Qu’est-ce que le protocole DoubleZero ? Le guide complet sur l’infrastructure de réseau cryptographique

Dans le paysage blockchain en évolution rapide d’aujourd’hui, la performance du réseau est devenue le goulot d’étranglement critique limitant l’évolutivité et l’efficacité des systèmes distribués. Le protocole DoubleZero est une solution d’infrastructure décentralisée, offrant un cadre décentralisé pour la création de réseaux performants sans autorisation, optimisés spécifiquement pour la blockchain et les systèmes distribués.

Ce guide complet explore comment DoubleZero aborde les défis d’infrastructure réseau grâce à son architecture innovante à deux anneaux, au filtrage de bord basé sur FPGA, et à la gouvernance par smart contracts, permettant d’améliorer la bande passante et la latence pour les validateurs, les opérateurs RPC et les développeurs blockchain du monde entier.

Principaux points à retenir

• Innovation du protocole DoubleZero : Crée un réseau maillé décentralisé en transformant des liaisons de fibre optique sous-utilisées en infrastructure performante avec une technologie de filtrage de bord basée sur FPGA.
• Optimisation de la performance : Réduit la latence, élimine le jitter et filtre le spam à la périphérie du réseau avant que le trafic n’atteigne les validateurs blockchain, permettant des améliorations de performance significatives par rapport à l’internet public.
• Support d’application large : Les blockchains de couche 1, les nœuds RPC, les systèmes MEV et les chaînes de couche 2 peuvent tirer parti du protocole pour surmonter les goulots d’étranglement de communication et atteindre un meilleur débit.
• Architecture innovante : Le système à deux anneaux sépare le filtrage du trafic de la construction de consensus, permettant un partage coopératif de l’infrastructure tout en maintenant une operation décentralisée grâce à la gouvernance par smart contracts.
• Participation sans autorisation : Les contributeurs peuvent monétiser la capacité réseau excédentaire tandis que les utilisateurs accèdent à un routage optimisé sans contrats à long terme ni dépendances centralisées.
• Différenciation sur le marché : S’attaque aux limitations fondamentales de communication blockchain que l’infrastructure Internet traditionnelle et les solutions centralisées ne peuvent pas résoudre efficacement.

Qu’est-ce que le protocole DoubleZero ?

DoubleZero Le protocole est un cadre décentralisé pour créer et gérer des réseaux performants sans autorisation, spécifiquement optimisés pour les systèmes distribués comme la blockchain. Au cœur du DoubleZero, il transforme des liaisons de fibre privée sous-utilisées en un réseau maillé global dynamique et expansif qui filtre et sert le trafic à travers des routes à faible latence et à haute bande passante. Le protocole permet aux systèmes distribués d’envoyer et de recevoir des informations de manière efficace en combinant des liaisons de fibre contribué individuellement dans un réseau synchronisé qui filtre le spam, augmente la bande passante, réduit la latence et élimine le jitter de la communication.

Le réseau DoubleZero fonctionne grâce à un contrôleur sans autorisation qui vit sur une blockchain publique, attirant de nouvelles contributions avec des incitations tout en gérant la configuration et le routage du réseau en réponse aux pics de demande, aux pannes et autres perturbations. Cette couche d’infrastructure réseau libère des systèmes comme les blockchains de couche 1 des goulots d’étranglement de communication, leur permettant d’atteindre la performance maximale que la physique permet. En essence, DoubleZero crée « un nouvel internet optimisé pour les systèmes distribués. » blockchain, attracting new contributions with incentives while managing network configuration and routing in response to demand spikes, outages, and other disruptions. This network infrastructure layer frees systems like Layer 1 blockchains from communication bottlenecks, allowing them to approach the maximum performance that physics allows. In essence, DoubleZero creates « a new internet optimized for distributed systems. »

Contrairement aux solutions de mise en réseau traditionnelles qui s’appuient sur une infrastructure centralisée ou les limites de l’internet public, DoubleZero tire parti des mêmes effets de réseau qui ont rendu Internet précieux tout en fournissant une connectivité dédiée et performante spécifiquement conçue pour les besoins uniques des validateurs blockchain, des nœuds RPC et d’autres participants à des systèmes distribués.

Quels problèmes le protocole DoubleZero résout-il ?

1. Le goulot d’étranglement fondamental de la communication blockchain

Le rythme actuel d’amélioration du débit et de la latence des systèmes décentralisés ne peut pas suivre les besoins des développeurs et des utilisateurs. Bien que des améliorations substantielles aient été réalisées dans les capacités de calcul des validateurs individuels, ces systèmes sont de plus en plus contraints par des limitations de bande passante et une latence variable dans la communication entre les validateurs, plutôt que par les capacités de calcul au sein des validateurs. La couche réseau physique que les blockchains utilisent n’a pas changé depuis l’avènement de Bitcoin, créant une limitation fondamentale sur l’évolutivité et la décentralisation.

2. Inefficacité des ressources des validateurs

Dans le paradigme blockchain actuel, chaque validateur fait face à un feu d’artifice de transactions entrantes, y compris le spam et les doublons, les contraignant à provisionner des ressources substantielles pour les opérations de dé-duplication, de filtrage et de vérification des signatures. Cela crée un modèle inefficace où chaque validateur doit gérer individuellement les mêmes tâches de prétraitement, entraînant une consommation de ressources redondantes à travers le réseau. Le consensus est atteint lentement alors que les validateurs proposent des blocs et votent sur des chemins d’internet public soumis à un jitter élevé et à un routage incohérent.

3. Solutions de performance limitées

Les solutions existantes comportent des inconvénients significatifs. Les Mempools ajoutent de la latence et diffusent les intentions de transaction avant leur inclusion. Les solutions de qualité de service excluent les entités sans participation suffisante et ajoutent une latence de proxy. La mise à l’échelle matérielle inhibe la diversité des validateurs et n’aborde pas la performance réseau agrégée. Ces approches échouent à fournir une solution complète aux défis fondamentaux de l’infrastructure de communication.

4. Limitations de l’Internet public

Les systèmes distribués nécessitant une communication performante et sensible au temps sont contraints d’opérer sur l’internet public, où leur trafic est mélangé de manière indiscriminée avec du trafic non sensible au temps. Cela crée des latences imprévisibles, du jitter et des limitations de bande passante qui contraignent fondamentalement le plafond de performance même des implémentations blockchain les plus optimisées.

L’histoire derrière le protocole DoubleZero

Le protocole DoubleZero a été fondé par Austin Federa, Andrew McConnell et Mateo Ward, avec des contributions significatives de Dr. Nihar Shah, Chris Remus, Malbec Labs, Dr. Kevin Bowers, et l’équipe Firedancer. Le projet a émergé d’une idée fondamentale : que se passerait-il si les opérateurs de nœuds n’étaient pas uniquement responsables de l’ingestion et de la sortie des données ? Les fondateurs ont proposé qu’en découplant le filtrage et la vérification de l’inclusion des transactions, de la production de blocs et de l’exécution, ils pourraient créer un flux de transactions parallèle et protégé permettant aux opérateurs de nœuds d’optimiser leurs opérations réseau.

La croyance fondamentale qui guide DoubleZero est que l’abondance engendre l’innovation. Chaque changement de fonction dans la disponibilité de bande passante ou la réduction correspondante de la latence ouvre de nouveaux types d’applications et d’utilisations pour les systèmes distribués. À partir de ce premier principe, DoubleZero a établi une étoile polaire d’augmentation de la bande passante et de réduction de la latence pour les systèmes distribués dans le monde entier, afin de soutenir un avenir plus équitable et ouvert pour les logiciels.

Le projet représente le premier de son genre en tant que « N1 » – une couche de base d’infrastructure physique neutre et performante sur laquelle des systèmes et applications distribués peuvent être construits. Actuellement, Jump Trading sert de principal contributeur pendant la phase testnet, le réseau maintenant une présence physique dans de grandes zones métropolitaines telles que Singapour, Tokyo, Los Angeles, New York, Londres, Francfort et Amsterdam.

Caractéristiques clés du protocole DoubleZero

1. Architecture réseau innovante à deux anneaux

DoubleZero emploie une architecture conceptuelle révolutionnaire à deux anneaux : un anneau d’entrée/sortie extérieur et un anneau de flux de données intérieur. L’anneau extérieur interface avec l’internet public, utilisant du matériel performant tel que des FPGAs pour atténuer les attaques par déni de service distribué, vérifier les signatures et filtrer les transactions dupliquées. L’anneau intérieur permet la construction du consensus avec le trafic filtré sur des lignes de bande passante dédiées optimally routées, créant un service d’information évolutif et sans autorisation.

2. Filtrage de bord basé sur FPGA

Le protocole implémente un matériel spécialisé à des points d’entrée déterminants qui peut traiter des ordres de grandeur de trafic plus élevés que les processeurs x86 traditionnels. Ces appareils FPGA effectuent des tâches spécifiques incluant la suppression du spam, la dé-duplication des ensembles de transactions et la vérification des signatures via un logiciel open-source qui garantit un traitement équitable des transactions entrantes. Ce filtrage de bord se produit avant que le trafic n’atteigne les validateurs individuels, réduisant considérablement leurs exigences en ressources.

3. Gouvernance par smart contracts sans autorisation

DoubleZero s’organise grâce à des données vérifiées stockées dans des smart contracts onchain, créant une expérience transparente et sans autorisation tant pour les contributeurs que pour les utilisateurs. Le plan de contrôle distribué utilise cette information pour atteindre un consensus sur les décisions de routage et de priorisation, déterminant automatiquement la configuration et la tarification optimales du réseau à partir de la dynamique de la demande et de l’offre en temps réel.

4. Infrastructure en fibre optique et effets de réseau

Le protocole tire parti d’une capacité excédentaire substantielle dans le marché de la fibre, où des liaisons modernes peuvent supporter des centaines de téraoctets par seconde, et une grande quantité de « fibre noire » reste non utilisée. Les contributeurs du réseau provisionnent des connexions soit possédées, soit louées, s’engageant à des accords de niveau de service qui établissent les caractéristiques de liaison, y compris les emplacements de points de terminaison, la bande passante, la latence et la taille MTU. La nature fédérée crée des effets de réseau où les contributions individuelles deviennent plus précieuses en tant que partie de l’ensemble intégré.

5. Multicast et optimisation du trafic avancée

Le soutien au trafic multicast sur l’anneau intérieur permet une propagation efficace des blocs, des transitions d’état et des fragments à travers le réseau. Les fonctions ajoutées de valeur comme la propagation des blocs bénéficient du domaine de réseau unique sous le contrôle d’un protocole commun, optimisant le flux de trafic au-delà de ce qui est possible sur l’internet public.

Cas d’utilisation du protocole DoubleZero

1. Optimisation de la blockchain de couche 1

Les blockchains de couche 1 représentent le cas d’utilisation le plus solide pour DoubleZero, abordant le défi fondamental où les validateurs font face à des feu d’artifice de transactions remplies de spam tout en atteignant un consensus sur des chemins d’internet public sensibles au jitter. DoubleZero fournit un matériel évolutif exécutant un code open-source pour le filtrage, atténuant les attaques DDoS, vérifiant les signatures et supprimant les doublons. Ce partage d’infrastructure coopératif permet au système d’agréger des ressources partagées plutôt que d’exiger une provisionnement individuel des validateurs, tandis que les liaisons de bande passante dédiées garantissent que les blocs sont construits, partagés et ratifiés avec une latence et un jitter minimaux.

2. Amélioration des nœuds RPC

Les nœuds d’appel de procédure à distance bénéficient considérablement des capacités de DoubleZero à travers trois défis critiques. Premièrement, protection contre les pics de trafic pendant des événements communautaires comme des airdrops ou des minages de NFT, ainsi qu’une atténuation des attaques DDoS. Deuxièmement, amélioration de la livraison des transactions aux leaders de blocs ou aux mempools, cruciale pour les transactions concurrentielles, sensibles au temps et de haute valeur telles que les arbitrages. Troisièmement, synchronisation d’état améliorée grâce à des connexions résilientes à faible latence garantissant que les RPC maintiennent des vues de blockchain à jour pour les applications en aval.

3. Systèmes de valeur extractible maximale (MEV)

Les systèmes MEV, étant extrêmement sensibles à la latence, bénéficient des améliorations des performances de DoubleZero sur deux dimensions. Une visibilité améliorée de l’état du réseau en temps réel permet une ordonnancement des transactions plus rentable et une construction de blocs efficace. De plus, un relais de proposition plus rapide vers les validateurs donne plus de temps aux algorithmes d’optimisation combinatoire complexes pour trouver de meilleures ordonnancements de transactions, traduisant directement des améliorations de latence en une rentabilité accrue.

4. Applications de couche 2 et inter-chaînes

Les blockchains de couche 2 utilisant des séquenceurs centralisés ou distribués peuvent tirer parti de DoubleZero pour des applications standard comme le filtrage des transactions entrantes et l’affichage de couche 1 à faible latence. Plus crucialement, le protocole facilite la coordination entre plusieurs séquenceurs, empêchant le gaspillage de calculs tout en soutenant les architectures modulaires avec des couches de disponibilité des données. Les connexions à haut débit garantissent que les couches de disponibilité des données maintiennent le rythme avec les exigences de performance des chaînes de couche 2.

Comment fonctionne le protocole DoubleZero ?

DoubleZero fonctionne grâce à un écosystème coordonné de contributeurs, de matériel spécialisé et de gouvernance par smart contracts. Les contributeurs de bande passante réseau fournissent une bande passante dédiée entre les centres de données, faisant fonctionner des appareils compatibles DoubleZero (DZDs) à chaque point d’extrémité avec connectivité Internet. Ces contributeurs exécutent un logiciel DoubleZero fournissant des services incluant le multicast, la recherche d’utilisateur et le filtrage de bord. Séparément, les contributeurs de ressources de calcul effectuent des tâches de maintenance et de suivi, suivant les transactions des utilisateurs, calculant des frais, enregistrant des résultats, administrant des smart contracts, relayant des attestations blockchain et publiant des données de télémétrie pour des métriques de performance transparentes.

Le protocole fonctionne à travers des composants logiciels interconnectés : le Daemon DoubleZero interface avec les piles de réseaux hôtes pour gérer les interfaces de tunnel et le routage ; le service Activator surveille les événements des contrats nécessitant des allocations IP et des changements d’état ; le Controller sert d’interface de configuration pour les agents de dispositifs ; et le logiciel Agent applique les changements de configuration aux dispositifs physiques en fonction des données des smart contracts. Les échanges DoubleZero (DZXs) servent de points d’interconnexion où différents liens de contributeurs se rejoignent dans des zones métropolitaines majeures, permettant une interconnexion efficace dans le réseau maillé plus large.

Les smart contracts définissent le réseau à travers des données vérifiées onchain, créant une opération transparente et sans autorisation. Les contributeurs se connectent en établissant des accords de niveau de service comprenant des emplacements de points de terminaison, la bande passante, la latence et des spécifications MTU. Le contrôleur distribué identifie la configuration réseau optimale en utilisant des données des smart contracts, déterminant une tarification appropriée afin que les utilisateurs paient en proportion de leur impact sur le système tandis que les fournisseurs gagnent des incitations correspondant à leur contribution de valeur.

Architecture du réseau DoubleZero

L’architecture du réseau DoubleZero se compose de deux composants principaux : des dispositifs réseau à des points d’entrée/sortie clés et une bande passante provisionnée à travers le réseau, formant un réseau maillé par la technologie d’orchestration qui agrège des contributions hétérogènes. Ce design tire parti des forces des réseaux privés (normes unifiées mais portée limitée) et des réseaux publics (portée expansive mais multiples normes), combinant le meilleur des deux mondes.

Les dispositifs réseau remplissent des fonctions doubles : permettant aux liaisons de données individuellement contribué de fonctionner comme un réseau cohésif avec priorisation, et mettant en œuvre le filtrage, la vérification et la protection contre le spam. Au lancement, le réseau utilise des FPGAs disponibles commercialement équilibrant performance, vitesse et coût dans des appareils intégrés gérant à la fois le filtrage et le routage. Les déploiements individuels peuvent gérer la dé-duplication, le filtrage et la vérification des signatures pour plusieurs Gbps de données entrantes tout en gérant la connectivité vers les validateurs et les dispositifs clients en aval.

Les liaisons de fibre offrent des connexions globales à faible latence et à haute bande passante à travers des contributeurs de réseau qui provisionnent des connexions soit possédées, soit louées de grands fournisseurs de services. Les contributeurs s’engagent à des accords de niveau de service établissant les caractéristiques des liaisons, y compris les emplacements de points de terminaison, la bande passante, la latence et la taille MTU conforme. La surveillance de performance garantit que les liaisons conformes gagnent des récompenses tandis que les liaisons non conformes font face à une disqualification. L’architecture connecte les validateurs, les RPC, et d’autres systèmes à la périphérie du réseau à un noyau sous-jacent connecté à des points d’échange DoubleZero, permettant une connectivité métropolitaine efficace similaire à celle des échanges Internet publics mais optimisée pour le trafic blockchain.

Avenir du protocole DoubleZero

La feuille de route de développement de DoubleZero va au-delà de la blockchain pour englober tout système distribué nécessitant une communication haute performance. Les applications du protocole s’étendent aux réseaux de distribution de contenu, aux jeux en ligne, à la formation de modèles de langage de grande taille et aux réseaux d’entreprise, abordant le défi fondamental que presque chaque application de calcul à haute performance sensible au temps est limitée par l’entrée et la sortie de flux de données plutôt que par la capacité de calcul.

Le projet vise à s’établir comme infrastructure fondamentale « N1 » sur laquelle des systèmes et des applications distribuées peuvent être construits, similaire à la manière dont l’internet sert aujourd’hui d’infrastructure fondamentale. À mesure que le réseau évolue, d’autres stratégies d’identification et d’authentification seront ajoutées pour soutenir les systèmes utilisateurs de divers écosystèmes au-delà de l’accent initial sur la blockchain.

Les opérations gouvernées par la communauté mûriront pour traiter les problèmes à l’échelle du réseau grâce à des processus rationalisés réunissant des contributeurs pour le diagnostic et la réparation, tandis que les utilisateurs maintiennent des capacités de secours à l’internet public pendant les perturbations. La feuille de route d’ouverture du protocole comprend la mise à disposition publique des dépôts, reconnaissant que de nombreux utilisateurs préfèrent compiler à partir du code source plutôt que d’utiliser des versions emballées.

Le développement à long terme se concentre sur l’expansion de la présence géographique, l’amélioration des capacités FPGA et le soutien de clients validateurs supplémentaires et de réseaux distribués. La nature sans autorisation du réseau et la gouvernance par smart contracts garantissent une croissance durable grâce à des incitations alignées entre contributeurs et utilisateurs, créant un système auto-améliorant qui devient plus précieux à mesure que l’adoption augmente.

DoubleZero vs infrastructure Internet traditionnelle

Concurrents d’infrastructure directe

DoubleZero fait face à la concurrence des fournisseurs d’infrastructure centralisée traditionnels, y compris les principales plateformes cloud (AWS, Google Cloud, Microsoft Azure) et les réseaux de distribution de contenu (Akamai, Cloudflare). Ces acteurs établissent généralement des baux à long terme auprès des fournisseurs de services réseau pour structurer leurs réseaux, offrant des performances stables pour les utilisateurs proches des bords du réseau mais souffrant des limitations de l’internet public pour les utilisateurs éloignés et générant un risque de contrepartie substantiel pour les applications dépendantes.

Le protocole concurrence également les fournisseurs d’infrastructure blockchain spécialisés et les fournisseurs de services réseau privés qui louent de la bande passante à des entreprises. Cependant, ces modèles commerciaux sont inflexibles, vendant de la bande passante en capacités fixes pour de longues durées à travers des négociations et des procédures d’intégration chronophages qui s’accordent mal aux besoins dynamiques des entreprises.

Les avantages concurrentiels de DoubleZero

Les principaux avantages de DoubleZero découlent de son modèle décentralisé et sans autorisation combiné à une conception optimisée pour la blockchain. Contrairement aux alternatives centralisées, le protocole élimine les points uniques de défaillance et le risque de contrepartie tout en fournissant une flexibilité pour ajuster la latence, le débit et la durée sans contrats verrouillés. Le réseau offre une tarification par paliers permettant aux utilisateurs de payer pour un accès prioritaire ou de base afin de maximiser l’efficacité, transmettant une valeur excédentaire aux fournisseurs.

Les avantages en matière de performance incluent une résistance substantielle aux attaques DDoS nécessitant « de nombreux téraoctets par seconde frappant simultanément des sites géographiquement distribués » plutôt que de cibler des validateurs individuels. L’optimisation du filtrage et du routage du protocole peut atteindre des niveaux de performance « autrement inaccessibles sans colocalisation centralisée des systèmes. » Les effets de réseau créent de la valeur où les contributions individuelles deviennent considérablement plus précieuses par association avec des liens voisins, semblable aux modèles d’alliance aérienne.

Analyse du positionnement sur le marché

Les solutions d’infrastructure traditionnelles excellent sur les marchés d’entreprise établis avec des schémas de trafic prévisibles et une planification de capacité à long terme. Cependant, elles peinent avec des charges de travail blockchain dynamiques nécessitant une capacité de surcroît, des filtrages spécialisés et une optimisation de latence ultra-faible. DoubleZero se positionne comme la solution optimale pour les systèmes distribués nécessitant un réseau flexible et haute performance sans compromis sur la centralisation.

L’éthique ouverte du protocole et son modèle de participation sans autorisation créent des fossés concurrentiels durables grâce aux effets de réseau et au développement piloté par la communauté, tandis que les fournisseurs traditionnels font face à des limitations de mise à l’échelle et à des risques de centralisation qui deviennent plus problématiques à mesure que l’adoption de la blockchain augmente.

Conclusion

Le protocole DoubleZero représente un développement significatif dans l’infrastructure blockchain, introduisant le premier cadre décentralisé au monde pour le réseau de systèmes distribués de haute performance. En résolvant les goulets d’étranglement critiques de communication qui ont limité l’évolutivité de la blockchain depuis l’inception de Bitcoin, DoubleZero permet aux systèmes distribués d’approcher leurs performances maximales théoriques grâce à un filtrage de bord basé sur FPGA innovant, à la gouvernance des smart contracts et à l’agrégation de liaisons de fibre sans autorisation.

L’architecture à deux anneaux du protocole, combinant le filtrage de l’anneau extérieur avec le routage optimisé de l’anneau intérieur, crée des améliorations de performance sans précédent pour les blockchains de couche 1, les nœuds RPC, les systèmes MEV et les solutions de couche 2. Contrairement aux fournisseurs traditionnels d’infrastructure qui créent des risques de centralisation et des contrats rigides, le modèle des effets de réseau de DoubleZero transforme les contributions individuelles en un réseau global unifié plus précieux que la somme de ses parties.

Au fur et à mesure que la technologie blockchain continue d’évoluer vers une adoption grand public, DoubleZero se positionne comme une infrastructure « N1 » essentielle permettant la prochaine génération d’applications distribuées. Avec sa fondation dans l’innovation guidée par l’abondance et son engagement à augmenter la bande passante tout en réduisant la latence, DoubleZero vise à fournir une infrastructure améliorée pour les systèmes distribués modernes nécessitant une performance sans compromis sans sacrifier les principes de décentralisation.