Se puede entender AO como una Fragmentación infinita, una red de expansión infinita. Cada proceso es una Fragmentación.
Escrito por: 0xmiddle
Revisión: Sandy
Fuente: Contenido Guild - Investigación de inversión
AO no es una cadena de bloques en el sentido tradicional. Su diseño es anticonvencional y contraintuitivo, lo que puede confundir a los investigadores que recién están conociendo AO en ciertos aspectos, especialmente cuando intentan enmarcar AO dentro de la arquitectura tradicional de la cadena de bloques:
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¿Qué tipo de mecanismo de consenso es el llamado ‘consenso holográfico’ mencionado por AO, que no es PoS ni PoW?
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Sin cadenas hash ni bloques, ¿cómo garantiza AO la inmutabilidad de los datos?
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Sin un centro de coordinación, ¿cómo garantiza AO la consistencia del estado global?
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¿Quién garantiza la fiabilidad de los cálculos si no hay mecanismos de redundancia? ¿Qué sucede si hay errores en los cálculos?
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¿Cómo garantizar la interoperabilidad entre procesos sin seguridad compartida?
A través de 3 perspectivas, utilizaré conceptos familiares en blockchain para ayudar a todos a pasar de lo conocido a lo desconocido y convertir lo desconocido en conocido para comprender AO a nivel emocional.
Vista de Fragmentación
Después de la educación en cadenas públicas como Ethereum 2.0, Polkadot, Near, etc., todos deberíamos estar familiarizados con la “Fragmentación”.
El concepto de Fragmentación: en blockchain, Fragmentación es una solución para mejorar la escalabilidad de la red, dividiendo la red en múltiples Fragmentación, cada uno de los cuales verifica y procesa transacciones de forma independiente, generando sus propios bloques para mejorar la eficiencia general de la red. Dentro de una Fragmentación se puede lograr la interoperabilidad sincrónica, mientras que entre Fragmentación se logra la interoperabilidad asincrónica a través de ciertos protocolos de comunicación.
Polkadot es la arquitectura más típica de Fragmentación. En Polkadot, cada cadena paralela es una Fragmentación, que recopila y empaqueta su propia cadena de bloques de manera independiente y se asigna aleatoriamente a un grupo de validadores por la cadena de relé. La comunicación entre las cadenas paralelas se realiza mediante el formato de mensaje XCM unificado, lo que permite la interoperabilidad.
La máxima Fragmentación de AO
Desde la perspectiva de Fragmentación, AO se puede entender como una forma extrema de “Fragmentación”: cada proceso es una Fragmentación. Imagina, ¿cómo sería si cada contrato inteligente de Ethereum se ejecutara en una Fragmentación independiente? Sí, eso es AO. Cada proceso es independiente, y las llamadas entre procesos dependen de mensajes, realizándose de forma completamente asíncrona.
Perspectiva modular
Pero descubrimos un elemento clave en el diseño de Polkadot, que es la existencia de una ‘cadena de relevancia’ similar a la ‘cadena de referencia’ en ETH2.0. Su función es actuar como una capa de consenso unificada y proporcionar seguridad compartida. La capa de consenso unificada debe ser responsable de proporcionar servicios de verificación directa o indirecta para la transmisión de mensajes entre todas las Fragmentaciones y entre ellas. Sin embargo, parece que AO no tiene este componente, entonces ¿cómo se diseña la capa de consenso de AO?
La capa de consenso de AO es en realidad Arweave. Desde una perspectiva modular, AO puede entenderse como L2 de Arweave, con Rollup de Arweave como L1. Todos los registros de mensajes generados durante la operación de la red AO se cargan en el almacenamiento permanente de Arweave, lo que significa que hay un registro inmutable de la operación de la red AO en Arweave. Entonces, es posible que se pregunte, Arweave es una plataforma de almacenamiento descentralizada y no tiene demasiada capacidad de cálculo. ¿Cómo verifica Arweave los datos cargados por la red AO?
La respuesta es: Arweave no verifica, la red AO tiene su propio mecanismo de arbitraje optimista. Arweave no rechaza los datos de mensajes enviados por la red AO, cada mensaje lleva consigo el ID de proceso de su remitente y la firma del CU (unidad de cálculo) que lo ejecuta, también lleva la firma del SU (unidad de ordenación) que lo ordena. Cuando surge una disputa, se pueden introducir más nodos para volver a calcular basándose en el registro inmutable de mensajes en Arweave, con el fin de crear una bifurcación correcta, descartar la bifurcación incorrecta existente y confiscar el depósito de CU o SU con errores en la bifurcación correcta. Es importante tener en cuenta que MU solo se encarga de recopilar los mensajes pendientes de envío del proceso, transmitirlos al SU, no es confiable, no requiere depósito ni implica confiscación.
AO es muy similar a un Optimistic Rollup con Arweave como L1, solo que el proceso de desafío de verificación no ocurre en L1, sino en la propia red de AO.
Sin embargo, hay un problema aquí, no es posible esperar a que cada mensaje sea registrado en Arweave antes de confirmarlo. De hecho, el tiempo de formación de la determinación final de Arweave debe superar media hora. Por lo tanto, AO tendrá su propia capa de consenso blando, al igual que Rollups en Ethereum tiene su propia capa de consenso blando, la mayoría de las transacciones no esperarán la confirmación L1, y se registrarán.
El proceso en AO es en realidad autónomo para determinar la intensidad de verificación.
El proceso como receptor de mensajes debe decidir si esperar la confirmación de Arweave antes de procesar el mensaje, o procesarlo inmediatamente después de la confirmación en la capa de consenso suave. Incluso en la etapa de confirmación en la capa de consenso suave, el proceso también puede adoptar una estrategia flexible, puede ser procesado inmediatamente después de que un solo CU lo confirme, o puede ser redundante y verificado por varios CUs antes de procesarlo, el nivel de redundancia también es determinado por el proceso.
En la aplicación práctica, la intensidad de la verificación suele estar relacionada con la cantidad de la transacción, por ejemplo
- Para transacciones de bajo valor, se utiliza una estrategia de verificación rápida, y se procesa después de la confirmación del punto único.
- Transacciones de tamaño mediano, se implementa una estrategia de confirmación en varios puntos con diferentes niveles de redundancia según la cantidad específica.
- Para transacciones de gran volumen, se utiliza una estrategia de verificación cuidadosa y se procesa después de la confirmación en la red Arweave.
Este es el modelo de ‘consenso holográfico’ + ‘verificación elástica’ mencionado por AO, que adopta un enfoque completamente diferente al de las cadenas de bloques tradicionales al desacoplar la ‘verificabilidad’ y el comportamiento de ‘verificación’ en sí mismo. La responsabilidad de la verificación de mensajes no recae en la red en sí, sino en el proceso receptor o, dicho de otra manera, en el desarrollador de la aplicación.
Precisamente debido a la adopción de este modelo de consenso, AO puede adoptar un modelo de expansión ilimitada sin concentradores, llamado ‘Fragmentación extrema’.
Por supuesto, la validación elástica conduce a diferentes niveles de validación de procesos, lo que puede causar la fragmentación de la cadena de confianza en complejas operaciones de interoperabilidad. Un fallo en un eslabón individual de una larga cadena de llamadas puede provocar el fracaso o el error de toda la transacción. De hecho, en la fase de prueba de la red AO, este tipo de problemas ya se han expuesto. Creo que AO debería establecer un estándar de validación mínima para todas las tareas de validación, y esperamos con interés qué nuevos diseños presentará AO en su inminente red oficial.
Perspectiva de recursos
En los sistemas de blockchain tradicionales, los recursos se abstraen como ‘espacio de bloques’, que se puede entender como una colección de recursos de almacenamiento, cálculo y transmisión proporcionados por los nodos, y se combinan orgánicamente a través de bloques en la cadena para proporcionar un soporte de ejecución para las aplicaciones en la cadena. El espacio de bloques es un recurso limitado, en los sistemas de blockchain tradicionales, las diferentes aplicaciones compiten por el espacio de bloques y pagan por él, y los nodos obtienen beneficios a través de este pago.
AO no tiene concepto de bloques, por lo tanto, tampoco tiene concepto de ‘espacio de bloque’. Sin embargo, al igual que otros contratos inteligentes en la cadena, cada proceso en AO consume recursos durante su ejecución. Necesita nodos para almacenar temporalmente transacciones y datos de estado, así como para consumir recursos de cálculo para ejecutar tareas de cálculo. Los mensajes que emite requieren la transmisión de MU y SU al proceso de destino.
En AO, los nodos se dividen en tres categorías: CU (unidad de cálculo), MU (unidad de mensajes) y SU (unidad de ordenación), donde CU es el núcleo que lleva a cabo las tareas de cálculo. MU y SU se encargan de las tareas de comunicación. Cuando un proceso necesita interactuar con otros procesos, se genera un mensaje que se almacena en la cola de salida. El CU que ejecuta ese proceso firma el mensaje, el MU extrae el mensaje de la cola de salida y lo envía al SU, el SU le asigna un número de secuencia único al mensaje y lo carga en el almacenamiento permanente de Arweave. Luego, el MU pasa el mensaje a la cola de entrada del proceso objetivo y se completa la entrega del mensaje. Se puede entender que el MU recopila y entrega los mensajes, y el SU los ordena y los carga.
En cuanto a los recursos de almacenamiento, el MU en la red AO solo necesita almacenar datos temporales necesarios para el cálculo, que pueden descartarse una vez completado el cálculo. Arweave es responsable del almacenamiento permanente. Aunque Arweave no puede escalar horizontalmente, su rendimiento de almacenamiento es extremadamente alto, y las necesidades de almacenamiento de la red AO, en un futuro previsible, aún no pueden alcanzar el límite de rendimiento de Arweave.
Descubrimos que los recursos de cálculo, transmisión y almacenamiento en la red AO están desacoplados. Además de los recursos de almacenamiento unificado proporcionados por Arweave, los recursos de cálculo y transmisión pueden expandirse horizontalmente sin restricciones.
Cuanto más CU (Unidad de Cálculo) y nodos de alto rendimiento se unan a la red, mayor será la potencia de cálculo de la red y más procesos podrán ejecutarse. Del mismo modo, cuantos más nodos MU (Unidad de Memoria) y SU (Unidad de Almacenamiento) de alto rendimiento se unan a la red, mayor será la eficiencia de transmisión de la red. Esto significa que el ‘espacio de bloque’ en AO (Arquitectura Inmutable) puede ser creado continuamente. Para las aplicaciones, pueden tanto comprar servicios de nodos CU, MU y SU públicos en el mercado abierto como ejecutar sus propios nodos privados para servir a sus propias aplicaciones. Si la aplicación se expande, pueden mejorar su rendimiento mediante la escalabilidad de sus propios nodos, al igual que lo hacen las aplicaciones Web 2.0. Esto es impensable en las blockchains tradicionales.
En términos de fijación de precios de recursos, AO puede ajustarse de manera flexible a través de la oferta y la demanda, lo que permite que la oferta de recursos se expanda o contraiga según la demanda. Este ajuste es muy sensible, y la incorporación y salida de nodos puede realizarse rápidamente. Si volvemos a mirar Ethereum, encontraremos que cuando la demanda de recursos aumenta drásticamente, aparte de soportar altas tarifas de gas, no hay otra opción, porque Ethereum no puede mejorar su rendimiento mediante la expansión del número de nodos.
Resumen
En resumen, comenzamos con conceptos conocidos por la mayoría de los investigadores de criptografía, como ‘Fragmentación’, ‘Modularidad’, ‘Rollup’, ‘Espacio de bloque’, etc., y nos adentramos en los principios y mecanismos de AO para ayudar a comprender cómo logra una escalabilidad casi ilimitada a través de una innovación disruptiva.
Ahora, volviendo a las primeras preguntas, ¿has entendido todo?
**1.No-PoS, no-PoW, ¿qué tipo de mecanismo de consenso es el “consenso holográfico” mencionado por AO? **
El mecanismo de consenso de AO es en realidad un diseño similar a Op Rollup. En el nivel de consenso duro, depende de Arweave, y en el nivel de consenso blando, cada proceso puede decidir de manera independiente la intensidad de verificación y la cantidad de nodos CU que realizan cálculos redundantes.
2. Sin cadenas de hash, ni siquiera bloques, ¿cómo garantiza AO la inmutabilidad de los datos?
Los datos de DA cargados en Arweave son inmutables, lo que proporciona verificación para todos los procesos de cálculo y transferencia en AO. AO en sí no necesita limitar la capacidad de procesamiento dentro de un cierto período de tiempo, por lo que no es necesario establecer bloques. Sin embargo, Arweave tiene estructuras como ‘cadenas de hash’ y ‘bloques’ para garantizar la inmutabilidad de los datos.
3. ¿Cómo garantiza AO la consistencia del estado global sin un centro de coordinación?
Cada Process es una ‘Fragmentación’ independiente, gestionando sus transacciones y estado de forma independiente, y comunicándose a través de mensajes impulsados. Por lo tanto, no se necesita una consistencia de estado global. El almacenamiento permanente de Arweave proporciona verificabilidad global y capacidad de retroceso histórico, combinado con un mecanismo de desafío optimista, que se puede utilizar para la resolución de disputas.
4. No hay mecanismo de redundancia de cálculo, ¿quién garantiza la confiabilidad del cálculo? ¿Qué sucede si hay errores de cálculo?
AO no tiene un mecanismo de computación redundante globalmente obligatorio, cada proceso puede decidir cómo verificar la confiabilidad de cada mensaje recibido. Si hay un error en el cálculo, puede descubrirse y corregirse a través de un desafío optimista.
5. Sin seguridad compartida, ¿cómo se garantiza la interoperabilidad entre los procesos?
El proceso necesita gestionar de forma autónoma la acreditación de cada proceso que interactúa con él, y puede utilizar diferentes niveles de verificación para procesos con diferentes niveles de seguridad. Para la interoperabilidad con cadenas de llamadas más complejas, para evitar los altos costos de corrección causados por la ruptura de la cadena de confianza, es posible que AO tenga un requisito mínimo de intensidad de verificación.
