วิเคราะห์: แผนจัดตารางตามภูมิศาสตร์ของ Solana พึ่งพาตำแหน่งที่ตรวจสอบไม่ได้

โรเจอร์ วัทเทนโฮเฟอร์และเควนติน คนีพ เสนอให้เร่งการผลิตบล็อกของ Solana ด้วยการจัดให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่อยู่ใกล้กันตามภูมิศาสตร์ทำหน้าที่ต่อเนื่องกัน โดยใช้ตำแหน่งที่รายงานด้วยตนเองซึ่งเครือข่ายไม่สามารถตรวจสอบทางกายภาพได้ วัทเทนโฮเฟอร์เป็นหัวหน้าฝ่ายวิจัยของ Anza และศาสตราจารย์ที่ ETH Zurich ส่วนคนีพระบุว่าตนเป็นนักวิจัยที่ Anza และ ETH Zurich ร่างข้อเสนอการจัดตาราง SIMD-0675 และข้อเสนอประกอบเรื่องการลงทะเบียนตำแหน่ง SIMD-0674 ถูกเสนอเป็น pull request เมื่อวันที่ 29 ก.ย. และยังเปิดอยู่ ณ วันที่ 7 ต.ค. ผลลัพธ์เป็นผลจากการจำลอง ไม่ใช่การวัดจากตารางตามภูมิศาสตร์ที่นำไปใช้งานจริง

Solana จะคำนวณตารางผู้นำแบบสุ่มตามสัดส่วนสเตกตามปกติก่อน จากนั้นจึงจัดลำดับรอบการผลิตบล็อกตามกำหนด หรือที่เรียกว่าช่วงเวลาผู้นำใหม่เป็นกลุ่มขนาดเล็กที่เรียกว่า bins โดยอาศัยความใกล้เคียงทางภูมิศาสตร์ที่มีการรายงาน ผู้ตรวจสอบความถูกต้องแต่ละรายจะยังคงได้จำนวนช่วงเวลาผู้นำเท่าเดิมทุกประการ โดยเปลี่ยนเพียงเวลาและผู้นำที่ทำหน้าที่ก่อนหน้าเท่านั้น ภายใต้ระบบส่งต่องานแบบรวดเร็วของ Alpenglow ผู้นำคนก่อนจะส่งบล็อกตรงไปยังผู้นำคนถัดไป ผู้เขียนให้เหตุผลว่าการจัดตารางแบบสุ่มเอื้อให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่อยู่ใกล้แหล่งรวมสเตกขนาดใหญ่ได้เปรียบ เพราะผู้ตรวจสอบที่อยู่ห่างไกลมักเผชิญการส่งต่องานที่ใช้เวลานานกว่า ประโยชน์ด้านการกระจายศูนย์ที่ต้องการคือการสร้างแรงจูงใจให้ดำเนินงานนอกศูนย์กลางเดิม ไม่ใช่การกระจายสเตกใหม่หรือเพิ่มการจัดสรรช่วงเวลาผู้นำ การจำลองไม่ได้วัดการย้ายที่ตั้งจริงหรือการกระจุกตัวของสเตก

ร่างข้อเสนอจับคู่ bins ขนาด 3 ช่วงเวลากับเกณฑ์ขั้นต่ำของสเตก 10% ซึ่งครอบคลุมสเตกที่ใช้งานอยู่และมีการรายงานตำแหน่งที่ถูกต้อง โดยเกณฑ์นี้เป็นตัวกำหนดขอบเขตพื้นที่โดยรอบของผู้ตรวจสอบความถูกต้องแต่ละราย พื้นที่หนาแน่นต้องใช้รัศมีพื้นที่โดยรอบที่เล็กกว่า ส่วนพื้นที่เบาบางต้องใช้รัศมีที่ใหญ่กว่า แต่ bin ที่จัดเสร็จแล้วอาจมีสเตกน้อยกว่า 10% และมีช่วงเวลาซ้ำจากผู้ดำเนินงานรายเดียวกัน การจำลองความยาวของลำดับใช้การกระจายสเตกบน mainnet จาก epoch 1038 โดยมีผู้ตรวจสอบความถูกต้อง 661 รายที่แก้ไขตำแหน่งด้วยการวัดจาก Globalping และหาค่าเฉลี่ยจาก 5 เมล็ดสุ่มในแต่ละ epoch ที่จำลอง ซึ่งมีช่วงเวลาผู้นำ epoch ละ 108,000 ช่วง ระยะทางทางภูมิศาสตร์ใช้กำหนดสมาชิกของ bin ขณะที่แบบจำลองการส่งต่องานจับคู่ผู้ตรวจสอบความถูกต้องกับเขตมหานคร RIPE Atlas ที่ใกล้ที่สุด และประเมินเวลาแฝงทางเดียวเป็นครึ่งหนึ่งของเวลารอบไป-กลับค่ามัธยฐานระหว่างเขต โดยกำหนดให้เวลาแฝงเป็นศูนย์ภายในเขตมหานครเดียวกัน การจำลองของผู้เขียนลดความล่าช้าเฉลี่ยในการส่งต่องานระหว่างผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่สุจริตจาก 36.2 มิลลิวินาทีเหลือ 17.0 มิลลิวินาทีเมื่อใช้ bins ขนาด 3 ช่วงเวลา ค่ามัธยฐานของการส่งต่องานทั้งหมด ซึ่งเป็นกลุ่มข้อมูลอีกชุดหนึ่ง ลดลงจาก 23.4 มิลลิวินาทีเหลือ 4.5 มิลลิวินาที ความล่าช้าในการถ่ายโอนที่จำลองขึ้นเหล่านี้ต่างจากระยะเวลาของสล็อตและการยืนยันธุรกรรมขั้นสุดท้าย ส่วนสมมติฐานที่ให้เวลาแฝงเป็นศูนย์ภายในเขตมหานครเป็นการลดทอนสภาพเครือข่ายจริงให้ง่ายลง การศึกษาที่เผยแพร่โดย Solana Foundation เมื่อเดือนสิงหาคมพบความเชื่อมโยงระหว่างระยะทางที่มากขึ้นกับบทลงโทษจากการส่งต่องาน แต่ไม่ได้พิสูจน์เหตุและผล จึงยังไม่ครอบคลุมปัจจัยด้านการกำหนดเส้นทาง การเชื่อมต่อระหว่างเครือข่าย และโครงสร้างพื้นฐานของผู้ตรวจสอบความถูกต้อง

การจำลองด้านความปลอดภัยกำหนดให้ผู้โจมตีซึ่งถือสเตก 5% ของสเตกทั้งหมดอยู่ในซิดนีย์ โดยไม่มีผู้ตรวจสอบความถูกต้องรายอื่นในโอเชียเนีย ผู้เขียนอธิบายว่าการแยกตัวเช่นนี้ใกล้เคียงกับกรณีเลวร้ายที่สุด เพราะผู้โจมตีสามารถเติม bin ได้เพียงฝ่ายเดียว ผู้โจมตีที่โดดเดี่ยวรายนี้แสดงให้เห็นว่าการควบคุม bin ในทางปฏิบัติอาจแตกต่างจากเกณฑ์ 10% ที่ใช้สร้างพื้นที่โดยรอบ ลำดับช่วงเวลาที่ฝ่ายตรงข้ามควบคุมต่อเนื่องกันยาวที่สุดที่พบภายใต้การตั้งค่าที่เสนอยาว 6 ช่วง ครอบคลุม 2 bins ที่อยู่ติดกัน แสดงให้เห็นว่าการควบคุมต่อเนื่องอาจยาวเกินขนาด bin ที่กำหนด ร่างข้อเสนอยอมรับว่าการหยุดชะงักของไฟฟ้า เครือข่าย หรือเขตอำนาจศาลในภูมิภาค อาจกระทบผู้นำที่ทำหน้าที่ต่อเนื่องกันและทำให้เกิดลำดับสล็อตที่ถูกข้ามยาวกว่าการจัดตารางแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์ ร่างข้อเสนอยังระบุว่าการควบคุมต่อเนื่องกันอาจทำให้การเซ็นเซอร์ในระดับภูมิภาคมีประสิทธิภาพมากขึ้น ภายใต้สมมติฐานของร่างข้อเสนอที่กำหนดให้หนึ่งช่วงเวลาผู้นำมี 4 สล็อต และแต่ละสล็อตยาว 200 มิลลิวินาที หนึ่ง bin ขนาด 3 ช่วงเวลาจะกินเวลา 2.4 วินาทีในกรณีที่เหมาะสม แม้ความเสี่ยงในระดับภูมิภาคอาจล้ำข้ามขอบเขตของ bin ได้ อีกทางเลือกหนึ่งที่เพิ่มเข้ามาเมื่อวันที่ 2 ต.ค. คือการจัดลำดับผู้นำตามเส้นทางภูมิศาสตร์ที่สั้นที่สุดภายในแต่ละ bin แต่ร่างข้อเสนอไม่เลือกแนวทางนี้ เพราะจะลดความสมมาตรของตารางแบบสุ่ม และทำให้สล็อตที่อยู่ติดกันคาดการณ์ได้มากขึ้นสำหรับผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่เป็นปฏิปักษ์และตั้งอยู่ใกล้กัน

SIMD-0674 จะลงทะเบียนพิกัดที่รายงานด้วยตนเองไว้ในบัญชีโหวตของผู้ตรวจสอบความถูกต้อง โดยลายเซ็นใช้ตรวจสอบการอนุญาต และการตรวจสอบทางเรขาคณิตใช้ยืนยันว่าตำแหน่งอยู่ใกล้พื้นผิวโลก แต่การตรวจสอบทั้งสองแบบไม่ได้ยืนยันตำแหน่งทางกายภาพของเครื่อง SIMD-0675 ให้เหตุผลว่าการรายงานตำแหน่งห่างไกลอย่างเป็นเท็จมักทำให้การส่งต่องานของผู้ตรวจสอบความถูกต้องรายนั้นช้าลง เพราะทำให้ผู้ตรวจสอบถูกจัดไว้หลังผู้นำที่อยู่ไกลจากเครื่องจริงมากขึ้น ผู้เขียนทดสอบข้อโต้แย้งนี้โดยเปลี่ยนเมืองที่ลงทะเบียนไว้ของผู้ตรวจสอบความถูกต้องรายใหญ่ที่สุดในแต่ละเมืองจากทั้งหมด 10 เมือง ขณะที่เครื่องแต่ละเครื่องยังอยู่ที่เดิมตามกายภาพ ผู้ตรวจสอบความถูกต้องในแอชเบิร์นที่จำลองขึ้นลดความล่าช้าเฉลี่ยในการส่งต่องานจาก 23.7 มิลลิวินาทีเหลือ 21.0 มิลลิวินาที ด้วยการอ้างว่าอยู่ในเซาเปาลู ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่รายงานไว้ 2.7 ± 0.2 มิลลิวินาที ผู้เขียนรายงานว่าไม่มีการอ้างตำแหน่งเท็จอื่นที่ไม่เทียบเท่ากันซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วได้เกิน 0.3 มิลลิวินาที การทดลองสร้างพื้นที่โดยรอบและ bins โดยใช้เวลาแฝงของ RIPE Atlas แทนระยะทางทางภูมิศาสตร์ตามที่กำหนดไว้ในตารางที่เสนอ ขณะที่ผลลัพธ์ของผู้ตรวจสอบความถูกต้องรายบุคคลยังไม่คลี่คลายประเด็นการรายงานเท็จร่วมกันโดยประสงค์ร้ายและผลกระทบต่อการควบคุมต่อเนื่องกัน การรายงานเท็จมักทำให้ผู้ตรวจสอบที่สุ่มตัวอย่างมีความเร็วลดลง แต่กรณียกเว้นของแอชเบิร์นทำให้เหตุผลที่จะเชื่อถือสถานที่ตั้งทางกายภาพโดยอาศัยแรงจูงใจทางเศรษฐกิจเพียงอย่างเดียวมีข้อจำกัด

SIMD-0675 จะเพิ่ม HANDOVER_COMPENSATION จาก 25 มิลลิวินาทีเป็น 50 มิลลิวินาที แม้เวลาถ่ายโอนที่จำลองจะลดลงก็ตาม ข้อเสนอเรื่องค่าชดเชยแยกต่างหากนี้คำนึงถึงการผลิตบล็อกแบบมองโลกในแง่ดีที่เกิดขึ้นก่อน ParentReady ซึ่งเป็นเหตุการณ์ของโปรโตคอลที่เริ่มจับเวลาการผลิตตามที่นับ ค่าชดเชยจะหักเวลาออกจากงบเวลาการผลิตของสล็อตแรกหลัง ParentReady และทำให้หมดเวลาของช่วงเวลาผู้นำเร็วขึ้น ค่าชดเชยเป็นการปรับเวลา ไม่ใช่ค่าตอบแทนผู้ตรวจสอบความถูกต้อง การจำลองทางภูมิศาสตร์เพิ่มช่วงเวลาระหว่างการได้รับบล็อกจากผู้นำก่อนหน้ากับ ParentReady จาก 23.2 มิลลิวินาทีเป็น 46.2 มิลลิวินาที ซึ่งอธิบายเหตุผลที่กำหนดค่าชดเชยให้สูงขึ้นแม้การถ่ายโอนจะเร็วขึ้น

ขณะนี้ pull request สำหรับการจัดตารางยังไม่มีการรีวิว ส่วน buffalojoec อนุมัติ pull request สำหรับการลงทะเบียนตำแหน่งเมื่อวันที่ 5 ต.ค. พร้อมข้อสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงรูปแบบบัญชีโหวตอาจแยกออกมาได้ บันทึกการเปลี่ยนแปลงของ Solana Foundation เมื่อวันที่ 1 ต.ค. ระบุว่าการเปลี่ยนแปลงทั้งสองยังเป็นข้อเสนอ และระบุ Alpenglow ไว้ภายใต้ feature gates บน Devnet ตารางนี้มีความสำคัญต่อฉันทามติและจำเป็นต้องใช้ feature gate แต่ร่างข้อเสนอยังเว้นช่องคีย์ฟีเจอร์และประเด็นติดตามผลไว้ การเปลี่ยนผ่านที่เสนอจะเริ่มใช้อัลกอริทึมใหม่ตั้งแต่ 2 epochs หลังการเปิดใช้งาน การพิจารณาต้องชั่งน้ำหนักว่าการลดความล่าช้าและความได้เปรียบจากการตั้งอยู่ใกล้กันที่พบในการจำลอง คุ้มค่ากับการเปลี่ยนแปลงความต่อเนื่องของการผลิตบล็อกหรือไม่