Thunderbolt: Causal Concurrent Consensus and Execution

在区块链系统领域，由于其可编程性，智能合约已经得到广泛应用。因此，开发一种能够实现高吞吐量和可扩展性的系统至关重要。有向无环图（DAG）共识协议在吞吐量和延迟方面都表现出显著的优势，但串行执行现在正在成为瓶颈。许多方法假设预先已知读/写集，因此对于智能合约来说是不切实际的。本文介绍了Thunderbolt，这是一种基于DAG协议的新型架构，旨在为智能合约交易提供可扩展和并发的执行。Thunderbolt受Hyperledger启发，还扩展了执行-排序-验证架构，其中交易被分布到不同的副本中，在通过DAG协议进行排序之前确定执行结果。现有的协议在排序后采用串行执行以避免非确定性。然而，Thunderbolt在排序之前提供了并行预执行，并在消除任何非确定性源后提供并行验证。每个副本在构建DAG时验证交易结果，而不是在构建后排序时验证，以提高延迟。为了增强智能合约的执行，我们实现了一个执行引擎，构建一个依赖图来动态分配交易顺序，从而减少由于执行冲突导致的中止率。此外，我们引入了一种新颖的分片重构来抵抗恶意攻击，通过将副本从当前DAG重新定位到新DAG，并在不同的副本之间轮换分片来实现。我们将SmallBank上的结果与Narwhal-Tusk上的串行执行进行比较，发现64个副本可以显著提高50倍的速度。

提高智能合约的吞吐量和可扩展性，同时解决串行执行的瓶颈问题。

提出一种基于DAG协议的Thunderbolt架构，实现智能合约交易的可扩展和并发执行。通过在执行之前和之后进行并行验证和预执行，提高了执行效率。

Thunderbolt架构实现了智能合约交易的可扩展和并发执行，提高了执行效率。实验结果显示，Thunderbolt架构在SmallBank数据集上的执行速度比Narwhal-Tusk串行执行快50倍。此外，引入了动态分配交易顺序的执行引擎和新的分片重构方法，提高了系统的鲁棒性。

与当前的基于DAG协议的智能合约研究相关，例如IOTA、Byteball和Hashgraph等。