Почему Блокчейн сети выбирают асинхронный дизайн: компромисс между скоростью и согласованностью

Когда мы говорим о асинхронных системах в блокчейне, мы описываем сети, в которых операции не зависят от центральных часов или согласованного времени. Вместо этого узлы независимо обрабатывают транзакции и общаются по мере необходимости. Этот фундаментальный выбор дизайна формирует поведение всей сети.

Как на самом деле работают асинхронные блокчейны

В асинхронном блокчейне узлы не ждут друг друга или внешних сигналов для продолжения работы. Они функционируют независимо в модульной структуре, где каждый узел может обрабатывать данные и передавать сообщения в своем собственном темпе без синхронизации. Эта независимость имеет существенное преимущество: более высокая пропускная способность транзакций, поскольку сеть не ограничивается медленными участниками.

Однако эта свобода имеет свою цену. В чисто асинхронных сетях узлы не получают обратной связи в реальном времени о статусе транзакции, что может привести к тому, что разные узлы будут иметь разные представления о состоянии сети. Это происходит потому, что нет глобального консенсуса по времени — сообщение, отправленное сейчас, может прийти позже, создавая временные несоответствия.

Полусинхронный компромисс

Полусинхронные сети пытаются сбалансировать эти напряжения. Они предназначены для предотвращения разделения сети, обеспечивая единство глобального состояния. Если сеть разделяется, консенсус временно замедляется, пока связь не восстановится. Этот подход жертвует некоторой скоростью ради надежности.

Выбор между асинхронным и полусинхронным зависит от того, что приоритизирует сеть:

• Доступность-прежде всего: Все транзакции добавляются без перерыва, но узлы могут временно не соглашаться по состоянию
• Сначала согласованность: Некоторые транзакции могут приостановиться, пока предыдущие не будут полностью подтверждены, что обеспечивает одинаковое восприятие правды всеми.

Устойчивость к византийским ошибкам: техническое решение

Чтобы справиться с рисками асинхронных сетей, многие проекты блокчейна реализуют асинхронную толерантность к ошибкам византийских генералов (aBFT). Этот подход математически гарантирует, что консенсус в конечном итоге будет достигнут, даже если злоумышленники контролируют до одной трети сети.

Ключевая инновация: в этом контексте “асинхронный” означает, что не делаются предположения о времени получения сообщений. Система работает независимо от того, приходят ли сообщения мгновенно или с задержкой, что делает её устойчивой к атакам, основанным на времени, и сетевым аномалиям. Именно поэтому aBFT стал краеугольным камнем современной архитектуры блокчейна.