Avalanche: новое семейство протоколов консенсуса

Аннотация

Avalanche Платформа 2020/06/30 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер Аннотация. В этом документе представлен обзор архитектуры первой версии платформы Avalanche. под кодовым названием Avalanche Borealis. Для получения подробной информации об экономике собственного token, помеченного как $AVAX, мы 5 направьте читателя к прилагаемой token статье по динамике [2]. Раскрытие информации: Информация, описанная в этом документе, является предварительной и может быть изменена в любое время. Кроме того, настоящий документ может содержать «заявления прогнозного характера».1 Git-коммит: 7497e4a4ba0a1ea2dc2a111bc6deefbf3023708e 1 Введение 10 В этом документе представлен архитектурный обзор платформы Avalanche. Основное внимание уделяется трем ключевым Отличительные особенности платформы: движок, архитектурная модель и механизм управления. 1.1 Avalanche Цели и принципы Avalanche — это высокопроизводительная, масштабируемая, настраиваемая и безопасная платформа blockchain. Он нацелен на три широкие варианты использования: 15 – Создание blockchain для конкретных приложений, охватывающих разрешенные (частные) и не требующие разрешений (публичные) развертывания. – Создание и запуск масштабируемых и децентрализованных приложений (Dapps). – Создание произвольно сложных цифровых активов с индивидуальными правилами, соглашениями и ограничениями (умные активы). 1 Заявления прогнозного характера обычно относятся к будущим событиям или нашим будущим результатам. Это включает, но не ограничено прогнозируемой производительностью Avalanche; ожидаемое развитие его бизнеса и проектов; исполнение своего видения и стратегии роста; и завершение проектов, которые в настоящее время реализуются, находятся в стадии разработки или в противном случае на рассмотрении. Заявления прогнозного характера отражают убеждения и предположения нашего руководства. только на дату настоящей презентации. Эти заявления не являются гарантией будущих результатов и не являются неправомерными. на них не следует полагаться. Такие прогнозные заявления обязательно включают в себя известные и неизвестные риски, которые могут привести к тому, что фактические показатели и результаты в будущих периодах будут существенно отличаться от любых прогнозов выраженные или подразумеваемые здесь. Avalanche не берет на себя никаких обязательств по обновлению прогнозных заявлений. Хотя прогнозные заявления являются нашим лучшим прогнозом на момент их составления, не может быть никакой гарантии, что они окажется точным, поскольку фактические результаты и будущие события могут существенно отличаться. Читателя предостерегают: не необоснованно полагаться на прогнозные заявления.

Введение

10 В этом документе представлен архитектурный обзор платформы Avalanche. Основное внимание уделяется трем ключевым дифференциаторы платформы: движок, архитектурная модель и

Двигатель

60 Обсуждение платформы Avalanche начинается с основного компонента, который обеспечивает работу платформы: механизм консенсуса. Предыстория Распределенные платежи и, в более общем плане, вычисления требуют согласования между набором машин. Таким образом, протоколы консенсуса, которые позволяют группе узлов достичь соглашения, лежат в основе сердце blockchains, а также почти каждой развернутой крупномасштабной промышленной распределенной системы. Тема 65 подвергался тщательному изучению на протяжении почти пяти десятилетий, и в результате этих усилий на сегодняшний день только две семьи протоколов: классические протоколы консенсуса, которые полагаются на связь «все со всеми», и консенсус Накамото, который основан на майнинге proof-of-work в сочетании с правилом самой длинной цепочки. В то время как классические протоколы консенсуса могут иметь низкую задержку и высокую пропускную способность, они не масштабируются для большого количества участников и не устойчивы в условиях изменений в членстве, что отнесло их в основном к разрешенным, в основном 70 статические развертывания. С другой стороны, протоколы консенсуса Накамото [5, 7, 4] надежны, но страдают от высокие задержки подтверждения, низкая пропускная способность и требуют постоянных затрат энергии для обеспечения своей безопасности. Семейство протоколов Snow, представленное Avalanche, сочетает в себе лучшие свойства классических протоколов консенсуса с лучшими качествами консенсуса Накамото. Основанный на легком механизме выборки сети, они достигают низкой задержки и высокой пропускной способности без необходимости согласования точного членства 75 система. Они хорошо масштабируются от тысяч до миллионов участников при непосредственном участии в протоколе консенсуса. Кроме того, протоколы не используют PoW-майнинг и, следовательно, избегают его непомерных размеров. расход энергии и последующая утечка ценности в экосистему, в результате чего получается легкий, зеленый и тихий протоколы. Механизм и свойства Протоколы Snow работают путем повторной выборки сети. Каждый узел 80 опрашивает небольшой случайно выбранный набор соседей постоянного размера и меняет свое предложение, если подавляющее большинство поддерживает другое значение. Выборки повторяются до тех пор, пока не будет достигнута сходимость, что происходит быстро в нормальные операции. Поясним механизм работы на конкретном примере. Сначала транзакция создается пользователя и отправляется на проверяющий узел, который является узлом, участвующим в процедуре консенсуса. Это тогда 85 распространяется на другие узлы сети посредством сплетен. Что произойдет, если этот пользователь также выдаст конфликтующее4 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер транзакция, то есть двойная трата? Чтобы выбрать среди конфликтующих транзакций и предотвратить двойную трату, каждый узел случайным образом выбирает небольшое подмножество узлов и запрашивает, какие из конфликтующих транзакций запрошенные узлы считают его действительным. Если запрашивающий узел получает ответ квалифицированного большинства в пользу одной транзакции, то узел меняет свой ответ на эту транзакцию. Каждый узел сети 90 повторяет эту процедуру до тех пор, пока вся сеть не придет к консенсусу по одной из конфликтующих транзакций. Удивительно, но хотя основной механизм работы довольно прост, эти протоколы приводят к очень высокой эффективности. желательная системная динамика, которая делает их пригодными для крупномасштабного развертывания. – Без разрешения, открыт для изменений и надежен. В последних проектах blockchain используются классические протоколы консенсуса и, следовательно, требуют полного знания членов. Зная весь набор пар95 участников достаточно проста в закрытых, разрешенных системах, но становится все более сложной в открытых, децентрализованные сети. Это ограничение создает высокие риски для безопасности существующих операторов, использующих такие протоколы. Напротив, протоколы Snow сохраняют высокие гарантии безопасности даже при наличии четко определенных расхождений между представлениями сети любых двух узлов. Валидаторы протоколов Snow наслаждайтесь возможностью проверки без постоянного полного знания членства. Поэтому они устойчивы 100 и очень подходит для общедоступных blockchain. – Масштабируемость и децентрализованность. Основной особенностью семейства Snow является его способность масштабироваться без каких-либо затрат. фундаментальные компромиссы. Протоколы Snow могут масштабироваться до десятков тысяч или миллионов узлов без делегирования подмножествам validator. Эти протоколы обладают лучшей в своем классе децентрализацией системы, что позволяет каждый узел для полной проверки. Непрерывное участие из первых рук имеет глубокие последствия для безопасности 105 системы. Почти в каждом протоколе proof-of-stake, который пытается масштабироваться до большого набора участников, типичный режим работы — обеспечить масштабирование путем делегирования проверки подкомитету. Естественно, это означает, что безопасность системы сейчас точно равна коррупционным издержкам системы. подкомитет. Кроме того, подкомитеты могут образовывать картели. В протоколах типа Snow такое делегирование не является необходимым, что позволяет каждому оператору узла иметь первый110 рука говорит в системе, в любое время. Другая конструкция, обычно называемая сегментированием состояния, пытается для обеспечения масштабируемости путем распараллеливания сериализации транзакций в независимые сети validators. К сожалению, безопасность системы в такой конструкции становится настолько же высокой, насколько высока самая простая испорченная система. независимый осколок. Следовательно, ни выборы в подкомитеты, ни сегментирование не являются подходящими стратегиями масштабирования. для криптоплатформ. 115 – Адаптивный. В отличие от других систем, основанных на голосовании, протоколы Snow достигают более высокой производительности, когда Противник небольшой, но при этом очень устойчивый к крупным атакам. – Асинхронно безопасно. Протоколы Snow, в отличие от протоколов с самой длинной цепочкой, не требуют синхронности для работать безопасно и, следовательно, предотвращать двойные расходы даже при наличии сетевых разделов. В Bitcoin, например, если предположение синхронности нарушено, можно работать с независимыми вилками 120 Bitcoin сети в течение длительных периодов времени, что приведет к аннулированию любых транзакций после разветвления исцелиться. - Низкая задержка. Большинство blockchain сегодня не могут поддерживать бизнес-приложения, такие как торговые или ежедневные розничные платежи. Ждать минут, а то и часов подтверждения транзакции просто невозможно. Таким образом, одним из наиболее важных, но часто упускаемых из виду свойств протоколов консенсуса является 125 время до окончательности. Протоколы Snow завершаются обычно менее чем за 1 секунду, что значительно ниже, чем как протоколы с самой длинной цепочкой, так и сегментированные blockchain, оба из которых обычно приводят к завершению дела минут.Avalanche Платформа 30.06.2020 5 – Высокая пропускная способность. Протоколы Snow, которые могут создавать линейную цепочку или DAG, достигают тысяч транзакций в секунду (5000+ tps), сохраняя при этом полную децентрализацию. Новые blockchain решения, утверждающие 130 высокий TPS обычно отказывается от децентрализации и безопасности и выбирает более централизованный и небезопасный вариант. механизмы консенсуса. Некоторые проекты сообщают о цифрах, полученных в строго контролируемых условиях, тем самым предоставляя неверные данные. реальные результаты производительности. Сообщенные цифры для $AVAX взяты непосредственно из реальной, полностью реализованной сети Avalanche, работающей на 2000 узлах на AWS, географически распределенной по всему миру на низкоуровневом уровне. машины. Более высокие результаты производительности (10 000+) могут быть достигнуты за счет более высокой пропускной способности. 135 обеспечение каждого узла и выделенного оборудования для проверки подписи. Наконец, отметим, что вышеупомянутые метрики находятся на базовом уровне. Решения для масштабирования уровня 2 немедленно дополняют эти результаты. значительно. Сравнительные диаграммы консенсуса. В таблице 1 описаны различия между тремя известными семействами. консенсусных протоколов через набор из 8 критических осей. 140 Накамото Классический Снег Надежный (подходит для открытых настроек) + - + Высокая децентрализация (позволяет использовать множество валидаторов) + - + Низкая задержка и быстрая завершенность (быстрое подтверждение транзакции) - + + Высокая пропускная способность (позволяет использовать множество клиентов) - + + Легкий вес (низкие системные требования) - + + Неподвижный (не активен, если не принято никаких решений) - + + Параметрируемая безопасность (присутствие состязателей более 51%) - - + Высокая масштабируемость - - + Таблица 1. Сравнительная таблица трех известных семейств консенсусных протоколов. Avalanche, Снеговик и Все Фрости принадлежат к семье Сноу.

Обзор платформы

В этом разделе мы даем обзор архитектуры платформы и обсуждаем различные варианты реализации. детали. Платформа Avalanche четко разделяет три задачи: цепочки (и активы, построенные на их основе), исполнение среды и развертывание. 3.1 Архитектура 145 Подсети Подсеть или подсеть — это динамический набор validator, работающих вместе для достижения консенсуса. о состоянии набора blockchains. Каждый blockchain проверяется одной подсетью, и подсеть может проверять произвольное количество blockchains. validator может быть членом произвольного числа подсетей. Подсеть решает кто может войти в него и может потребовать, чтобы составляющие его validator имели определенные свойства. Avalanche Платформа поддерживает создание и работу произвольного количества подсетей. Чтобы создать новую подсеть 150 или для присоединения к подсети необходимо заплатить комиссию, выраженную в $AVAX.

6 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер Модель подсети предлагает ряд преимуществ: – Если validator не заботится о blockchain в данной подсети, он просто не присоединится к этой подсети. Это уменьшает сетевой трафик, а также вычислительные ресурсы, необходимые для validators. Это в в отличие от других проектов blockchain, в которых каждый validator должен проверять каждую транзакцию, даже 155 те, о ком они не заботятся. – Поскольку подсети решают, кто может входить в них, можно создавать частные подсети. То есть каждый blockchain в подсеть проверяется только набором доверенных validator. – Можно создать подсеть, в которой каждый validator имеет определенные свойства. Например, можно создать подсеть, в которой каждый validator расположен в определенной юрисдикции или где каждый validator привязан к какой-либо 160 реальный контракт. Это может быть выгодно с точки зрения соблюдения требований. Существует одна специальная подсеть, называемая подсетью по умолчанию. Это подтверждено всеми validator. (то есть для того, чтобы для проверки любой подсети необходимо также проверить подсеть по умолчанию.) Подсеть по умолчанию проверяет набор заранее определенные blockchain, включая blockchain, где живет и торгуется $AVAX. Виртуальные машины. Каждый blockchain является экземпляром виртуальной машины (ВМ). 165 blockchain, так же, как класс — это проект объекта в объектно-ориентированном языке программирования. интерфейс, состояние и поведение blockchain определяются виртуальной машиной, на которой работает blockchain. Следующие свойства blockchain и другие определяются виртуальной машиной: – Содержимое блока – Переход состояния, который происходит, когда блок принят. 170 – API-интерфейсы, предоставляемые blockchain, и их конечные точки. – Данные, которые сохраняются на диске Мы говорим, что blockchain «использует» или «запускает» данную виртуальную машину. При создании blockchain указывается виртуальная машина. он работает, а также исходное состояние blockchain. Новый blockchain можно создать, используя уже существующий VM или разработчик могут написать новый код. Может быть произвольное количество blockchain, на которых работает одна и та же виртуальная машина. 175 Каждый blockchain, даже тот, на котором работает одна и та же виртуальная машина, логически независим от других и сохраняет свои собственное государство. 3.2 Начальная загрузка Первым шагом в участии в Avalanche является начальная загрузка. Процесс происходит в три этапа: подключение чтобы засеять якоря, открыть сеть и состояние и стать validator. 180 Начальные якоря Любая сетевая система одноранговых узлов, работающая без разрешения (т. е. жестко запрограммированного) набор идентификаторов требует некоторого механизма обнаружения одноранговых узлов. В одноранговых сетях обмена файлами набор используются трекеры. В криптосетях типичным механизмом является использование начальных узлов DNS (которые мы называемAvalanche Платформа 30.06.2020 7 в качестве начальных якорей), которые включают в себя набор четко определенных начальных IP-адресов, с которых другие члены сеть может быть обнаружена. Роль начальных узлов DNS заключается в предоставлении полезной информации о наборе 185 активных участников системы. Тот же механизм используется в Bitcoin Core [1], где Файл исходного кода src/chainparams.cpp содержит список жестко закодированных начальных узлов. Разница между BTC и Avalanche заключается в том, что для BTC требуется только один правильный начальный узел DNS, а для Avalanche требуется простой большинство якорей верны. Например, новый пользователь может выбрать загрузку представления сети. через ряд хорошо зарекомендовавших себя и авторитетных бирж, ни одна из которых по отдельности не заслуживает доверия. 190 Однако отметим, что набор узлов начальной загрузки не обязательно должен быть жестко закодирован или статичен, и его можно предоставляется пользователем, однако для простоты использования клиенты могут предоставить настройку по умолчанию, включающую экономичные важных участников, таких как биржи, с которыми клиенты хотят поделиться мировоззрением. Нет никаких препятствий для стать исходным якорем, поэтому набор начальных якорей не может определять, может или не может узел входить сети, поскольку узлы могут обнаружить последнюю сеть пиров Avalanche, подключившись к любому набору начальных значений 195 якоря. Обнаружение сети и состояния. После подключения к начальным якорям узел запрашивает последний набор переходы состояний. Мы называем этот набор переходов состояний принятой границей. Для цепи принятая граница это последний принятый блок. Для DAG принятая граница — это набор вершин, которые приняты, но имеют нет принятых детей. После сбора принятых границ из начальных якорей происходит переход состояния, который 200 принимаются большинством исходных якорей, считается принятым. Затем извлекается правильное состояние. путем синхронизации с выбранными узлами. Пока в исходном якоре имеется большинство правильных узлов. установлено, то принятые переходы состояний должны быть помечены как принятые хотя бы одним правильным узлом. Этот процесс обнаружения состояния также используется для обнаружения сети. Набор членов сети определено в цепочке validator. Таким образом, синхронизация с цепочкой validator позволяет узлу обнаружить 205 текущий набор validators. Цепочка validator будет обсуждаться далее в следующем разделе. 3.3 Сибил Контроль и членство Протоколы консенсуса предоставляют свои гарантии безопасности при условии, что до порогового числа участников системы могут быть враждебными. Атака Сивиллы, при которой узел дешево заливает сеть. со злонамеренными личностями, могут тривиально лишить эти гарантии законной силы. По сути, такая атака может быть только 210 сдерживается обменом присутствия с доказательством трудно подделанного ресурса [3]. Предыдущие системы исследовали использование механизмов сдерживания Сивиллы, которые охватывают PH_0001 (PoW), proof-of-stake (PoS), доказательство прошедшего времени (POET), доказательство пространства и времени (PoST) и доказательство авторитетности (PoA). По своей сути все эти механизмы выполняют одну и ту же функцию: они требуют, чтобы каждый участник имел некоторую «скину в игре» в виде некоторых экономических обязательств, которые, в свою очередь, обеспечивают экономическую выгоду. 215 барьер против неправомерного поведения этого участника. Все они предполагают ту или иную форму ставки, будь то в форме майнинговых установок и hash мощности (PoW), дискового пространства (PoST), доверенного оборудования (POET) или утвержденного удостоверения. (ПоА). Эта ставка формирует основу экономических затрат, которые участники должны нести, чтобы получить право голоса. Для например, в Bitcoin способность вносить действительные блоки прямо пропорциональна hash-мощности предлагающий участник. К сожалению, существует также существенная путаница между протоколами консенсуса.8 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер против механизмов контроля Сивиллы. Мы отмечаем, что выбор протоколов консенсуса, по большей части, ортогонально выбору механизма управления Сивиллы. Это не означает, что механизмы контроля Сивиллы взаимозаменяемые замены, поскольку конкретный выбор может иметь последствия для основного гарантии протокола консенсуса. Однако семейство Сноу* можно связать со многими из этих известных механизмы без существенных модификаций. 225 В конечном счете, в целях безопасности и обеспечения того, чтобы стимулы участников были согласованы на благо общества. сети $AVAX выбирает PoS для основного механизма управления Сивиллы. Некоторые формы ставок по своей сути централизовано: например, производство горнодобывающих установок (PoW) по своей сути централизовано и находится в руках нескольких люди с соответствующими ноу-хау и доступом к десяткам патентов, необходимых для конкурентоспособной СБИС. производство. Кроме того, стоимость майнинга PoW снижается из-за крупных ежегодных субсидий майнерам. Аналогично, 230 Дисковое пространство в наибольшей степени принадлежит операторам крупных центров обработки данных. Кроме того, все механизмы контроля Сивиллы которые накапливают текущие затраты, например. затраты на электроэнергию для hashing, утечка стоимости из экосистемы, не говоря уже о уничтожить окружающую среду. Это, в свою очередь, снижает технико-экономическое обоснование token, при этом неблагоприятный движение цены в течение небольшого периода времени может привести к неработоспособности системы. Доказательство работы по своей сути выбирает майнеры, у которых есть связи для приобретения дешевой электроэнергии, что не имеет ничего общего с способностями майнеров 235 для сериализации транзакций или их вклада в общую экосистему. Среди этих вариантов мы выбираем proof-of-stake, потому что он зеленый, доступный и открытый для всех. Однако отметим, что хотя $AVAX использует PoS, сеть Avalanche позволяет запускать подсети с помощью PoW и PoS. Стейкинг — это естественный механизм участия в открытой сети, поскольку он обеспечивает прямую экономическую выгоду. аргумент: вероятность успеха атаки прямо пропорциональна четко определенным денежным затратам. 240 функция. Другими словами, узлы, которые делают ставку, экономически мотивированы не участвовать в поведении, которое может повредить стоимости их доли. Кроме того, эта доля не требует каких-либо дополнительных затрат на содержание (другие тогда альтернативная стоимость инвестирования в другой актив) и обладает имуществом, которое, в отличие от горнодобывающего оборудования, полностью расходуется при использовании при катастрофической атаке. Для операций PoW оборудование для майнинга может быть просто использовать повторно или – если владелец решит – полностью продать обратно на рынок. 245 Узел, желающий войти в сеть, может сделать это свободно, сначала разместив обездвиженную ставку. в течение всего времени участия в сети. Пользователь определяет сумму, продолжительность ставки. После принятия ставка не может быть возвращена. Основная цель — обеспечить, чтобы узлы в значительной степени разделяли же в основном стабильный вид в сети. Мы предполагаем установить минимальное время staking для заказа неделя. 250 В отличие от других систем, которые также предлагают механизм PoS, $AVAX не использует косую черту и поэтому вся ставка возвращается по истечении периода staking. Это предотвращает нежелательные сценарии, такие как сбой программного или аппаратного обеспечения клиента, приводящий к потере монет. Это соответствует нашей философии дизайна. создания предсказуемых технологий: поставленные на карту token не подвергаются риску даже при наличии программного обеспечения или аппаратные недостатки. 255 В Avalanche узел, желающий принять участие, отправляет специальную транзакцию доли в цепочку validator. В транзакциях ставок указывается сумма ставки, staking ключ участника staking, продолжительность, и время начала проверки. Как только транзакция будет принята, средства будут заблокированы до тех пор, пока конец периода staking. Минимально допустимая сумма определяется и соблюдается системой. Ставка Сумма, размещенная участником, влияет как на степень влияния участника наAvalanche Платформа 30.06.2020 9 процесс достижения консенсуса, а также вознаграждение, как обсуждается позже. Указанная продолжительность staking должна быть между δmin и δmax — минимальный и максимальный таймфреймы, на которые можно заблокировать любую ставку. Как и в случае Сумма staking, период staking также влияет на вознаграждение в системе. Потеря или кража Ключ staking не может привести к потере актива, поскольку ключ staking используется только в процессе консенсуса, а не для актива. трансфер. 265 3.4 Смарт-контракты в $AVAX При запуске Avalanche поддерживает стандартные smart contract на основе Solidity через виртуальную машину Ethereum (EVM). Мы предполагаем, что платформа будет поддерживать более богатый и мощный набор smart contract. инструменты, в том числе: – Смарт-контракты с исполнением вне сети и проверкой в сети. 270 – Смарт-контракты с параллельным исполнением. Любые smart contract, которые не работают в одном и том же состоянии в любая подсеть в Avalanche сможет выполняться параллельно. – Улучшенная Solidity под названием Solidity++. Этот новый язык будет поддерживать управление версиями и безопасную математику. арифметика с фиксированной запятой, улучшенная система типов, компиляция в LLVM и своевременное выполнение. Если разработчику требуется поддержка EVM, но он хочет развернуть smart contract в частной подсети, он 275 можно напрямую развернуть новую подсеть. Вот как Avalanche позволяет выполнять сегментирование с учетом функциональности посредством подсети. Кроме того, если разработчику требуется взаимодействие с развернутым в данный момент Ethereum smart контракты, они могут взаимодействовать с подсетью Athereum, которая представляет собой ложку Ethereum. Наконец, если разработчик требуется среда выполнения, отличная от виртуальной машины Ethereum, они могут выбрать развертывание их smart contract через подсеть, реализующую другую среду выполнения, например DAML 280 или ВАСМ. Подсети могут поддерживать дополнительные функции, помимо поведения виртуальной машины. Например, подсети могут обеспечивать принудительное требования к производительности для более крупных узлов validator, которые содержат smart contract в течение более длительных периодов времени, или validators, которые хранят состояние контракта в частном порядке. 4 Управление и токен $AVAX 4.1 Собственный токен $AVAX 285 Денежно-кредитная политика Собственный token, $AVAX, имеет ограниченное предложение, где ограничение установлено на уровне 720 000 000 tokens, с 360 000 000 token, доступных при запуске основной сети. Однако, в отличие от других token с ограниченным предложением, которые постоянно запекать скорость чеканки, \(AVAX is designed to react to changing economic conditions. In particular, the objective of \)денежная политика AVAX заключается в том, чтобы сбалансировать стимулы пользователей делать ставки на token вместо использования его для взаимодействия с различными сервисами, доступными на платформе. Участники платформы 290 коллективно действовать как децентрализованный резервный банк. Рычаги, доступные на Avalanche, представляют собой staking вознаграждения, комиссии, и сбросы с воздуха, на все из которых влияют управляемые параметры. Вознаграждения за стейкинг устанавливаются внутрисетевым управлением и управляются функцией, предназначенной для того, чтобы никогда не превышать ограниченное предложение. Ставка может быть стимулирована путем увеличения комиссий или увеличения staking вознаграждений. С другой стороны, мы можем стимулировать более активное участие с услугами платформы Avalanche, снизив комиссию и уменьшив вознаграждение staking.10 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер Использование Платежи Настоящие децентрализованные одноранговые платежи в значительной степени являются неосуществленной мечтой для отрасли из-за нынешнее отсутствие производительности со стороны действующих компаний. $AVAX столь же мощный и простой в использовании инструмент, как и платежи с помощью Visa, позволяющая совершать тысячи транзакций по всему миру каждую секунду полностью безопасным и децентрализованным способом. Кроме того, для продавцов по всему миру $AVAX предлагает прямое ценностное предложение по сравнению с Visa, а именно более низкую цену. 300 сборы. Стейкинг: защита системы На платформе Avalanche контроль Сивиллы осуществляется через staking. В порядке для проверки участник должен заблокировать монеты или сделать ставку. Валидаторы, иногда называемые стейкерами, компенсировали свои услуги по проверке на основе суммы staking и продолжительности staking, среди прочего свойства. Выбранная компенсационная функция должна минимизировать дисперсию, гарантируя, что крупные игроки не будут 305 получают непропорционально большую компенсацию. Участники также не подвержены каким-либо факторам «удачи», как в PoW-майнинг. Такая схема вознаграждения также препятствует созданию пулов для майнинга или staking, позволяющих по-настоящему децентрализованное, не требующее доверия участие в сети. Атомарные свопы Помимо обеспечения базовой безопасности системы, $AVAX token служит универсальным блоком. обмена. После этого платформа Avalanche сможет поддерживать не требующие доверия атомарные свопы изначально на 310 платформа, позволяющая осуществлять по-настоящему децентрализованный обмен активами любого типа непосредственно на Avalanche. 4.2 Управление Управление имеет решающее значение для разработки и внедрения любой платформы, потому что, как и в случае со всеми другими типами систем – Avalanche также столкнется с естественной эволюцией и обновлениями. $AVAX обеспечивает управление в цепочке для критических параметров сети, где участники могут голосовать за изменения в сети и 315 принимать решения по модернизации сети демократическим путем. Сюда входят такие факторы, как минимальная сумма staking, курс чеканки, а также другие экономические параметры. Это позволяет платформе эффективно выполнять динамическую оптимизацию параметров с помощью множества oracle. Однако, в отличие от некоторых других платформ управления там, Avalanche не допускает неограниченных изменений в произвольных аспектах системы. Вместо этого только заранее определенное количество параметров может быть изменено посредством управления, что делает систему более предсказуемой 320 и повышение безопасности. Кроме того, все регулируемые параметры подлежат ограничениям в пределах определенных временных рамок. введение гистерезиса и обеспечение предсказуемости системы в коротких временных диапазонах. Работоспособный процесс поиска глобально приемлемых значений системных параметров имеет решающее значение для децентрализованных систем без хранителей. Avalanche может использовать свой механизм консенсуса для создания системы, которая позволяет любой, кто может предложить специальные транзакции, которые, по сути, представляют собой общесистемные опросы. Любой участвующий узел может 325 выдвигать такие предложения. Номинальная ставка вознаграждения — важный параметр, влияющий на любую валюту, будь то цифровую или бумажную. К сожалению, криптовалюты, которые фиксируют этот параметр, могут столкнуться с различными проблемами, включая дефляцию или инфляцию. С этой целью номинальная ставка вознаграждения подлежит регулированию в заранее установленных границах. Это будет позволить держателям token выбирать, будет ли $AVAX в конечном итоге ограничен, не ограничен или даже будет дефляционным.Avalanche Платформа 30.06.2020 11 Комиссии за транзакции, обозначаемые набором F, также подлежат управлению. F фактически представляет собой кортеж, описывающий комиссии, связанные с различными инструкциями и транзакциями. Наконец, staking раз и суммы также являются управляемыми. Список этих параметров определен на рисунке 1. – ∆: сумма ставки, выраженная в $AVAX. Это значение определяет минимальную ставку, которую необходимо разместить в качестве залог перед участием в системе. – δmin: минимальное время, необходимое узлу для подключения к системе. – δmax: максимальное количество времени, в течение которого узел может делать ставку. – ρ : (π∆, τδmin) →R : Функция ставки вознаграждения, также называемая ставкой чеканки, определяет вознаграждение участник может требовать в зависимости от своей суммы staking при наличии некоторого количества π публично раскрытых узлов под его собственностью в течение периода τ последовательных δmin таймфреймов, так что τδmin ≤δmax. – F: структура комиссий, которая представляет собой набор регулируемых параметров комиссий, определяющих затраты на различные транзакции. Рис. 1. Ключевые несогласованные параметры, используемые в Avalanche. Все обозначения переопределяются при первом использовании. В соответствии с принципом предсказуемости финансовой системы управление в $AVAX имеет гистерезис. это означает, что изменения параметров сильно зависят от их недавних изменений. Есть два предела 335 связанный с каждым управляемым параметром: временем и диапазоном. После изменения параметра с помощью управления транзакции, становится очень сложно поменять ее сразу и на большую сумму. Эти трудности и ценностные ограничения ослабляются по мере того, как проходит больше времени с момента последнего изменения. В целом, это удерживает систему от радикально меняются за короткий период времени, что позволяет пользователям безопасно прогнозировать параметры системы в в краткосрочной перспективе, сохраняя при этом сильный контроль и гибкость в долгосрочной перспективе. 340

Управление

1.1 Avalanche Цели и принципы Avalanche — это высокопроизводительная, масштабируемая, настраиваемая и безопасная платформа blockchain. Он нацелен на три широкие варианты использования: 15 – Создание blockchain для конкретных приложений, охватывающих разрешенные (частные) и не требующие разрешений (публичные) развертывания. – Создание и запуск масштабируемых и децентрализованных приложений (Dapps). – Создание произвольно сложных цифровых активов с индивидуальными правилами, соглашениями и ограничениями (умные активы). 1 Заявления прогнозного характера обычно относятся к будущим событиям или нашим будущим результатам. Это включает, но не ограничено прогнозируемой производительностью Avalanche; ожидаемое развитие его бизнеса и проектов; исполнение своего видения и стратегии роста; и завершение проектов, которые в настоящее время реализуются, находятся в стадии разработки или в противном случае на рассмотрении. Заявления прогнозного характера отражают убеждения и предположения нашего руководства. только на дату настоящей презентации. Эти заявления не являются гарантией будущих результатов и не являются неправомерными. на них не следует полагаться. Такие прогнозные заявления обязательно включают в себя известные и неизвестные риски, которые могут привести к тому, что фактические показатели и результаты в будущих периодах будут существенно отличаться от любых прогнозов выраженные или подразумеваемые здесь. Avalanche не берет на себя никаких обязательств по обновлению прогнозных заявлений. Хотя прогнозные заявления являются нашим лучшим прогнозом на момент их составления, не может быть никакой гарантии, что они окажется точным, поскольку фактические результаты и будущие события могут существенно отличаться. Читателя предостерегают: не необоснованно полагаться на прогнозные заявления.2 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер Основная цель Avalanche — предоставить объединяющую платформу для создания, передачи и торговли 20 цифровые активы. По конструкции Avalanche обладает следующими свойствами: Масштабируемый Avalanche спроектирован таким образом, чтобы быть масштабируемым, надежным и эффективным. Основной механизм консенсуса способен поддерживать глобальную сеть, потенциально состоящую из сотен миллионов подключенных к Интернету устройств с низким и высоким энергопотреблением, которые работают бесперебойно, с низкими задержками и очень высокой скоростью транзакций в секунду. 25 Secure Avalanche спроектирован так, чтобы быть надежным и обеспечивать высокий уровень безопасности. Классические протоколы консенсуса разработан, чтобы противостоять атакам до f и полностью потерпеть неудачу при столкновении с атакующим размером f + 1 или больше, а консенсус Накамото не обеспечивает безопасности, когда 51% майнеров являются византийцами. Напротив, Avalanche обеспечивает очень надежную гарантию безопасности, когда злоумышленник находится ниже определенного порога, который может быть параметризован разработчиком системы и обеспечивает постепенное снижение производительности, когда злоумышленник превышает 30 этот порог. Он может поддерживать гарантии безопасности (но не живучести), даже если уровень злоумышленника превышает 51%. Это первая несанкционированная система, обеспечивающая такие надежные гарантии безопасности. Децентрализованный Avalanche предназначен для обеспечения беспрецедентной децентрализации. Это подразумевает обязательство к множественным клиентским реализациям и отсутствию какого-либо централизованного контроля. Экосистема спроектирована таким образом, чтобы избежать разделение между классами пользователей с разными интересами. Важно отметить, что нет никакого различия между майнерами, 35 разработчики и пользователи. Управляемая и демократичная $AVAX — это инклюзивная платформа, которая позволяет каждому подключиться к ее сети и участвовать в проверке и непосредственном управлении. Любой владелец token может иметь право голоса. выбор ключевых финансовых параметров и выбор пути развития системы. Совместимая и гибкая Avalanche спроектирована как универсальная и гибкая инфраструктура для множества 40 из blockchains/assets, где базовый $AVAX используется для обеспечения безопасности и в качестве расчетной единицы для обмена. Система предназначена для нейтральной по стоимости поддержки многих blockchain, которые будут построены поверх нее. Платформа разработан с нуля, чтобы можно было легко переносить на него существующие blockchain, импортировать балансы, поддерживать несколько языков сценариев и виртуальных машин, а также осмысленно поддерживать множественное развертывание. сценарии. 45 Краткое содержание Оставшаяся часть данного документа разбита на четыре основных раздела. В разделе 2 изложены подробности двигатель, приводящий в движение платформу. В разделе 3 обсуждается архитектурная модель платформы, включая подсети, виртуальные машины, загрузка, членство и staking. Раздел 4 объясняет управление модель, которая обеспечивает динамические изменения ключевых экономических параметров. Наконец, в разделе 5 рассматриваются различные периферийные темы, представляющие интерес, включая потенциальную оптимизацию, постквантовую криптографию и реалистичные 50 противники.

Avalanche Платформа 30.06.2020 3 Соглашение об именовании. Название платформы — Avalanche, обычно его называют «Avalanche». платформа» и является взаимозаменяемым/синонимом «сети Avalanche» или – просто – Avalanche. Базы кода будут выпускаться с использованием трех числовых идентификаторов, помеченных как «v.[0-9].[0-9].[0-100]», где первая цифра обозначает основные выпуски, вторая цифра обозначает второстепенные выпуски, а третья цифра 55 идентифицирует патчи. Первый общедоступный выпуск под кодовым названием Avalanche Borealis — это версия 1.0.0. Родной token платформы называется «$AVAX». Семейство консенсусных протоколов, используемых платформой Avalanche, называемые семьей Сноу*. Существует три конкретных экземпляра: Avalanche, Снеговик и Морозный.

Обсуждение

5.1 Оптимизации Сокращение многих платформ blockchain, особенно тех, которые реализуют консенсус Накамото, таких как Bitcoin, страдают от постоянного роста государства. Это потому, что – по протоколу – они должны хранить всю историю транзакции. Однако для того, чтобы blockchain развивался устойчиво, он должен иметь возможность обрезать старую историю. 345 Это особенно важно для blockchain, поддерживающих высокую производительность, например Avalanche. Обрезка растений семейства Snow* проста. В отличие от Bitcoin (и подобных протоколов), где обрезка не возможно в соответствии с алгоритмическими требованиями, узлам $AVAX не нужно поддерживать части DAG, которые глубоки и очень преданы своему делу. Этим узлам не нужно доказывать какую-либо прошлую историю для новой начальной загрузки. узлы, и поэтому просто должны хранить активное состояние, то есть текущие балансы, а также незафиксированные 350 транзакции. Типы клиентов Avalanche могут поддерживать три различных типа клиентов: архивные, полные и облегченные. Архивный узлы хранят всю историю подсети $AVAX, подсети staking и подсети smart contract, все12 Кевин Секники, Дэниел Лейн, Стивен Баттольф и Эмин Гюн Сирер путь к генезису, что означает, что эти узлы служат узлами начальной загрузки для новых входящих узлов. Дополнительно эти узлы могут хранить полную историю других подсетей, для которых они выбирают роль validator. Архивный 355 узлы обычно представляют собой машины с большими возможностями хранения, за которые другие узлы платят при загрузке. старое государство. Полные узлы, с другой стороны, участвуют в проверке, но вместо того, чтобы хранить всю историю, они просто сохраните активное состояние (например, текущий набор UTXO). Наконец, для тех, кому просто необходимо безопасное взаимодействие поскольку сеть использует минимальное количество ресурсов, Avalanche поддерживает легкие клиенты, которые могут доказать, что какая-то транзакция была зафиксирована, без необходимости загрузки или синхронизации истории. Свет 360 клиенты участвуют в фазе повторной выборки протокола, чтобы обеспечить безопасную передачу данных и всю сеть. консенсус. Таким образом, легкие клиенты в Avalanche предоставляют те же гарантии безопасности, что и полные узлы. Шардинг Шардинг — это процесс разделения различных системных ресурсов с целью повышения производительности. и уменьшить нагрузку. Существуют различные типы механизмов шардинга. При шардинге сети набор участников разделен на отдельные подсети для снижения алгоритмической нагрузки; в государственном шардинге участники договариваются о 365 хранение и поддержка только определенных частей всего глобального состояния; наконец, при сегментировании транзакций, участники соглашаются разделить обработку входящих транзакций. В Avalanche Borealis первая форма сегментирования существует благодаря функциональности подсетей. Для Например, можно запустить золотую подсеть и еще одну подсеть по недвижимости. Эти две подсети могут полностью существовать в параллельно. Подсети взаимодействуют только тогда, когда пользователь желает купить контракты на недвижимость, используя свои золотые запасы. 370 в этот момент Avalanche включит атомарный обмен между двумя подсетями. 5.2 Проблемы Постквантовая криптография Постквантовая криптография в последнее время привлекла широкое внимание. благодаря достижениям в разработке квантовых компьютеров и алгоритмов. Озабоченность квантовыми компьютеров заключается в том, что они могут взломать некоторые из используемых в настоящее время криптографических протоколов, особенно цифровых 375 подписи. Сетевая модель Avalanche позволяет использовать любое количество виртуальных машин, поэтому она поддерживает квантово-устойчивую виртуальная машина с подходящим механизмом цифровой подписи. Мы ожидаем несколько типов цифровой подписи схемы, которые будут развернуты, включая квантовоустойчивые сигнатуры на основе RLWE. Механизм консенсуса не предполагает использования какой-либо тяжелой криптографии для своей основной работы. Учитывая эту конструкцию, легко расширить систему с помощью новой виртуальной машины, которая обеспечивает квантовобезопасные криптографические примитивы. 380 Реалистичные противники Документ Avalanche [6] предоставляет очень сильные гарантии при наличии мощный и враждебный противник, известный как адаптивный противник в полной модели «точка-точка». В другими словами, злоумышленник всегда имеет полный доступ к состоянию каждого правильного узла, знает случайный выбор всех правильных узлов, а также может обновлять собственное состояние в любое время, до и после правильный узел имеет возможность обновить свое состояние. По сути, этот противник всемогущ, за исключением 385 возможность напрямую обновлять состояние правильного узла или изменять связь между правильными узлы. Тем не менее, на самом деле такой противник является чисто теоретическим, поскольку практическая реализация сильнейший возможный противник ограничен статистическими аппроксимациями состояния сети. Поэтому в На практике мы ожидаем, что атаки по наихудшему сценарию будет сложно осуществить.Avalanche Платформа 30.06.2020 13 Инклюзивность и равенство. Распространенной проблемой в неразрешенных валютах является то, что «богатые получают 390 богаче». Это обоснованная проблема, поскольку неправильно реализованная система PoS может фактически позволить Создание богатства будет непропорционально приписано уже крупным держателям акций системы. А Простым примером являются протоколы консенсуса, основанные на лидерах, в которых подкомитет или назначенный лидер собирает все награды во время своей работы, и где вероятность быть выбранным для сбора наград равна пропорционально ставке, что приводит к сильному эффекту усугубления вознаграждения. Кроме того, в таких системах, как Bitcoin, 395 Существует феномен «большие становятся больше», когда крупные майнеры получают преимущество над более мелкими с точки зрения меньше сирот и меньше потерянной работы. Напротив, Avalanche использует эгалитарное распределение чеканки: каждый участник протокола staking вознаграждается справедливо и пропорционально в зависимости от ставки. Предоставляя возможность очень большому количеству людей принять непосредственное участие в staking, Avalanche может вместить миллионы людей смогут принять равноправное участие в staking. Минимальная сумма, необходимая для участия в акции 400 Протокол будет доступен для управления, но для него будет установлено низкое значение, чтобы стимулировать широкое участие. Это также означает, что делегирование не требуется для участия с небольшими ассигнованиями. 6 Заключение В этой статье мы обсудили архитектуру платформы Avalanche. По сравнению с другими платформами сегодня, которые либо используют консенсусные протоколы классического стиля и, следовательно, по своей сути не масштабируемы, либо используют 405 Консенсус в стиле Накамото, который неэффективен и требует высоких эксплуатационных расходов, Avalanche легкий, быстрый, масштабируемый, безопасный и эффективный. Родной token, который служит для защиты сети и оплаты различные инфраструктурные затраты просты и обратно совместимы. $AVAX имеет возможности, превосходящие другие предложения достичь более высокого уровня децентрализации, противостоять атакам и масштабироваться до миллионов узлов без какого-либо кворума или выборы комитета и, следовательно, не налагая никаких ограничений на участие. 410 Помимо механизма консенсуса, Avalanche вносит новшества в стек и вводит простые, но важные идеи в области управления транзакциями, управления и множества других компонентов, недоступных на других платформах. Каждый участник протокола будет иметь право голоса, влияя на то, как протокол будет развиваться в любое время. стало возможным благодаря мощному механизму управления. Avalanche поддерживает широкие возможности настройки, позволяя практически мгновенное подключение к существующим blockchain по принципу «подключи и работай». 415