. Khi một khối được đề xuất, các ủy ban bỏ phiếu mềm và chứng nhận xác nhận các giao dịch trong khối, đảm bảo chúng hợp lệ và tuân theo quy tắc giao thức. Sau khi xác nhận thành công, khối sẽ được thêm vào chuỗi khối, và các giao dịch sẽ được coi là cuối cùng.

Thiết kế của Algorand giảm thiểu khả năng xảy ra nhánh. Giao thức đồng thuận đảm bảo chỉ có một khối được chứng nhận trong mỗi vòng, đảm bảo tính cuối cùng của giao dịch ngay lập tức. Phương pháp này tương phản với các blockchain khác có thể gặp phải những nhánh, yêu cầu nhiều xác nhận để đạt được tính cuối cùng. Trong Algorand, khi một khối được thêm vào, nó là không thể đảo ngược, tăng cường an ninh và sự tin tưởng của người dùng vào độ tin cậy của mạng lưới.

Nổi bật

• Kiến trúc mạng phân quyền của Algorand dựa vào các nút phân phối toàn cầu giao tiếp thông qua một giao thức đồn điền.
• Quá trình đề xuất khối và hoàn tất liên quan đến sắp xếp mật mã và nhiều ủy ban để đảm bảo việc thêm khối hiệu quả và an toàn.
• Các giao dịch được xử lý thông qua việc tạo ra, lan truyền, xác thực và hoàn tất, đạt được việc xử lý nhanh chóng và an toàn.
• Thiết kế giao thức hiệu quả ngăn chặn hiện tượng fork, đảm bảo sự hoàn tất giao dịch ngay lập tức và nâng cao độ tin cậy của mạng.