Введение

Filecoin - это децентрализованная сеть хранения, которая использует технологию блокчейн для обеспечения возможности пользователям сохранять, получать и обмениваться данными безопасно и эффективно. В отличие от традиционных систем облачного хранения, Filecoin работает как распределенный рынок, где пользователи могут арендовать неиспользуемое пространство для хранения или оплачивать услуги по хранению и получению данных с использованием своей собственной криптовалюты FIL. Эта децентрализованная модель снижает зависимость от централизованных сущностей, улучшая безопасность данных, устойчивость и экономическую эффективность.

Одним из критически важных компонентов блокчейн-систем является окончательность транзакций - время, необходимое для подтверждения и невозможности отмены транзакций. Текущая окончательность в сети Filecoin занимает примерно 7,5 часов (900 эпох), что достаточно для многих случаев использования, но непрактично для приложений, требующих мгновенных ответов. Для преодоления этих ограничений Filecoin внедряет обновление Fast Finality (F3), которое направлено на сокращение времени окончательности до нескольких минут. F3 представляет собой трансформационный шаг для сети, улучшая ее эффективность, масштабируемость и пригодность для приложений, требующих мгновенных ответов.

Что такое Fast Finality (F3)?

Источник: fil.org

Fast Finality (F3) - это обновление, разработанное для существенного сокращения времени окончательной фиксации транзакций в сети Filecoin. Для достижения этой цели внедрена новая механизм согласования - GossiPBFT (Протокол, базирующийся на распространении информации и толерантный к византийским ошибкам), дополняющий существующий Механизм ожидаемого согласия (EC). Путем сокращения зависимости от длинных цепочек подтверждений блоков GossiPBFT обеспечивает более быстрое согласование между узлами, снижая время окончательной фиксации до нескольких минут.

Это улучшение повышает отзывчивость сети, делая Filecoin более привлекательной платформой для децентрализованных финансовых (DeFi) приложений, игр в режиме реального времени и услуг интернета вещей (IoT). За счет интеграции GossiPBFT F3 обеспечивает более быструю окончательность без ущерба для децентрализации, безопасности или отказоустойчивости Filecoin.

Технический обзор Fast Finality (F3)

Источник: Документация

Fast Finality (F3) значительно улучшает механизмы консенсуса сети Filecoin для достижения более быстрой окончательной транзакции. В этом разделе предоставлено подробное техническое описание того, как работает F3, с акцентом на интеграцию нового протокола консенсуса и его взаимодействие с существующей архитектурой Filecoin.

Текущий механизм консенсуса: Ожидаемый консенсус (EC)

Источник: github

Filecoin в настоящее время использует ожидаемый консенсус (EC), который обеспечивает безопасность сети, поощряя честное участие среди провайдеров хранилища (майнеров). В EC майнеры конкурируют за предложение новых блоков, доказывая, что они выделили определенное количество хранилища. Транзакции внутри этих блоков проверяются, но для достижения окончательности требуется множество подтверждений блоков, чтобы обеспечить безопасность сети и предотвратить атаки на реорганизацию.

В то время как EC эффективен для поддержания безопасности и масштабируемости, его зависимость от продленных времен подтверждения приводит к задержке окончательности транзакции. Это делает его менее подходящим для приложений, требующих операций в режиме реального времени и частотных операций.

Введение в GossiPBFT

Чтобы преодолеть ограничения EC, F3 интегрирует GossiPBFT (протокол Gossip-Based Byzantine Fault Tolerant) в качестве вторичного механизма консенсуса. GossiPBFT разработан для достижения детерминированной окончательности в долю времени, требуемого EC. Он предлагает более быстрый процесс принятия решений с помощью коммуникации на основе слухов, позволяя узлам достигать согласия параллельно, а не последовательно.

В GossiPBFT узлы обмениваются и проверяют сообщения в сети, обеспечивая согласие всех участников относительно корректности транзакции. Такой подход сокращает количество необходимых подтверждений, позволяя достичь окончательности в течение минут, а не часов.

Дизайн без лидера GossiPBFT

GossiPBFT использует безлидерную архитектуру, исключая зависимость от одного узла для предложения блоков. В традиционных протоколах BFT лидер является потенциальной единой точкой отказа, что делает систему уязвимой к целенаправленным атакам. Распределяя ответственность за консенсус среди всех участвующих узлов, GossiPBFT повышает устойчивость сети и обеспечивает достижение окончательности даже в присутствии злонамеренных действующих лиц.

Отказоустойчивость и безопасность

GossiPBFT оптимизирован для того, чтобы выдерживать до трети неисправных или злонамеренных узлов, сохраняя при этом целостность сети. Это соответствует модели Byzantine Fault Tolerance (BFT), обеспечивая достижение консенсуса даже в адверсарных средах. Комбинация GossiPBFT и EC обеспечивает баланс между скоростью и безопасностью, поскольку последний продолжает обеспечивать надежную защиту от двойных трат и других форм манипулирования сетью.

Интеграция с протоколом Filecoin

F3 не заменяет EC, а работает параллельно с ним. Интеграция GossiPBFT в архитектуру Filecoin разработана для бесшовной работы, позволяя двум механизмам консенсуса дополнять друг друга. EC продолжает обрабатывать производство блоков и безопасность цепочки, в то время как GossiPBFT используется для быстрой финализации транзакций. Такой двухуровневый подход сохраняет децентрализацию и масштабируемость сети, существенно улучшая ее отзывчивость.

Совместимость с существующей инфраструктурой

Обновление F3 реализуется через программное обеспечение Lotus, основную реализацию протокола Filecoin. Узлы, работающие на Lotus, будут обновлены для поддержки GossiPBFT, обеспечивая совместимость по всей сети. Это позволяет плавно перейти к более быстрой окончательности без необходимости в значительных изменениях существующей инфраструктуры.

Влияние на пропускную способность сети

Интеграция GossiPBFT сокращает вычислительные и временные накладные расходы, связанные с проверкой транзакций, что позволяет сети обрабатывать больший объем транзакций за более короткий промежуток времени. Это улучшение повышает масштабируемость Filecoin и делает его более подходящим для обработки данных в реальном времени.

Процесс реализации быстрой окончательности (F3)

Внедрение F3 осуществляется поэтапно, чтобы обеспечить минимальные нарушения и жесткую проверку.

NV23 Вафельное обновление: Пассивное тестирование

Источник: fil.org

В обновлении NV23 Waffle была введена GossiPBFT в сеть в пассивном режиме. Это позволило разработчикам отслеживать его работу, не влияя на текущие операции. Данные из реальных сценариев послужили основой для усовершенствования протокола, обеспечивая его готовность к активному развертыванию.

Обновление NV24: активное развертывание

Обновление NV24, запланированное на первый квартал 2025 года, активирует GossiPBFT и официально сократит время окончательности. Для этой фазы необходимы обновления всех участвующих узлов, включая те, которые управляют хранилищами и добытчиками данных. После активации F3 будет обрабатывать окончательность, тогда как EC продолжит управлять производством блоков.

Роль Лотоса

Лотос, основная реализация протокола Filecoin, играет важную роль в развертывании F3. Обновленные версии Лотоса обеспечивают возможность узлам безболезненно принять новый протокол, сохраняя совместимость с существующей инфраструктурой и обеспечивая более быструю окончательность.

Основные преимущества быстрой финальности (F3)

Введение Fast Finality (F3) отмечает значительное улучшение сети Filecoin, решая ограничения в скорости транзакций и открывая двери для новых применений. Сокращая время финальности с часов до минут, F3 приносит несколько критических преимуществ экосистеме, улучшая общую функциональность и пользовательский опыт.

Время окончательности сниженной транзакции

Одним из самых значительных преимуществ F3 является сокращение времени окончательности транзакции. При текущем механизме консенсуса окончательность транзакций и сделок по хранению занимает примерно 7,5 часа (900 эпох). F3 значительно сокращает этот период до нескольких минут, что позволяет быстрее подтверждать соглашения о хранении, транзакции по извлечению и другие операции. Это улучшение повышает эффективность сети и делает ее более подходящей для использования в режиме реального времени.

Улучшенный пользовательский опыт

F3 значительно улучшает опыт пользователей и поставщиков хранилища, минимизируя задержки при обработке транзакций. Пользователям больше не нужно ждать продолжительное время, чтобы подтвердить, что их транзакции по хранению или извлечению данных завершены. Эта отзывчивость делает сеть более удобной для пользователей и привлекательной для широкой аудитории, особенно в отраслях, где требуются быстрые взаимодействия.

Поддержка приложений с учетом времени

Сокращенное время окончательности позволяет F3 поддерживать приложения, которым требуется низкая задержка и быстрые подтверждения транзакций, включая финансовые приложения, децентрализованные игровые платформы и услуги реального времени, такие как те, которые требуются в Интернете вещей или сетях на основе датчиков. Более быстрые времена подтверждения делают Filecoin приемлемым выбором для разработчиков, создающих децентрализованные приложения (dApps), которые требуют почти мгновенного взаимодействия.

Улучшенная масштабируемость

Путем оптимизации процесса согласования F3 увеличивает масштабируемость сети. Более быстрое завершение позволяет сети обрабатывать больший объем транзакций и операций по хранению без узких мест. Это улучшение позволяет Filecoin поддерживать растущую базу пользователей и удовлетворять увеличивающиеся требования к хранению при расширении принятия.

Облегчение взаимодействия между блокчейнами

Быстрая окончательность - важное требование для эффективных взаимодействий между блокчейнами. Мосты и решения для взаимодействия между блокчейнами часто зависят от быстрого подтверждения транзакций для синхронизации данных сети. Уменьшение времени окончательности позволяет Filecoin стать более совместимым с другими блокчейн-экосистемами, обеспечивая безшовную интеграцию и расширение областей применения.

Укрепление участия в экосистеме

Более быстрая обработка транзакций способствует большему участию как пользователей, так и поставщиков хранилищ. Благодаря более быстрым наградам и подтверждениям сделок поставщики хранилищ мотивированы активнее предлагать свои услуги. Точно так же конечные пользователи получают преимущество от более плавного и быстрого опыта, что способствует более высокому вовлечению в экосистему Filecoin.

Увеличенная пропускная способность сети

Внедрение F3 снижает вычислительные накладные расходы, связанные с длительными процессами подтверждения. Эта оптимизация позволяет сети обрабатывать больше транзакций за заданный промежуток времени, увеличивая общую пропускную способность. Более эффективная сеть позволяет Filecoin оставаться конкурентоспособным в быстро меняющемся мире децентрализованного хранения и блокчейн-решений.

Влияние на экосистему Filecoin

Источник: filecoin.io

Для поставщиков хранения

Поставщики хранилищ получают преимущества от более быстрого подтверждения сделок, что позволяет им более эффективно привлекать клиентов. Это сокращает простой и повышает прибыльность, стимулируя большее участие в сети.

Для разработчиков

Разработчики, создающие децентрализованные приложения, получают доступ к сети, которая поддерживает взаимодействие с низкой задержкой и обработку данных в реальном времени. F3 также дополняет Виртуальную машину Filecoin (FVM), обеспечивая высокопроизводительные смарт-контракты и dApps.

Для клиентов

Пользователи испытывают улучшенную надежность и доступность, с более быстрыми операциями хранения и извлечения, что делает Filecoin более привлекательным для индивидуального и предпринимательского использования.

Более широкий рост экосистемы

Поддерживая новые сценарии использования и расширяя взаимодействие, F3 укрепляет экосистему, способствуя инновациям и принятию. Он позиционирует Filecoin как ключевого участника в децентрализованном хранилище и ландшафте Web3.

Испытания и соображения

Сложность интеграции

Представление GossiPBFT наряду с EC требует тщательной интеграции для обеспечения совместимости и поддержания безопасности. Двойная модель консенсуса должна работать бесперебойно, чтобы предотвратить сбои.

Требования к ресурсам

GossiPBFT может увеличить вычислительные требования к узлам, что может представлять вызов для малых поставщиков хранилища. Балансировка требований ресурсов с сетевой интеграцией является важным аспектом.

Координация заинтересованных сторон

Успех F3 зависит от согласованных обновлений во всей экосистеме. Чтобы избежать фрагментации, все участники должны обновить свою инфраструктуру.

Управление ожиданиями

В то время как F3 значительно увеличивает скорость транзакций, он может не решить все проблемы сети. Участники должны иметь реалистические ожидания от его преимуществ и ограничений.

Вывод

Fast Finality (F3) – это важный этап в пути Filecoin к более эффективной и доступной децентрализованной сети хранения. Уменьшение времени завершения улучшает пользовательский опыт, расширяет потенциал применения и способствует развитию экосистемы. Несмотря на оставшиеся сложности, тщательное планирование и исполнение команды Filecoin обеспечивают плавный переход, сохраняя основные принципы безопасности и децентрализации сети. По мере подготовки F3 к полному развертыванию, наступает новая эра производительности и возможностей для сети Filecoin.