Avalanche : une nouvelle famille de protocoles de consensus

Résumé

Avalanche Plateforme 30/06/2020 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer Résumé. Cet article fournit un aperçu architectural de la première version de la plateforme Avalanche, nom de code Avalanche Borealis. Pour plus de détails sur l'économie du token natif, étiqueté $AVAX, nous 5 guidez le lecteur vers le document de dynamique token ci-joint [2]. Divulgation : Les informations décrites dans ce document sont préliminaires et sujettes à modification à tout moment. De plus, ce document peut contenir des « déclarations prospectives ».1 Validation Git : 7497e4a4ba0a1ea2dc2a111bc6deefbf3023708e 1 Introduction 10 Cet article fournit un aperçu architectural de la plate-forme Avalanche. L'accent est mis sur les trois éléments clés différenciateurs de la plateforme : le moteur, le modèle architectural et le mécanisme de gouvernance. 1.1 Avalanche Buts et principes Avalanche est une plateforme blockchain hautes performances, évolutive, personnalisable et sécurisée. Il cible trois cas d'utilisation généraux : 15 – Création de blockchain spécifiques à l'application, couvrant les autorisations (privées) et sans autorisation (publiques) déploiements. – Création et lancement d’applications hautement évolutives et décentralisées (Dapps). – Créer des actifs numériques arbitrairement complexes avec des règles, des clauses et des avenants personnalisés (actifs intelligents). 1 Les déclarations prospectives se rapportent généralement à des événements futurs ou à nos performances futures. Cela inclut, mais n'est pas limité aux performances projetées de Avalanche ; l'évolution attendue de son activité et de ses projets ; exécution de sa vision et de sa stratégie de croissance ; et la réalisation de projets actuellement en cours, en développement ou sinon à l'étude. Les déclarations prospectives représentent les convictions et hypothèses de notre direction. seulement à compter de la date de cette présentation. Ces déclarations ne constituent pas des garanties de performances futures et des il ne faut pas s’y fier. Ces déclarations prospectives impliquent nécessairement des informations connues et inconnues. risques, qui peuvent faire en sorte que la performance réelle et les résultats des périodes futures diffèrent sensiblement des projections. exprimé ou implicite dans les présentes. Avalanche n'assume aucune obligation de mettre à jour les déclarations prospectives. Bien que les déclarations prospectives constituent notre meilleure prédiction au moment où elles sont faites, rien ne garantit qu'elles s’avérera exact, car les résultats réels et les événements futurs pourraient différer sensiblement. Le lecteur est averti de ne pas de se fier indûment aux déclarations prospectives.

Introduction

10 Cet article fournit un aperçu architectural de la plate-forme Avalanche. L'accent est mis sur les trois éléments clés différenciateurs de la plateforme : le moteur, le modèle architectural et le

Le moteur

60 La discussion sur la plateforme Avalanche commence par le composant principal qui alimente la plateforme : le moteur de consensus. Contexte Les paiements distribués et – plus généralement – le calcul nécessitent un accord entre un ensemble de machines. Par conséquent, les protocoles de consensus, qui permettent à un groupe de nœuds de parvenir à un accord, se situent au cœur du processus. cœur des blockchain, ainsi que de presque tous les systèmes distribués industriels déployés à grande échelle. Le sujet 65 a fait l’objet d’un examen approfondi pendant près de cinq décennies, et cet effort, à ce jour, n’a donné que deux familles de protocoles : les protocoles de consensus classiques, qui reposent sur une communication de tous à tous, et le consensus de Nakamoto, qui repose sur le minage proof-of-work associé à la règle de la chaîne la plus longue. Alors que les protocoles de consensus classiques peuvent avoir une faible latence et un débit élevé, ils ne s'adaptent pas à un grand nombre de participants et ne sont pas non plus robustes en présence de changements d'adhésion, ce qui les a relégués pour la plupart dans des groupes autorisés, principalement 70 déploiements statiques. Les protocoles de consensus de Nakamoto [5, 7, 4], en revanche, sont robustes, mais souffrent de des latences de confirmation élevées, un faible débit et nécessitent une dépense énergétique constante pour leur sécurité. La famille de protocoles Snow, introduite par Avalanche, combine les meilleures propriétés des protocoles de consensus classiques avec le meilleur du consensus de Nakamoto. Basé sur un mécanisme d'échantillonnage de réseau léger, ils atteignent une faible latence et un débit élevé sans avoir besoin de se mettre d'accord sur l'appartenance précise du groupe. 75 système. Ils s'étendent bien de milliers à des millions de participants avec une participation directe au protocole de consensus. De plus, les protocoles n’utilisent pas le minage PoW et évitent donc son coût exorbitant. dépense énergétique et fuite de valeur ultérieure dans l'écosystème, produisant des produits légers, verts et silencieux protocoles. Mécanisme et propriétés Les protocoles Snow fonctionnent par échantillonnage répété du réseau. Chaque nœud 80 interroge un petit ensemble de voisins de taille constante, choisis au hasard, et change de proposition en cas de majorité qualifiée prend en charge une valeur différente. Les échantillons sont répétés jusqu'à ce que la convergence soit atteinte, ce qui se produit rapidement en opérations normales. Nous élucidons le mécanisme de fonctionnement via un exemple concret. Premièrement, une transaction est créée par un utilisateur et envoyé à un nœud de validation, qui est un nœud participant à la procédure de consensus. C'est alors 85 propagés à d’autres nœuds du réseau via des commérages. Que se passe-t-il si cet utilisateur émet également un message4 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer transaction, c'est-à-dire une double dépense ? Pour choisir parmi les transactions en conflit et éviter les doubles dépenses, chaque nœud sélectionne au hasard un petit sous-ensemble de nœuds et demande laquelle des transactions en conflit les nœuds interrogés pensent que c'est le nœud valide. Si le nœud interrogeant reçoit une réponse majoritaire en faveur d'une transaction, le nœud modifie sa propre réponse à cette transaction. Chaque nœud du réseau 90 répète cette procédure jusqu'à ce que l'ensemble du réseau parvienne à un consensus sur l'une des transactions conflictuelles. Étonnamment, bien que le mécanisme de fonctionnement de base soit assez simple, ces protocoles conduisent à des résultats très élevés. dynamique de système souhaitable qui les rend adaptés à un déploiement à grande échelle. – Sans autorisation, ouvert au désabonnement et robuste. La dernière série de projets blockchain emploie des méthodes classiques protocoles consensuels et nécessitent donc une connaissance approfondie des membres. Connaître l'ensemble du par95 participants est suffisamment simple dans des systèmes fermés et autorisés, mais devient de plus en plus difficile dans des systèmes ouverts et autorisés. réseaux décentralisés. Cette limitation impose des risques de sécurité élevés aux opérateurs historiques actuels qui emploient de tels protocoles. En revanche, les protocoles Snow maintiennent des garanties de sécurité élevées même lorsqu'il existe des écarts bien quantifiés entre les vues du réseau de deux nœuds quelconques. Validateurs des protocoles Snow profitez de la possibilité de valider sans connaissance continue et complète de l’adhésion. Ils sont donc robustes 100 et convient parfaitement aux blockchain publics. – Évolutif et décentralisé Une caractéristique essentielle de la famille Snow est sa capacité à évoluer sans encourir des compromis fondamentaux. Les protocoles Snow peuvent s'étendre à des dizaines de milliers ou des millions de nœuds, sans délégation à des sous-ensembles de validator. Ces protocoles bénéficient de la meilleure décentralisation du système, permettant chaque nœud pour valider complètement. La participation directe et continue a de profondes implications pour la sécurité 105 du système. Dans presque tous les protocoles proof-of-stake qui tentent de s'adapter à un grand nombre de participants, le mode de fonctionnement typique consiste à permettre la mise à l’échelle en déléguant la validation à un sous-comité. Naturellement, cela implique que la sécurité du système est désormais aussi élevée que le coût de la corruption du système. sous-commission. Les sous-comités sont en outre sujets à la formation de cartels. Dans les protocoles de type Snow, une telle délégation n'est pas nécessaire, permettant à chaque opérateur de nœud d'avoir un premier dire à la main dans le système, à tout moment. Une autre conception, généralement appelée fragmentation d'état, tente pour assurer l'évolutivité en parallélisant la sérialisation des transactions sur des réseaux indépendants de validator. Malheureusement, la sécurité du système dans une telle conception ne devient qu'à la hauteur de la sécurité la plus facile à corrompre. fragment indépendant. Par conséquent, ni l’élection d’un sous-comité ni le partage ne constituent des stratégies de mise à l’échelle appropriées. pour les plateformes de cryptographie. 115 – Adaptatif. Contrairement à d'autres systèmes basés sur le vote, les protocoles Snow atteignent des performances supérieures lorsque le L'adversaire est petit, mais très résilient face à des attaques de grande envergure. – Sûr de manière asynchrone. Les protocoles Snow, contrairement aux protocoles à chaîne la plus longue, ne nécessitent pas de synchronisme pour fonctionner en toute sécurité et éviter ainsi les doubles dépenses, même face aux partitions réseau. En Bitcoin, par exemple, si l'hypothèse de synchronicité n'est pas respectée, il est possible d'opérer sur des fourches indépendantes du 120 Bitcoin réseau pendant des périodes prolongées, ce qui invaliderait toute transaction une fois la fourchette guérir. – Faible latence. La plupart des blockchain d'aujourd'hui ne sont pas en mesure de prendre en charge les applications professionnelles, telles que le trading ou les opérations quotidiennes. paiements de détail. Il est tout simplement irréalisable d'attendre des minutes, voire des heures, pour la confirmation d'une transaction. Par conséquent, l’une des propriétés les plus importantes, et pourtant très négligée, des protocoles de consensus est la 125 le temps de la finalité. Les protocoles Snow atteignent généralement leur finalité en ≤ 1 seconde, ce qui est significativement inférieur à à la fois les protocoles à chaîne la plus longue et les blockchain fragmentés, qui couvrent généralement tous deux la finalité d'un sujet. de minutes.Avalanche Plateforme 2020/06/30 5 – Haut débit. Les protocoles Snow, qui peuvent construire une chaîne linéaire ou un DAG, atteignent des milliers de transactions par seconde (plus de 5 000 tps), tout en conservant une décentralisation totale. De nouvelles solutions blockchain qui prétendent 130 élevé TPS fait généralement un compromis entre décentralisation et sécurité et opte pour des solutions plus centralisées et moins sécurisées. mécanismes de consensus. Certains projets rapportent des chiffres provenant de contextes hautement contrôlés, donnant ainsi des informations erronées. de véritables résultats de performance. Les chiffres rapportés pour $AVAX proviennent directement d'un réseau Avalanche réel et entièrement implémenté, fonctionnant sur 2 000 nœuds sur AWS, géodistribués à travers le monde sur des réseaux bas de gamme. machines. Des résultats de performances plus élevés (10 000+) peuvent être obtenus en supposant une bande passante plus élevée 135 provisionnement pour chaque nœud et matériel dédié pour la vérification de la signature. Enfin, nous notons que le les métriques susmentionnées se trouvent au niveau de la couche de base. Les solutions de mise à l'échelle de couche 2 augmentent immédiatement ces résultats considérablement. Tableaux comparatifs de consensus Le tableau 1 décrit les différences entre les trois familles connues de protocoles de consensus à travers un ensemble de 8 axes critiques. 140 Nakamoto Classique Neige Robuste (adapté aux paramètres ouverts) + - + Hautement décentralisé (permet de nombreux validateurs) + - + Faible latence et finalité rapide (confirmation rapide des transactions) - + + Débit élevé (permet à de nombreux clients) - + + Léger (faible configuration système requise) - + + Au repos (non actif lorsqu'aucune décision n'est effectuée) - + + Sécurité paramétrable (au-delà de 51 % de présence adverse) - - + Hautement évolutif - - + Tableau 1. Tableau comparatif entre les trois familles connues de protocoles de consensus. Avalanche, bonhomme de neige et Frosty appartient tous à la famille Snow.

Présentation de la plateforme

Dans cette section, nous fournissons un aperçu architectural de la plateforme et discutons de diverses mises en œuvre détails. La plateforme Avalanche sépare clairement trois préoccupations : les chaînes (et les actifs construits au-dessus), l'exécution environnements et déploiement. 3.1 Architecture 145 Sous-réseaux Un sous-réseau, ou sous-réseau, est un ensemble dynamique de validator travaillant ensemble pour parvenir à un consensus. sur l'état d'un ensemble de blockchains. Chaque blockchain est validé par un sous-réseau, et un sous-réseau peut valider arbitrairement de nombreux blockchain. Un validator peut être membre d'un nombre arbitraire de sous-réseaux. Un sous-réseau décide qui peut y entrer, et peut exiger que ses validators constituants possèdent certaines propriétés. Le Avalanche La plate-forme prend en charge la création et l’exploitation d’un nombre arbitraire de sous-réseaux. Afin de créer un nouveau sous-réseau 150 ou pour rejoindre un sous-réseau, il faut payer des frais libellés en $AVAX.

6 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer Le modèle de sous-réseau offre de nombreux avantages : – Si un validator ne se soucie pas des blockchain dans un sous-réseau donné, il ne rejoindra tout simplement pas ce sous-réseau. Cela réduit le trafic réseau, ainsi que les ressources de calcul requises des validator. C'est dans contrairement aux autres projets blockchain, dans lesquels chaque validator doit valider chaque transaction, même 155 ceux dont ils ne se soucient pas. – Puisque les sous-réseaux décident qui peut y accéder, on peut créer des sous-réseaux privés. Autrement dit, chaque blockchain dans le sous-réseau est validé uniquement par un ensemble de validator de confiance. – On peut créer un sous-réseau où chaque validator possède certaines propriétés. Par exemple, on pourrait créer un sous-réseau où chaque validator est situé dans une certaine juridiction, ou où chaque validator est lié par certains 160 contrat du monde réel. Cela peut être bénéfique pour des raisons de conformité. Il existe un sous-réseau spécial appelé sous-réseau par défaut. Il est validé par tous les validator. (C'est-à-dire pour pour valider n'importe quel sous-réseau, il faut également valider le sous-réseau par défaut.) Le sous-réseau par défaut valide un ensemble de blockchain prédéfinis, y compris le blockchain où $AVAX vit et est échangé. Machines virtuelles Chaque blockchain est une instance d'une machine virtuelle (VM). Une VM est un modèle pour un 165 blockchain, tout comme une classe, est un modèle pour un objet dans un langage de programmation orienté objet. Le L'interface, l'état et le comportement d'un blockchain sont définis par la VM que le blockchain exécute. Ce qui suit les propriétés d'un blockchain, et autres, sont définies par une VM : – Le contenu d'un bloc – La transition d'état qui se produit lorsqu'un bloc est accepté 170 – Les API exposées par le blockchain et leurs points de terminaison – Les données conservées sur le disque On dit qu'un blockchain « utilise » ou « exécute » une VM donnée. Lors de la création d'un blockchain, on précise la VM il fonctionne, ainsi que l'état de genèse du blockchain. Un nouveau blockchain peut être créé à l'aide d'un La VM, ou un développeur, peut en coder une nouvelle. Il peut y avoir arbitrairement plusieurs blockchain qui exécutent la même VM. 175 Chaque blockchain, même ceux exécutant la même VM, est logiquement indépendant des autres et conserve son propre État. 3.2 Amorçage La première étape pour participer à Avalanche est le bootstrap. Le processus se déroule en trois étapes : connexion pour semer des ancres, la découverte de réseaux et d'états, et devenir un validator. 180 Seed Anchors Tout système en réseau de pairs qui fonctionne sans autorisation (c'est-à-dire codé en dur) un ensemble d’identités nécessite un mécanisme de découverte par les pairs. Dans les réseaux de partage de fichiers peer-to-peer, un ensemble de des trackers sont utilisés. Dans les réseaux cryptographiques, un mécanisme typique est l'utilisation de nœuds DNS seed (que nous référonsAvalanche Plateforme 2020/06/30 7 comme ancres de départ), qui comprennent un ensemble d'adresses IP de départ bien définies à partir desquelles les autres membres de le réseau peut être découvert. Le rôle des nœuds de départ DNS est de fournir des informations utiles sur l'ensemble 185 de participants actifs au système. Le même mécanisme est utilisé dans Bitcoin Core [1], dans lequel le Le fichier src/chainparams.cpp du code source contient une liste de nœuds seed codés en dur. La différence entre BTC et Avalanche est que BTC ne nécessite qu'un seul nœud DNS correct, tandis que Avalanche nécessite un simple nœud DNS. la majorité des ancres sont correctes. À titre d'exemple, un nouvel utilisateur peut choisir d'amorcer la vue réseau à travers un ensemble d’échanges bien établis et réputés, dont aucun individuellement n’est digne de confiance. 190 Nous notons cependant que l'ensemble des nœuds d'amorçage n'a pas besoin d'être codé en dur ou statique, et peut être fourni par l'utilisateur, mais pour faciliter l'utilisation, les clients peuvent fournir un paramètre par défaut qui inclut économiquement des acteurs importants, comme les échanges, avec lesquels les clients souhaitent partager une vision du monde. Il n'y a aucun obstacle à devenir une ancre de départ, donc un ensemble d'ancres de départ ne peut pas dicter si un nœud peut ou non entrer le réseau, puisque les nœuds peuvent découvrir le dernier réseau de pairs Avalanche en s'attachant à n'importe quel ensemble de graines 195 ancres. Découverte du réseau et de l'état Une fois connecté aux ancres de départ, un nœud recherche le dernier ensemble de transitions d'état. Nous appelons cet ensemble de transitions d’état la frontière acceptée. Pour une chaîne, la frontière acceptée est le dernier bloc accepté. Pour un DAG, la frontière acceptée est l'ensemble des sommets qui sont acceptés, mais qui ont pas d'enfants acceptés. Après avoir collecté les frontières acceptées à partir des ancres de départ, les transitions d'état qui 200 sont acceptés par une majorité des ancres de semences est défini comme étant accepté. L'état correct est ensuite extrait en se synchronisant avec les nœuds échantillonnés. Tant qu'il y a une majorité de nœuds corrects dans l'ancre de départ défini, alors les transitions d'état acceptées doivent avoir été marquées comme acceptées par au moins un nœud correct. Ce processus de découverte d'état est également utilisé pour la découverte de réseau. L’ensemble des membres du réseau est défini sur la chaîne validator. Par conséquent, la synchronisation avec la chaîne validator permet au nœud de découvrir 205 l'ensemble actuel de validators. La chaîne validator sera abordée plus en détail dans la section suivante. 3.3 Sybil Contrôle et adhésion Les protocoles de consensus fournissent leurs garanties de sécurité en supposant que jusqu'à un certain nombre de seuils des membres du système pourrait être contradictoire. Une attaque Sybil, dans laquelle un nœud inonde le réseau à moindre coût avec des identités malveillantes, peuvent invalider trivialement ces garanties. Fondamentalement, une telle attaque ne peut être 210 dissuadé par l'échange de présence avec la preuve d'une ressource difficile à forger [3]. Les systèmes antérieurs ont exploré l'utilisation des mécanismes de dissuasion Sybil qui couvrent proof-of-work (PoW), proof-of-stake (PoS), preuve du temps écoulé (POET), preuve d'espace et de temps (PoST) et preuve d'autorité (PoA). À la base, tous ces mécanismes remplissent une fonction identique : ils exigent que chaque participant ait une certaine « peau dans le jeu » sous la forme d’un engagement économique, qui à son tour fournit un avantage économique. 215 barrière contre les mauvaises conduites de ce participant. Tous impliquent une forme de participation, que ce soit sous la forme de plates-formes minières et d'alimentation hash (PoW), d'espace disque (PoST), de matériel de confiance (POET) ou d'une identité approuvée (PoA). Cet enjeu constitue la base d'un coût économique que les participants doivent supporter pour acquérir une voix. Pour Par exemple, dans Bitcoin, la capacité de contribuer à des blocs valides est directement proportionnelle à la puissance hash du participant proposant. Malheureusement, il y a également eu une confusion importante entre les protocoles de consensus8 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer par rapport aux mécanismes de contrôle Sybil. Nous notons que le choix des protocoles consensuels est, pour l'essentiel, orthogonal au choix du mécanisme de commande Sybil. Cela ne veut pas dire que les mécanismes de contrôle Sybil sont des remplacements immédiats les uns pour les autres, car un choix particulier peut avoir des implications sur le sous-jacent garanties du protocole de consensus. Cependant, la famille Snow* peut être couplée à plusieurs de ces produits connus. mécanismes, sans modification significative. 225 En fin de compte, pour des raisons de sécurité et pour garantir que les incitations des participants sont alignées au bénéfice de le réseau, $AVAX choisit PoS comme mécanisme de contrôle principal de Sybil. Certaines formes de participation sont intrinsèquement centralisé : la fabrication de plates-formes minières (PoW), par exemple, est intrinsèquement centralisée entre les mains de quelques des personnes possédant le savoir-faire approprié et ayant accès aux dizaines de brevets nécessaires pour un VLSI compétitif fabrication. De plus, l’exploitation minière PoW perd de la valeur en raison des importantes subventions annuelles accordées aux mineurs. De même, 230 l'espace disque appartient en grande partie aux grands opérateurs de centres de données. De plus, tous les mécanismes de contrôle Sybil qui génèrent des coûts permanents, par ex. les coûts d'électricité pour hashing, la valeur des fuites hors de l'écosystème, sans parler détruire l'environnement. Ceci, à son tour, réduit l'enveloppe de faisabilité pour le token, dans lequel un une évolution des prix sur une courte période peut rendre le système inutilisable. La preuve de travail sélectionne intrinsèquement des mineurs qui ont les connexions nécessaires pour se procurer de l’électricité à bas prix, ce qui n’a pas grand-chose à voir avec la capacité des mineurs 235 pour sérialiser les transactions ou leurs contributions à l’écosystème global. Parmi ces options, nous choisissons proof-of-stake, parce qu'il est vert, accessible et ouvert à tous. Nous notons cependant que même si $AVAX utilise PoS, le réseau Avalanche permet de lancer des sous-réseaux avec PoW et PoS. Le jalonnement est un mécanisme naturel de participation à un réseau ouvert car il permet un échange économique direct. Argument : la probabilité de succès d’une attaque est directement proportionnelle à un coût monétaire bien défini 240 fonction. En d’autres termes, les nœuds concernés sont économiquement motivés à ne pas s’engager dans un comportement qui pourrait nuire à la valeur de leur participation. De plus, cette participation n'entraîne aucun coût d'entretien supplémentaire (autres puis le coût d'opportunité d'investir dans un autre actif), et possède la propriété qui, contrairement à l'équipement minier, est entièrement consommé s’il est utilisé lors d’une attaque catastrophique. Pour les opérations PoW, l'équipement minier peut être simplement réutilisés ou – si le propriétaire le décide – entièrement revendus sur le marché. 245 Un nœud souhaitant entrer dans le réseau peut le faire librement en posant d'abord un enjeu immobilisé. pendant la durée de la participation au réseau. L'utilisateur détermine le montant et la durée de la mise. Une fois acceptée, une mise ne peut être annulée. L'objectif principal est de garantir que les nœuds partagent substantiellement le même vue globalement stable du réseau. Nous prévoyons de fixer le temps minimum staking sur ordre d'un semaine. 250 Contrairement à d'autres systèmes qui proposent également un mécanisme PoS, $AVAX n'utilise pas de slashing, et par conséquent, toutes les mises sont restituées à l'expiration de la période staking. Cela évite des scénarios indésirables tels que une panne logicielle ou matérielle client entraînant une perte de pièces. Cela correspond à notre philosophie de conception de construire une technologie prévisible : les token jalonnés ne sont pas en danger, même en présence de logiciels ou défauts matériels. 255 Dans Avalanche, un nœud qui souhaite participer émet une transaction de participation spéciale sur la chaîne validator. Les transactions de staking nomment un montant à miser, la clé staking du participant qui est staking, la durée, et l'heure à laquelle la validation commencera. Une fois la transaction acceptée, les fonds seront bloqués jusqu'à ce que le fin de la période staking. Le montant minimum autorisé est décidé et appliqué par le système. L'enjeu Le montant placé par un participant a des implications à la fois sur le degré d'influence du participant dans leAvalanche Plateforme 2020/06/30 9 processus de consensus, ainsi que la récompense, comme nous le verrons plus loin. La durée staking spécifiée doit être comprise entre δmin et δmax, les délais minimum et maximum pendant lesquels toute mise peut être verrouillée. Comme avec le Montant staking, la période staking a également des implications sur la récompense dans le système. La perte ou le vol du La clé staking ne peut pas entraîner une perte d'actifs, car la clé staking est utilisée uniquement dans le processus de consensus, pas pour les actifs. transfert. 265 3.4 Contrats intelligents en $AVAX Au lancement, Avalanche prend en charge les smart contract standards basés sur Solidity via la machine virtuelle Ethereum (EVM). Nous prévoyons que la plateforme prendra en charge un ensemble plus riche et plus puissant de smart contract des outils, notamment : – Contrats intelligents avec exécution hors chaîne et vérification en chaîne. 270 – Contrats intelligents avec exécution parallèle. Tous les smart contract qui ne fonctionnent pas sur le même état dans n'importe quel sous-réseau dans Avalanche pourra s'exécuter en parallèle. – Un Solidity amélioré, appelé Solidity++. Ce nouveau langage prendra en charge le versioning et les mathématiques sécurisées et l'arithmétique à virgule fixe, un système de types amélioré, la compilation vers LLVM et l'exécution juste à temps. Si un développeur nécessite la prise en charge de EVM mais souhaite déployer des smart contract dans un sous-réseau privé, il 275 peut créer directement un nouveau sous-réseau. C'est ainsi que Avalanche permet le partitionnement spécifique à des fonctionnalités via les sous-réseaux. De plus, si un développeur a besoin d'interactions avec le logiciel intelligent Ethereum actuellement déployé contrats, ils peuvent interagir avec le sous-réseau Athereum, qui est une cuillère de Ethereum. Enfin, si un développeur nécessite un environnement d'exécution différent de la machine virtuelle Ethereum, ils peuvent choisir de déployer leur smart contract via un sous-réseau qui implémente un environnement d'exécution différent, tel que DAML 280 ou WASM. Les sous-réseaux peuvent prendre en charge des fonctionnalités supplémentaires au-delà du comportement des VM. Par exemple, les sous-réseaux peuvent appliquer les exigences de performances pour les nœuds validator plus gros qui contiennent des smart contract pendant des périodes plus longues, ou validators qui détiennent un contrat en privé. 4 Gouvernance et jeton $AVAX 4.1 Le jeton natif $AVAX 285 Politique monétaire Le token natif, $AVAX, est une offre plafonnée, où le plafond est fixé à 720 000 000 tokens, avec 360 000 000 token disponibles au lancement du réseau principal. Cependant, contrairement aux autres token à approvisionnement plafonné qui En fonction du taux de frappe perpétuel, la politique monétaire de \(AVAX is designed to react to changing economic conditions. In particular, the objective of \)AVAX consiste à équilibrer les incitations des utilisateurs à miser sur le token. plutôt que de l’utiliser pour interagir avec la variété de services disponibles sur la plateforme. Participants à la plateforme 290 agissent collectivement comme une banque de réserve décentralisée. Les leviers disponibles sur Avalanche sont staking récompenses, frais, et les parachutages, qui sont tous influencés par des paramètres gouvernables. Les récompenses de mise sont fixées par la gouvernance en chaîne et sont régies par une fonction conçue pour ne jamais dépasser l'offre plafonnée. Le jalonnement peut être induit en augmentant les frais ou en augmentant les récompenses staking. D’un autre côté, nous pouvons induire un engagement accru avec les services de la plateforme Avalanche en réduisant les frais et en diminuant la récompense staking.10 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer Utilisations Paiements Les véritables paiements peer-to-peer décentralisés sont en grande partie un rêve non réalisé pour l'industrie en raison de le manque de performance actuel des opérateurs historiques. $AVAX est aussi puissant et facile à utiliser que les paiements utilisant Visa, permettant des milliers de transactions dans le monde chaque seconde, de manière totalement décentralisée et sans confiance. De plus, pour les commerçants du monde entier, $AVAX offre une proposition de valeur directe par rapport à Visa, à savoir une valeur inférieure 300 frais. Jalonnement : sécurisation du système Sur la plateforme Avalanche, le contrôle sybil est réalisé via staking. Afin pour valider, un participant doit verrouiller des pièces ou miser. Les validateurs, parfois appelés « jalonneurs », sont rémunérés pour leurs services de validation sur la base du montant staking et de la durée staking, entre autres propriétés. La fonction de rémunération choisie doit minimiser la variance, garantissant que les gros intervenants ne 305 reçoivent de manière disproportionnée une plus grande compensation. Les participants ne sont également soumis à aucun facteur de « chance », comme dans Exploitation minière PoW. Un tel système de récompense décourage également la formation de pools miniers ou de staking permettant de véritablement participation décentralisée et sans confiance au réseau. Swaps atomiques En plus de fournir la sécurité de base du système, le $AVAX token sert d'unité universelle d'échange. À partir de là, la plate-forme Avalanche sera en mesure de prendre en charge les échanges atomiques sans confiance de manière native sur 310 la plateforme permettant des échanges natifs et véritablement décentralisés de tout type d'actifs directement sur Avalanche. 4.2 Gouvernance La gouvernance est essentielle au développement et à l’adoption de toute plateforme car, comme pour tous les autres types des systèmes – Avalanche sera également confronté à une évolution et des mises à jour naturelles. $AVAX fournit une gouvernance en chaîne pour les paramètres critiques du réseau où les participants peuvent voter sur les modifications apportées au réseau et 315 régler démocratiquement les décisions de mise à niveau du réseau. Cela inclut des facteurs tels que le montant minimum de staking, taux de frappe, ainsi que d'autres paramètres économiques. Cela permet à la plate-forme d'effectuer efficacement une optimisation dynamique des paramètres via une foule oracle. Cependant, contrairement à certaines autres plateformes de gouvernance là-bas, Avalanche ne permet pas de modifications illimitées des aspects arbitraires du système. Au lieu de cela, seul un un nombre prédéterminé de paramètres peut être modifié via la gouvernance, rendant le système plus prévisible 320 et accroître la sécurité. De plus, tous les paramètres gouvernables sont soumis à des limites dans des délais précis, introduire une hystérésis et garantir que le système reste prévisible sur de courtes périodes. Un processus réalisable pour trouver des valeurs globalement acceptables pour les paramètres du système est essentiel pour les systèmes décentralisés sans gardiens. Avalanche peut utiliser son mécanisme de consensus pour créer un système qui permet à quiconque de proposer des transactions spéciales qui sont, par essence, des sondages à l'échelle du système. Tout nœud participant peut 325 émettre de telles propositions. Le taux de récompense nominal est un paramètre important qui affecte toute monnaie, qu'elle soit numérique ou foncière. Malheureusement, les crypto-monnaies qui corrigent ce paramètre peuvent être confrontées à divers problèmes, notamment la déflation ou l'inflation. À cette fin, le taux de récompense nominal est soumis à une gouvernance, dans des limites préétablies. Cela va permettre aux détenteurs de token de choisir si $AVAX est finalement plafonné, non plafonné ou même déflationniste.Avalanche Plateforme 2020/06/30 11 Les frais de transaction, désignés par l'ensemble F, sont également soumis à la gouvernance. F est en fait un tuple qui décrit les frais associés aux différentes instructions et transactions. Enfin, staking fois et montants sont également gouvernables. La liste de ces paramètres est définie sur la figure 1. – ∆ : Montant du Staking, libellé en $AVAX. Cette valeur définit la mise minimale requise pour être placée comme caution avant de participer au système. – δmin : Le temps minimal requis pour qu'un nœud s'implante dans le système. – δmax : La durée maximale qu'un nœud peut miser. – ρ : (π∆, τδmin) →R : La fonction du taux de récompense, également appelée taux de frappe, détermine la récompense a le participant peut réclamer en fonction de son montant staking étant donné un certain nombre de nœuds π divulgués publiquement dont il est propriétaire, sur une période de τ δmin consécutives, telle que τδmin ≤δmax. – F : la structure des frais, qui est un ensemble de paramètres de frais gouvernables qui spécifient les coûts de diverses transactions. Fig. 1. Principaux paramètres non consensuels utilisés dans Avalanche. Toute notation est redéfinie lors de la première utilisation. Conformément au principe de prévisibilité dans un système financier, la gouvernance dans $AVAX a une hystérésis, ce qui signifie que les modifications apportées aux paramètres dépendent fortement de leurs modifications récentes. Il y a deux limites 335 associés à chaque paramètre gouvernable : temps et plage. Une fois qu'un paramètre est modifié à l'aide d'une gouvernance transaction, il devient très difficile de le changer à nouveau immédiatement et pour un montant important. Ces difficultés et les contraintes de valeur se relâchent à mesure que le temps s'écoule depuis le dernier changement. Globalement, cela empêche le système de changeant radicalement sur une courte période de temps, permettant aux utilisateurs de prédire en toute sécurité les paramètres du système dans le à court terme, tout en bénéficiant d'un contrôle et d'une flexibilité forts sur le long terme. 340

Gouvernance

1.1 Avalanche Buts et principes Avalanche est une plateforme blockchain hautes performances, évolutive, personnalisable et sécurisée. Il cible trois cas d'utilisation généraux : 15 – Création de blockchain spécifiques à l'application, couvrant les autorisations (privées) et sans autorisation (publiques) déploiements. – Création et lancement d’applications hautement évolutives et décentralisées (Dapps). – Créer des actifs numériques arbitrairement complexes avec des règles, des clauses et des avenants personnalisés (actifs intelligents). 1 Les déclarations prospectives se rapportent généralement à des événements futurs ou à nos performances futures. Cela inclut, mais n'est pas limité aux performances projetées de Avalanche ; l'évolution attendue de son activité et de ses projets ; exécution de sa vision et de sa stratégie de croissance ; et la réalisation de projets actuellement en cours, en développement ou sinon à l'étude. Les déclarations prospectives représentent les convictions et hypothèses de notre direction. seulement à compter de la date de cette présentation. Ces déclarations ne constituent pas des garanties de performances futures et des il ne faut pas s’y fier. Ces déclarations prospectives impliquent nécessairement des informations connues et inconnues. risques, qui peuvent faire en sorte que la performance réelle et les résultats des périodes futures diffèrent sensiblement des projections. exprimé ou implicite dans les présentes. Avalanche n'assume aucune obligation de mettre à jour les déclarations prospectives. Bien que les déclarations prospectives constituent notre meilleure prédiction au moment où elles sont faites, rien ne garantit qu'elles s’avérera exact, car les résultats réels et les événements futurs pourraient différer sensiblement. Le lecteur est averti de ne pas de se fier indûment aux déclarations prospectives.2 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer L'objectif primordial de Avalanche est de fournir une plate-forme unificatrice pour la création, le transfert et le commerce de 20 actifs numériques. Par construction, Avalanche possède les propriétés suivantes : Évolutif Avalanche est conçu pour être massivement évolutif, robuste et efficace. Le principal moteur de consensus est capable de prendre en charge un réseau mondial de centaines de millions d'appareils connectés à Internet, de faible ou de forte puissance, qui fonctionnent de manière transparente, avec de faibles latences et des transactions par seconde très élevées. 25 Secure Avalanche est conçu pour être robuste et offrir une sécurité élevée. Les protocoles de consensus classiques sont conçu pour résister jusqu'à f attaquants, et échouer complètement face à un attaquant de taille f + 1 ou plus grande, et le consensus de Nakamoto n’offre aucune sécurité alors que 51 % des mineurs sont byzantins. En revanche, Avalanche apporte une très forte garantie de sécurité lorsque l'attaquant est en dessous d'un certain seuil, ce qui peut être paramétré par le concepteur du système et fournit une dégradation progressive lorsque l'attaquant dépasse 30 ce seuil. Il peut maintenir les garanties de sécurité (mais pas de vivacité) même lorsque l'attaquant dépasse 51 %. C'est le premier système sans autorisation à fournir des garanties de sécurité aussi solides. Décentralisé Avalanche est conçu pour fournir une décentralisation sans précédent. Cela implique un engagement à plusieurs implémentations client et aucun contrôle centralisé d’aucune sorte. L'écosystème est conçu pour éviter divisions entre classes d’utilisateurs ayant des intérêts différents. Surtout, il n'y a aucune distinction entre les mineurs, 35 développeurs et utilisateurs. Gouvernable et démocratique $AVAX est une plateforme hautement inclusive, qui permet à chacun de se connecter à son réseau et participer à la validation et à la gouvernance. Tout détenteur de token peut voter sélectionner les paramètres financiers clés et choisir la façon dont le système évolue. Interopérable et flexible Avalanche est conçu pour être une infrastructure universelle et flexible pour une multitude 40 de blockchains/actifs, où la base $AVAX est utilisée à des fins de sécurité et comme unité de compte pour l'échange. Le Le système est destiné à prendre en charge, de manière neutre en termes de valeur, de nombreux blockchain à construire dessus. La plateforme est conçu dès le départ pour faciliter le portage de blockchain existants, l'importation de soldes, prendre en charge plusieurs langages de script et machines virtuelles, et prendre en charge de manière significative plusieurs déploiements scénarios. 45 Aperçu Le reste de cet article est divisé en quatre sections principales. La section 2 présente les détails de moteur qui alimente la plateforme. La section 3 traite du modèle architectural derrière la plate-forme, y compris sous-réseaux, machines virtuelles, démarrage, adhésion et staking. La section 4 explique la gouvernance modèle qui permet des changements dynamiques dans les paramètres économiques clés. Enfin, dans la section 5, nous explorons diverses sujets d'intérêt périphériques, y compris les optimisations potentielles, la cryptographie post-quantique et les 50 adversaires.

Avalanche Plateforme 2020/06/30 3 Convention de dénomination Le nom de la plateforme est Avalanche et est généralement appelé « le Avalanche ». plateforme », et est interchangeable/synonyme de « le réseau Avalanche », ou – simplement – Avalanche. Les bases de code seront publiées en utilisant trois identifiants numériques, intitulés « v.[0-9].[0-9].[0-100] », où le le premier numéro identifie les versions majeures, le deuxième numéro identifie les versions mineures et le troisième numéro 55 identifie les correctifs. La première version publique, nommée Avalanche Borealis, est la version 1.0.0. Le natif token de la plateforme s’appelle « $AVAX ». La famille de protocoles de consensus utilisée par la plateforme Avalanche est appelée la famille Snow*. Il existe trois instanciations concrètes, appelées Avalanche, Snowman et Glacial.

Discussion

5.1 Optimisations Élagage de nombreuses plateformes blockchain, en particulier celles mettant en œuvre le consensus Nakamoto telles que Bitcoin, souffrent d’une croissance étatique perpétuelle. En effet, par protocole, ils doivent stocker l’intégralité de l’historique des transactions. Cependant, pour qu’un blockchain se développe de manière durable, il doit être capable d’élaguer l’histoire ancienne. 345 Ceci est particulièrement important pour les blockchain qui prennent en charge des performances élevées, tels que Avalanche. La taille est simple dans la famille Snow*. Contrairement à Bitcoin (et aux protocoles similaires), où l'élagage n'est pas possible selon les exigences algorithmiques, dans $AVAX, les nœuds n'ont pas besoin de maintenir des parties du DAG qui sont profonds et très engagés. Ces nœuds n'ont pas besoin de prouver d'antécédents pour un nouveau bootstrap. nœuds, et doivent donc simplement stocker l'état actif, c'est-à-dire les soldes actuels, ainsi que les soldes non engagés 350 transactions. Types de clients Avalanche peut prendre en charge trois types de clients différents : archivage, complet et léger. Archivage Les nœuds stockent l'historique complet du sous-réseau $AVAX, du sous-réseau staking et du sous-réseau smart contract, tous les12 Kevin Sekniqi, Daniel Laine, Stephen Buttolph et Emin G¨un Sirer chemin vers la genèse, ce qui signifie que ces nœuds servent de nœuds d’amorçage pour les nouveaux nœuds entrants. De plus ces nœuds peuvent stocker l'historique complet des autres sous-réseaux pour lesquels ils choisissent d'être validator. Archivage 355 les nœuds sont généralement des machines dotées de capacités de stockage élevées qui sont payées par d'autres nœuds lors du téléchargement ancien état. Les nœuds complets, en revanche, participent à la validation, mais au lieu de stocker tout l'historique, ils stockez simplement l'état actif (par exemple, l'ensemble UTXO actuel). Enfin, pour ceux qui ont simplement besoin d'interagir en toute sécurité avec le réseau utilisant la quantité de ressources la plus minimale, Avalanche prend en charge les clients légers qui peuvent prouver qu'une transaction a été validée sans avoir besoin de télécharger ou de synchroniser l'historique. Lumière 360 les clients s'engagent dans la phase d'échantillonnage répétée du protocole pour garantir un engagement sûr et à l'échelle du réseau consensus. Par conséquent, les clients légers dans Avalanche offrent les mêmes garanties de sécurité que les nœuds complets. Sharding Le Sharding est le processus de partitionnement de diverses ressources système afin d'augmenter les performances. et réduire la charge. Il existe différents types de mécanismes de partitionnement. Dans le partage de réseau, l'ensemble des participants est divisé en sous-réseaux distincts afin de réduire la charge algorithmique ; dans le partage d'état, les participants s'accordent sur 365 stocker et maintenir uniquement des sous-parties spécifiques de l'ensemble de l'état global ; enfin, dans le sharding des transactions, les participants conviennent de séparer le traitement des transactions entrantes. Dans Avalanche Borealis, la première forme de partitionnement existe via la fonctionnalité de sous-réseaux. Pour par exemple, on peut lancer un sous-réseau aurifère et un autre sous-réseau immobilier. Ces deux sous-réseaux peuvent exister entièrement dans parallèle. Les sous-réseaux interagissent uniquement lorsqu'un utilisateur souhaite acheter des contrats immobiliers en utilisant ses avoirs en or, 370 à ce stade, Avalanche permettra un échange atomique entre les deux sous-réseaux. 5.2 Préoccupations Cryptographie post-quantique La cryptographie post-quantique a récemment attiré une grande attention en raison des progrès dans le développement des ordinateurs et des algorithmes quantiques. Le souci du quantum ordinateurs est qu'ils peuvent briser certains des protocoles cryptographiques actuellement déployés, en particulier numériques. 375 signatures. Le modèle de réseau Avalanche autorise n'importe quel nombre de machines virtuelles, il prend donc en charge un système résistant aux quantiques. machine virtuelle avec un mécanisme de signature numérique approprié. Nous prévoyons plusieurs types de signature numérique schémas à déployer, y compris les signatures basées sur RLWE à résistance quantique. Le mécanisme du consensus ne suppose aucun type de cryptographie lourde pour son fonctionnement principal. Compte tenu de cette conception, il est simple de étendez le système avec une nouvelle machine virtuelle qui fournit des primitives cryptographiques sécurisées quantiques. 380 Adversaires réalistes Le document Avalanche [6] offre de très fortes garanties en présence d'un adversaire puissant et hostile, connu comme un adversaire adaptatif dans le modèle point à point complet. Dans en d’autres termes, l’adversaire a à tout moment un accès complet à l’état de chaque nœud correct, connaît le choix aléatoires de tous les nœuds corrects, et peut mettre à jour son propre état à tout moment, avant et après le Le nœud correct a la possibilité de mettre à jour son propre état. En effet, cet adversaire est tout puissant, à l'exception de 385 la possibilité de mettre à jour directement l'état d'un nœud correct ou de modifier la communication entre le bon nœud nœuds. Néanmoins, en réalité, un tel adversaire est purement théorique puisque les mises en œuvre pratiques du l’adversaire le plus puissant possible sont limités aux approximations statistiques de l’état du réseau. Par conséquent, dans En pratique, nous nous attendons à ce que les attaques correspondant aux pires scénarios soient difficiles à déployer.Avalanche Plateforme 2020/06/30 13 Inclusion et égalité Un problème courant dans les monnaies sans autorisation est celui du « devenir riche ». 390 plus riche ». Il s’agit d’une préoccupation légitime, puisqu’un système PoS mal mis en œuvre peut en fait permettre la création de richesse soit attribuée de manière disproportionnée aux détenteurs déjà importants de participations dans le système. Un Un exemple simple est celui des protocoles de consensus basés sur les dirigeants, dans lesquels un sous-comité ou un leader désigné collecte toutes les récompenses au cours de son fonctionnement, et où la probabilité d'être choisi pour collecter les récompenses est proportionnel à la mise, générant de forts effets cumulatifs de récompense. De plus, dans des systèmes tels que Bitcoin, 395 il existe un phénomène de « grand devenir plus grand » dans lequel les grands mineurs bénéficient d'une prime par rapport aux plus petits en termes de de moins d'orphelins et de moins de travail perdu. En revanche, Avalanche emploie une répartition égalitaire de la frappe : chaque participant au protocole staking est récompensé équitablement et proportionnellement en fonction de sa participation. En permettant à un très grand nombre de personnes de participer directement à staking, Avalanche peut accueillir des millions de personnes à participer de manière égale à staking. Le montant minimum requis pour participer au 400 le protocole sera soumis à la gouvernance, mais il sera initialisé à une valeur faible pour encourager une large participation. Cela implique également que la délégation n'est pas tenue de participer avec une petite allocation. 6 Conclusion Dans cet article, nous avons discuté de l'architecture de la plateforme Avalanche. Par rapport aux autres plateformes actuelles, qui soit exécutent des protocoles de consensus de style classique et sont donc intrinsèquement non évolutifs, soit utilisent 405 Consensus à la Nakamoto, inefficace et imposant des coûts de fonctionnement élevés, le Avalanche est léger, rapide, évolutif, sécurisé et efficace. Le token natif, qui sert à sécuriser le réseau et à payer divers coûts d’infrastructure sont simples et rétrocompatibles. $AVAX a une capacité au-delà des autres propositions pour atteindre des niveaux de décentralisation plus élevés, résister aux attaques et évoluer vers des millions de nœuds sans aucun quorum ou l'élection d'un comité, et donc sans imposer de limites à la participation. 410 Outre le moteur de consensus, Avalanche innove et introduit des éléments simples mais importants des idées en matière de gestion des transactions, de gouvernance et une multitude d'autres composants non disponibles sur d'autres plates-formes. Chaque participant au protocole aura une voix pour influencer l'évolution du protocole à tout moment, rendu possible par un mécanisme de gouvernance puissant. Avalanche prend en charge une personnalisation élevée, permettant Plug-and-play presque instantané avec les blockchain existants. 415