Архітектура мережі Algorand

Мережу Algorand розроблено як повністю децентралізовану систему з глобально розподіленими вузлами, які допомагають у підтримці блокчейну та забезпеченні його функціональності. Ці вузли відповідальні за зберігання копії стану блокчейну, перевірку транзакцій та участь у них.

Типи вузлів та ролі
Архітектура Algorand складається з двох основних типів вузлів: вузлів участі та ретрансляції:

Вузли участі
Участь вузлів є фундаментальною частиною механізму консенсусу мережі. Вони відповідальні за підтвердження транзакцій, участь у пропозиції блоку, голосування та процеси сертифікації. Будь-який користувач, який утримує токени ALGO, може працювати з участь вузла, що забезпечує, що мережа залишається включною та децентралізованою. Ці вузли спілкуються безпосередньо з реле вузлами для поширення транзакцій та блоків по мережі.

Вузли ретрансляції
Релеєві вузли діють як високопропускні центри в мережі. Вони не беруть участь безпосередньо в процесі згоди, але служать посередниками для забезпечення ефективного розподілу даних, таких як блоки та транзакції. Діючи як центральні точки зв'язку, релеєві вузли покращують продуктивність та масштабованість мережі, зберігаючи децентралізовану структуру.

Розділення ролей між учасниками та ретранслюючими вузлами допомагає оптимізувати ефективність та масштабованість мережі, не піддаючи під сумнів її безпеку або інклюзивність.

Протокол слухачів

Протокол чуток є базовим механізмом комунікації в мережі Algorand, розроблений для полегшення швидкого та ефективного поширення інформації серед вузлів у децентралізований спосіб. Цей однорідний протокол працює, натхненний тим, як інформація поширюється в реальному світі через чутки — вузли діляться даними зі своїми колегами, які, в свою чергу, передають їх іншим. Цей ітеративний і розподілений процес забезпечує, що кожен вузол в мережі в кінцевому підсумку отримує однакову інформацію, не покладаючись на центральні органи влади.

Характеристики протоколу чуток включають:

• Децентралізація: Жоден окремий вузол або централізований сервер не контролює поширення інформації, що забезпечує міцність платформи проти відмов або атак.
• Ефективність: протокол мінімізує затримку, розподіляючи дані невеликими частинами одночасно на кілька вузлів.
• Масштабованість: Мережа може вміщати велику кількість вузлів, забезпечуючи швидку комунікацію.

Децентралізація та безпека

Децентралізована архітектура Algorand забезпечує, що жоден окремий суб'єкт або організація не має контролю над мережею. Це досягається шляхом глобального розподілу вузлів та дозволу будь-якому користувачу запускати учасницький вузол. Забезпечуючи широку участь, Algorand зменшує ймовірність змови або маніпуляції, зміцнюючи стійкість мережі до атак.

Залежність мережі від криптографічних технік, таких як перевірка випадкових функцій (VRF), забезпечує, що вибір вузлів для завдань згоди залишається випадковим та надійно захищеним від втручання. Ця випадковість усуває передбачуваність, роблячи практично неможливим для зловмисників спрямовуватися на конкретні вузли або компрометувати мережу.

Масштабованість та продуктивність

Архітектура Algorand розроблена для підтримки високої пропускної здатності та низької затримки, що робить її підходящою для широкого спектра застосувань. Релеї допомагають оптимізувати комунікацію, скорочуючи час, необхідний для поширення транзакцій та блоків по мережі. Крім того, легка природа вузлів участі забезпечує можливість користувачам сприяти роботі мережі без необхідності спеціалізованого обладнання чи значних обчислювальних ресурсів.

Умови довкілля

Архітектура мережі відповідає зобов'язанням Algorand у сфері сталого розвитку. На відміну від енергоефективних систем, таких як Proof-of-Work, архітектура Algorand та механізм консенсусу Pure Proof-of-Stake потребують мінімального споживання енергії. Ця конструкція дозволяє мережі підтримувати високу продуктивність та безпеку, значно зменшуючи свій екологічний вплив.

Процес пропозиції блоку та завершення

Процес пропозиції та узгодження блоків Algorand працює в окремих кроках. На кожному раунді вибирається підмножина користувачів, відомих як комітет пропозицій, за допомогою криптографічного сортування, щоб запропонувати нові блоки. Кожен вибраний користувач збирає блок та розповсюджує його в мережу, включаючи криптографічні докази для продемонстрування їх членства в комітеті.

Вузли чекають визначений період, щоб отримати пропозиції блоків. Новий комітет, комітет м'якого голосування, обирається для оцінки цих пропозицій та досягнення Візантійської Угоди щодо тієї, яка має найвищий пріоритет. Учасники аналізують отримані пропозиції та голосують за найбільш підходящу.

Як тільки досягнуто порогу голосів на етапі м'якого голосування, вибирається ще один комітет - комітет засвідчення, який валідує вміст запропонованого блоку, забезпечуючи його відповідність стану рахунку (наприклад, відсутність подвійного витрачання або недійсні переходи стану). Після досягнення консенсусу блок розповсюджується по мережі та додається до рахунку.

Цей структурований процес забезпечує, що кожен блок пропонується, оцінюється і завершується ефективно, забезпечуючи цілісність та безперервність блокчейну.

Обробка та перевірка транзакцій

Транзакції в Algorand проходять комплексний процес. Спочатку користувачі ініціюють транзакції, які потім поширюються через мережу за допомогою протоколу сплетення. Вузли отримують транзакції і розміщають їх у відкладеному пулі, чекаючи на включення в блок.

Під час фази пропозиції блоку вибрані пропоненти включають дійсні транзакції зі свого очікувального пула в новий блок. Після того, як блок запропоновано, комітети м'якого голосу та сертифікують транзакції в межах блоку, забезпечуючи їх легітимність та відповідність правилам протоколу. Після успішної перевірки блок додається до блокчейну, і транзакції вважаються остаточними.

Дизайн Algorand мінімізує ймовірність віл. Протокол консенсусу забезпечує, що лише один блок засвідчено в кожному раунді, забезпечуючи миттєву завершеність транзакції. Цей підхід відрізняється від інших блокчейнів, які можуть зазнавати віл, що потребує кількох підтверджень для досягнення завершеності. У Algorand, як тільки блок додається, він є незворотнім, що підвищує безпеку та впевненість користувачів у надійності мережі.

Основні моменти

• Децентралізована архітектура мережі Algorand ґрунтується на глобально розподілених вузлах, які спілкуються за допомогою протоколу чутки.
• Процес пропозиції та завершення блоку включає криптографічну сортування та кілька комітетів для забезпечення ефективного та безпечного додавання блоку.
• Транзакції обробляються через створення, поширення, валідацію та завершення, досягаючи швидкої та безпечної обробки.
• Дизайн протоколу ефективно запобігає вілкам, надаючи миттєву остаточність транзакцій та підвищуючи надійність мережі.