Compreender a fragmentação da cadeia de blocos

O Harmony implementa a fragmentação da cadeia de blocos em três dimensões: estado, rede e transação. Esta abordagem de fragmentação multidimensional foi concebida para melhorar a escalabilidade e o desempenho. No sharding de estado, cada shard mantém a sua própria blockchain e base de dados de estado, permitindo que os validadores em cada shard armazenem apenas uma fração do estado de toda a rede. Esta divisão assegura que a cadeia de blocos pode ser escalada com o número de fragmentos, melhorando a eficiência do armazenamento e a velocidade de processamento.

A fragmentação da rede envolve a divisão da rede de validadores do Harmony em fragmentos separados, cada um com o seu próprio conjunto de validadores. Estes validadores trabalham em estreita colaboração para chegar a um consenso e sincronizar blocos dentro do seu fragmento. Esta estrutura permite uma comunicação eficiente e a obtenção de consenso entre os validadores, reduzindo a sobrecarga e a latência associadas a uma rede blockchain única e monolítica.

A fragmentação de transacções permite que o Harmony processe transacções em paralelo em diferentes fragmentos. Cada transação é atribuída a um fragmento específico, permitindo o processamento simultâneo e aumentando significativamente a taxa de transferência global de transacções da rede. Este método garante que o Harmony pode lidar com um elevado volume de transacções sem comprometer a velocidade ou a eficiência.

O mecanismo de sharding do Harmony foi concebido para funcionar sem problemas, com transacções entre shards facilitadas através de uma abordagem estruturada que garante uma eventual atomicidade. Isto significa que, apesar da separação dos fragmentos, a rede garante que as transacções entre fragmentos são executadas de forma a evitar gastos duplos, assegurando consistência e integridade em toda a cadeia de blocos.

As épocas desempenham um papel crucial na estrutura de sharding do Harmony, marcando períodos durante os quais os comités de validação dos shards permanecem inalterados. A transição entre épocas implica a eleição de novos comités de validadores, garantindo que a rede se mantém dinâmica e segura. Esta rotação periódica de validadores entre fragmentos aumenta a segurança e a descentralização, pois impede que um único grupo de validadores exerça influência indevida sobre a rede.

As ligações cruzadas servem de ponte entre as cadeias de fragmentos e a cadeia de beacons, garantindo que os blocos confirmados nas cadeias de fragmentos são reconhecidos e validados por toda a rede. Estas ligações cruzadas não só endossam o estado canónico dos blocos da cadeia de fragmentos, como também desempenham um papel crucial no registo das actividades do validador, que são essenciais para o cálculo da recompensa do bloco e para manter a integridade da rede.

Arquitetura totalmente escalável do Harmony

A arquitetura do Harmony foi concebida para ser totalmente escalável, abordando o trilema da cadeia de blocos ao alcançar um equilíbrio entre descentralização, segurança e escalabilidade. A arquitetura utiliza a fragmentação para distribuir a carga da rede por vários fragmentos, cada um capaz de processar transacções e manter o seu próprio estado de forma independente. Este design permite ao Harmony escalar linearmente à medida que o número de fragmentos aumenta, sem comprometer a segurança ou a descentralização.

A arquitetura escalável da rede é sustentada por um mecanismo de consenso robusto, Fast Byzantine Fault Tolerance (FBFT), que assegura tempos de confirmação de blocos rápidos e aumenta o rendimento da rede. O FBFT é otimizado para desempenho, permitindo que o Harmony atinja a finalidade do bloco em apenas alguns segundos, uma melhoria significativa em relação aos sistemas tradicionais de blockchain.

A arquitetura do Harmony também inclui um novo mecanismo de staking, Effective Proof-of-Stake (EPoS), que foi concebido para reduzir a centralização e garantir uma distribuição justa das recompensas entre os validadores. A EPoS incentiva a participação ao permitir que validadores com quantidades variáveis de tokens apostados contribuam para a segurança da rede, garantindo que nenhum validador ou grupo de validadores possa dominar a rede.

A infraestrutura da rede é construída sobre o protocolo peer-to-peer líder da indústria, libp2p, que fornece uma camada de rede robusta e escalável. Esta escolha de tecnologia de rede assegura que o Harmony pode lidar eficazmente com o elevado volume de comunicação necessário para as transacções shard-to-shard e cross-shard, aumentando ainda mais a escalabilidade da rede.

A arquitetura do Harmony é complementada por um conjunto de ferramentas de desenvolvimento e protocolos concebidos para facilitar a criação e implementação de aplicações descentralizadas (dApps). Estas ferramentas, combinadas com a infraestrutura escalável do Harmony, proporcionam um ambiente propício para os programadores que procuram criar dApps escaláveis e eficientes sem as limitações das plataformas tradicionais de cadeias de blocos.

Os princípios de conceção da arquitetura realçam a simplicidade, a modularidade e a preparação para o futuro, assegurando que o Harmony se pode adaptar aos avanços tecnológicos em evolução e às necessidades dos utilizadores. Esta abordagem com visão de futuro posiciona o Harmony como uma plataforma de blockchain escalável e versátil, capaz de suportar uma vasta gama de aplicações e casos de utilização.

O compromisso da Harmony com uma arquitetura totalmente escalável é evidente nos seus esforços contínuos de investigação e desenvolvimento, que se centram no reforço das capacidades da rede e na resolução dos desafios associados à escalabilidade da cadeia de blocos. Através da inovação contínua e do envolvimento da comunidade, a Harmony pretende ultrapassar os limites do que é possível no espaço da blockchain, impulsionando a adoção de tecnologias descentralizadas em várias indústrias.

Explicação da fragmentação aleatória segura

A fragmentação aleatória segura é a pedra angular da abordagem da Harmony para alcançar uma blockchain escalável e segura. Esta técnica envolve a atribuição aleatória e a baralhação de validadores para diferentes fragmentos, garantindo que a rede permanece segura contra potenciais ataques baseados em fragmentos. A aleatoriedade utilizada no processo de fragmentação é gerada através de um algoritmo de geração de aleatoriedade distribuído, que é imprevisível, imparcial, verificável e escalável.

A segurança do processo de fragmentação do Harmony é ainda reforçada pela utilização de Funções Aleatórias Verificáveis (VRFs) e Funções de Atraso Verificáveis (VDFs), que fornecem garantias criptográficas para a aleatoriedade utilizada na atribuição de validadores. Isto garante que os atacantes não podem prever ou manipular a atribuição de validadores a fragmentos, mantendo a integridade e a segurança da rede.

O mecanismo de sharding aleatório seguro do Harmony também inclui um processo conhecido como resharding, que reatribui periodicamente validadores a shards diferentes. Este processo é conduzido de forma não-interruptiva, utilizando a "Regra do Cuco" para garantir que a rede se mantém resistente contra adversários bizantinos de adaptação lenta. O resharding aumenta a segurança da rede, impedindo que os atacantes estabeleçam uma presença persistente num único fragmento.

A utilização de fragmentação aleatória segura permite ao Harmony manter um elevado grau de descentralização e segurança, mesmo à medida que a rede se expande. Ao garantir que os validadores são distribuídos de forma uniforme e aleatória pelos fragmentos, o Harmony atenua os riscos associados à centralização e aumenta a segurança geral da cadeia de blocos.

A fragmentação aleatória segura também desempenha um papel crucial na facilitação de transacções eficientes entre fragmentos. Ao garantir que os fragmentos são compostos por validadores seleccionados aleatoriamente, o Harmony permite uma comunicação perfeita e segura entre fragmentos, permitindo a execução eficiente de transacções entre fragmentos sem comprometer a segurança da rede.

A implementação da fragmentação aleatória segura do Harmony representa um avanço significativo na tecnologia blockchain, abordando os principais desafios associados à escalabilidade e segurança. Através desta abordagem inovadora, a Harmony é capaz de oferecer uma plataforma de blockchain escalável, segura e descentralizada que é adequada para uma ampla gama de aplicações e casos de uso.

Destaques

• O Harmony implementa a fragmentação da cadeia de blocos em três dimensões: estado, rede e transação, melhorando a escalabilidade e o desempenho ao permitir o processamento paralelo e o armazenamento reduzido por validador.
• O sharding de estado divide a blockchain e a base de dados de estado em shards, com cada shard a manter a sua própria cadeia, permitindo que os validadores armazenem apenas uma fração do estado total da rede.
• O sharding de rede organiza os validadores em shards separados, optimizando o consenso e a sincronização de blocos dentro dos shards e facilitando a comunicação eficiente entre shards.
• O sharding de transacções atribui transacções a shards específicos para processamento paralelo, aumentando significativamente o débito e a eficiência das transacções da rede.
• A arquitetura do Harmony foi concebida para uma escalabilidade total, tirando partido do sharding, de um mecanismo de consenso robusto (FBFT) e de um novo mecanismo de staking (EPoS) para equilibrar a descentralização, a segurança e a escalabilidade.
• A fragmentação aleatória segura garante a atribuição aleatória e a baralhação de validadores a fragmentos, utilizando métodos criptográficos (VRFs e VDFs) para proteger contra ataques baseados em fragmentos e manter a integridade da rede.
• A combinação destas bases técnicas permite que o Harmony forneça uma plataforma escalável, segura e descentralizada adequada a uma vasta gama de aplicações e serviços descentralizados.