No cenário de blockchain em rápida evolução de hoje, o desempenho da rede se tornou o gargalo crítico que limita a escalabilidade e a eficiência dos sistemas distribuídos. O Protocolo DoubleZero é uma solução de infraestrutura descentralizada, oferecendo uma estrutura descentralizada para criar redes permissionless de alto desempenho, otimizadas especificamente para blockchain e sistemas distribuídos.
Este guia abrangente explora como o DoubleZero aborda os desafios da infraestrutura de rede por meio de sua arquitetura inovadora de dois anéis, filtração de borda baseada em FPGA e governança de contrato inteligente, permitindo melhorias em largura de banda e latência para validadores, operadores de RPC e desenvolvedores de blockchain em todo o mundo.
Principais Conclusões
- Inovação do Protocolo DoubleZero: Cria uma rede mesh descentralizada transformando links de fibra óptica subutilizados em uma infraestrutura de alto desempenho com tecnologia de filtração de borda baseada em FPGA.
- Otimização de Desempenho: Reduz a latência, elimina jitter e filtra spam na borda da rede antes que o tráfego chegue aos validadores de blockchain, permitindo melhorias significativas de desempenho em relação à internet pública.
- Suporte a Aplicações Ampla: Blockchains de Camada 1, nós de RPC, sistemas MEV e cadeias de Camada 2 podem aproveitar o protocolo para superar gargalos de comunicação e alcançar maior throughput.
- Arquitetura Inovadora: O sistema de dois anéis separa a filtração de tráfego da construção de consenso, permitindo compartilhamento cooperativo de infraestrutura enquanto mantém a operação descentralizada por meio da governança de contratos inteligentes.
- Participação Permissionless: Contribuintes podem monetizar a capacidade de rede sobrante enquanto os usuários acessam roteamento otimizado sem contratos de longo prazo ou dependências centralizadas.
- Diferenciação de Mercado: Aborda limitações fundamentais de comunicação em blockchain que a infraestrutura da internet tradicional e soluções centralizadas não conseguem resolver efetivamente.
Table of Contents
O que é o Protocolo DoubleZero?
DoubleZero O protocolo é uma estrutura descentralizada para criar e gerenciar redes permissionless de alto desempenho, especificamente otimizadas para sistemas distribuídos como blockchain. Na sua essência, o DoubleZero transforma links de fibra privada subutilizados em uma rede mesh global dinâmica e expansiva que filtra e serve tráfego através de rotas de baixa latência e alta largura de banda. O protocolo permite que sistemas distribuídos enviem e recebam informações de forma eficiente, combinando links de fibra contribuídos individualmente em uma rede sincronizada que filtra spam, aumenta a largura de banda, reduz a latência e remove jitter da comunicação.
A rede DoubleZero opera por meio de um controlador permissionless que reside em um público blockchain, atraindo novas contribuições com incentivos enquanto gerencia a configuração da rede e o roteamento em resposta a picos de demanda, interrupções e outras perturbações. Essa camada de infraestrutura de rede libera sistemas como blockchains de Camada 1 de gargalos de comunicação, permitindo que se aproximem do máximo desempenho que a física permite. Em essência, o DoubleZero cria “uma nova internet otimizada para sistemas distribuídos.”
Ao contrário das soluções de rede tradicionais que dependem de infraestrutura centralizada ou das limitações da internet pública, o DoubleZero aproveita os mesmos efeitos de rede que tornaram a internet valiosa enquanto fornece conectividade dedicada e de alto desempenho especificamente projetada para as necessidades únicas de validadores de blockchain, nós de RPC e outros participantes de sistemas distribuídos.
Quais Problemas o Protocolo DoubleZero Resolve?
1. O Gargalo Fundamental da Comunicação em Blockchain
O ritmo atual de melhoria na largura de banda e latência dos sistemas descentralizados não consegue acompanhar as necessidades de desenvolvedores e usuários. Embora melhorias substanciais tenham sido feitas nas capacidades de computação dos validadores individuais, esses sistemas estão cada vez mais limitados por limitações de largura de banda e latência variável na comunicação entre validadores, em vez de capacidades de computação dentro dos validadores. A camada de rede física que os blockchains usam não mudou desde a ascensão do Bitcoin, criando uma limitação fundamental na escalabilidade e descentralização.
2. Ineficiência de Recursos dos Validadores
No paradigma atual do blockchain, cada validador enfrenta um jorro de transações recebidas, incluindo spam e duplicadas, forçando-os a provisionar recursos substanciais para operações de deduplicação, filtração e verificação de assinaturas. Isso cria um modelo ineficiente onde cada validador deve lidar individualmente com as mesmas tarefas de pré-processamento, levando a um consumo redundante de recursos em toda a rede. O consenso é alcançado lentamente à medida que os validadores propõem blocos e votam por caminhos de internet pública propensos a jitter alto e roteamento inconsistente.
3. Soluções de Desempenho Limitado
As soluções existentes vêm com desvantagens significativas. Mempools adicionam latência e transmitem intenções de transação antes da inclusão. Soluções de qualidade de serviço excluem entidades sem participação suficiente e adicionam latência de proxy. A escalabilidade de hardware inibe a diversidade de validadores e não aborda o desempenho agregado da rede. Essas abordagens falham em fornecer uma solução abrangente para os desafios subjacentes da infraestrutura de comunicação.
4. Limitações da Internet Pública
Sistemas distribuídos que necessitam de comunicação de alto desempenho e sensível ao tempo são forçados a operar pela internet pública, onde seu tráfego é misturado indiscriminadamente com tráfego não sensível ao tempo. Isso cria latência, jitter e limitações de largura de banda imprevisíveis que restringem fundamentalmente o teto de desempenho mesmo das implementações de blockchain mais otimizadas.
A História por Trás do Protocolo DoubleZero
O Protocolo DoubleZero foi fundado por Austin Federa, Andrew McConnell e Mateo Ward, com contribuições significativas de Dr. Nihar Shah, Chris Remus, Malbec Labs, Dr. Kevin Bowers e a equipe Firedancer. O projeto surgiu de uma percepção fundamental: e se os operadores de nós não fossem exclusivamente responsáveis pela ingestão e egressão de dados? Os fundadores propuseram que, ao desacoplar a filtração e verificação da inclusão de transações, produção de blocos e execução, poderiam criar um fluxo paralelo e protegido de transações que permite aos operadores de nós otimizar suas operações de rede.
A crença central que impulsiona o DoubleZero é que a abundância gera inovação. Cada mudança de função na disponibilidade de largura de banda ou redução correspondente na latência abre completamente novos tipos de aplicações e usos para sistemas distribuídos. A partir deste primeiro princípio, o DoubleZero estabeleceu uma estrela do norte de aumentar largura de banda e reduzir latência para sistemas distribuídos em todo o mundo para apoiar um futuro mais justo e aberto para o software.
O projeto representa o primeiro de seu tipo como um “N1” – uma camada base de infraestrutura física neutra e performática sobre a qual sistemas e aplicações distribuídos podem ser construídos. Atualmente, o Jump Trading serve como o principal contribuinte durante a fase de testnet, com a rede mantendo presença física em áreas metropolitanas importantes, incluindo Cingapura, Tóquio, Los Angeles, Nova York, Londres, Frankfurt e Amsterdã.
Principais Características do Protocolo DoubleZero
1. Arquitetura Inovadora de Rede em Dois Anéis
O DoubleZero emprega uma arquitetura conceitual revolucionária de dois anéis: um anel de entrada/saída externo e um anel de fluxo de dados interno. O anel externo interage com a internet pública, utilizando hardware de alto desempenho, como FPGAs, para mitigar ataques de negação de serviço distribuído, verificar assinaturas e filtrar transações duplicadas. O anel interno permite a construção de consenso com tráfego filtrado por meio de linhas dedicadas de largura de banda otimizadas, criando um serviço de informação escalável e permissionless.
2. Filtração de Borda Baseada em FPGA
O protocolo implementa hardware especializado em pontos de entrada fundamentais que pode lidar com ordens de magnitude mais tráfego do que processadores x86 tradicionais. Esses dispositivos FPGA realizam tarefas específicas, incluindo remoção de spam, deduplicação de conjuntos de transações e verificação de assinaturas por meio de software de código aberto que garante tratamento justo de transações recebidas. Essa filtração de borda ocorre antes que o tráfego alcance validadores individuais, reduzindo drasticamente seus requisitos de recursos.
3. Governança de Contratos Inteligentes Permissionless
O DoubleZero se organiza por meio de dados verificados armazenados em contratos inteligentes onchain, criando uma experiência transparente e permissionless tanto para contribuintes quanto para usuários. O plano de controle distribuído utiliza essas informações para alcançar consenso sobre decisões de roteamento e priorização, determinando automaticamente a configuração e o preço ideais da rede com base nas dinâmicas de demanda e oferta em tempo real.
4. Infraestrutura de Fibra Óptica e Efeitos de Rede
O protocolo aproveita uma capacidade substancial de sobra no mercado de fibra, onde links modernos podem suportar centenas de terabits por segundo, e uma quantidade significativa de “fibra escura” permanece não utilizada. Os contribuintes da rede provisionam conexões próprias ou alugadas, comprometendo-se com acordos de nível de serviço que estabelecem características de link, incluindo locais de extremidade, largura de banda, latência e tamanho de MTU. A natureza federada cria efeitos de rede onde contribuições individuais se tornam mais valiosas como parte do todo integrado.
5. Multicast e Otimização Avançada de Tráfego
O suporte ao tráfego multicast no anel interno permite a propagação eficiente de blocos, transições de estado e shreds pela rede. Funções de valor agregado, como a propagação de blocos, se beneficiam do domínio único da rede sob controle de protocolo comum, otimizando o fluxo de tráfego além do que é possível pela internet pública.
Casos de Uso do Protocolo DoubleZero
1. Otimização de Blockchain de Camada 1
Blockchains de Camada 1 representam o caso de uso mais forte para o DoubleZero, abordando o desafio fundamental onde validadores enfrentam jorros de transações cheias de spam enquanto alcançam consenso por caminhos de internet pública propensos a jitter. O DoubleZero fornece hardware escalável executando código open-source para filtração, mitigando ataques DDoS, verificando assinaturas e removendo duplicados. Esse compartilhamento cooperativo de infraestrutura permite que o sistema agregue recursos compartilhados ao invés de exigir que cada validador provisiona individualmente, enquanto links de largura de banda dedicados garantem que os blocos sejam construídos, compartilhados e ratificados com latência e jitter mínimos.
2. Aprimoramento de Nós RPC
Nós de Chamada de Procedimento Remoto se beneficiam drasticamente das capacidades do DoubleZero em três desafios críticos. Primeiro, proteção contra picos de tráfego durante eventos comunitários, como airdrops ou minting de NFTs, juntamente com mitigação de ataques DDoS. Segundo, melhor entregabilidade de transações para líderes de blocos ou mempools, crucial para transações competitivas, sensíveis ao tempo e de alto valor, como arbitragens. Terceiro, sincronização de estado aprimorada por meio de conexões resilientes e de baixa latência garantindo que os RPCs mantenham visualizações de blockchain atualizadas para aplicações subsequentes.
3. Sistemas de Valor Maximal Extraível (MEV)
Sistemas MEV, sendo extremamente sensíveis à latência, se beneficiam das melhorias de desempenho do DoubleZero em duas dimensões. Aumentada visibilidade do estado da rede em tempo real permite uma ordenação de transações mais lucrativa e uma construção de blocos eficiente. Além disso, o encaminhamento mais rápido de propostas para validadores fornece mais tempo para algoritmos de otimização combinatória complexos encontrarem melhores ordenações de transações, traduzindo diretamente as melhorias de latência em maior lucratividade.
4. Aplicações de Camada 2 e Cross-Chain
Blockchains de Camada 2 que utilizam sequenciadores centralizados ou distribuídos podem aproveitar o DoubleZero para aplicações padrão, como filtração de transações recebidas e postagem de Camada 1 de baixa latência. Mais criticamente, o protocolo facilita a coordenação entre vários sequenciadores, prevenindo desperdício de computação enquanto suporta arquiteturas modulares com camadas de disponibilidade de dados. As conexões de alta largura de banda garantem que as camadas de disponibilidade de dados acompanhem os requisitos de desempenho da cadeia de Camada 2.
Como Funciona o Protocolo DoubleZero?
O DoubleZero opera através de um ecossistema coordenado de contribuintes, hardware especializado e governança de contratos inteligentes. Contribuintes de largura de banda da rede fornecem largura de banda dedicada entre data centers, operando dispositivos compatíveis com DoubleZero (DZDs) em cada extremidade com conectividade de internet. Esses contribuintes executam software DoubleZero fornecendo serviços que incluem multicast, pesquisa de usuários e filtração de borda. Separadamente, contribuintes de recursos computacionais realizam tarefas de manutenção e monitoramento, rastreando transações de usuários, calculando taxas, registrando resultados, administrando contratos inteligentes, retransmitindo atestações de blockchain e publicando dados de telemetria para métricas de desempenho transparentes.
O protocolo funciona através de componentes de software interconectados: o Daemon DoubleZero interage com pilhas de rede do host para gerenciar interfaces de túnel e roteamento; o serviço Activator monitora eventos de contrato que requerem alocações de IP e mudanças de estado; o Controlador serve como a interface de configuração para Agentes de Dispositivos; e o software do Agente aplica alterações de configuração aos dispositivos físicos com base em dados de contrato inteligente. Trocas DoubleZero (DZXs) servem como pontos de interconexão onde diferentes links de contribuintes se conectam em áreas metropolitanas importantes, permitindo uma conexão cruzada eficiente na rede mesh mais ampla.
Os contratos inteligentes definem a rede através de dados verificados onchain, criando uma operação transparente e permissionless. Os contribuintes se conectam estabelecendo acordos de nível de serviço, incluindo locais de extremidade, largura de banda, latência e especificações de MTU. O controlador distribuído identifica a configuração ideal da rede usando dados de contratos inteligentes, determinando preços apropriados para que os usuários paguem proporcionalmente ao seu impacto no sistema, enquanto os provedores ganham incentivos correspondentes à sua contribuição de valor.
Arquitetura da Rede DoubleZero
A arquitetura da rede DoubleZero consiste em dois componentes principais: dispositivos de rede em pontos de entrada/saída chave e largura de banda provisionada pela rede, formando uma rede mesh através de tecnologia de orquestração que agrega contribuições heterogêneas. Esse design aproveita as forças de redes privadas (padrões unificados, mas alcance limitado) e redes públicas (alcance expansivo, mas múltiplos padrões), combinando o melhor dos dois mundos.
Os dispositivos de rede servem a funções duplas: permitindo que links de dados contribuídos individualmente operem como uma rede coesa com priorização, e implementando filtração, verificação e proteção contra spam. No lançamento, a rede utiliza FPGAs comercialmente disponíveis que equilibram desempenho, velocidade e custo em aparelhos integrados que lidam tanto com filtração quanto com roteamento. Implementações individuais podem gerenciar deduplicação, filtração e verificação de assinaturas para múltiplos Gbps de dados recebidos enquanto gerenciam conectividade com validadores e dispositivos cliente subsequentes.
Links de fibra fornecem conexões globais de baixa latência e alta largura de banda através de contribuintes de rede que provisionam conexões próprias ou alugadas de provedores de serviços importantes. Os contribuintes se comprometem a acordos de nível de serviço estabelecendo características de link, incluindo locais de extremidade, largura de banda, latência e tamanho de MTU compatível. O monitoramento de desempenho garante que links compatíveis ganhem recompensas enquanto links não compatíveis enfrentam desqualificação. A arquitetura conecta validadores, RPCs e outros sistemas na borda da rede a uma base central conectada em pontos de Troca DoubleZero, permitindo conectividade metropolitana eficiente semelhante às trocas da internet pública, mas otimizadas para tráfego de blockchain.
Futuro do Protocolo DoubleZero
O roadmap de desenvolvimento do DoubleZero se estende além do blockchain para abranger qualquer sistema distribuído que requer comunicação de alto desempenho. As aplicações do protocolo abrangem redes de entrega de conteúdo, jogos online, treinamento de modelos de linguagem grande, e redes corporativas, abordando o desafio fundamental de que quase toda aplicação computacional sensível ao tempo e de alto desempenho é limitada pelo fluxo de dados de entrada e saída, em vez de capacidade computacional.
O projeto visa estabelecer-se como a infraestrutura fundacional “N1” sobre a qual sistemas e aplicações distribuídos podem ser construídos, de forma semelhante a como a internet serve como infraestrutura fundacional hoje. À medida que a rede evolui, estratégias adicionais de identificação e autenticação serão adicionadas para apoiar sistemas de usuários de ecossistemas diversos além do foco inicial de blockchain.
Operações governadas pela comunidade irão amadurecer para lidar com questões em toda a rede por meio de processos simplificados que reúnem contribuidores para diagnóstico e reparo, enquanto os usuários mantêm capacidades de fallback para internet pública durante interrupções. O roadmap de código aberto do protocolo inclui tornar repositórios publicamente disponíveis, reconhecendo que muitos usuários preferem compilar a partir do código-fonte em vez de usar versões empacotadas.
O desenvolvimento de longo prazo se concentra em expandir a presença geográfica, aprimorar capacidades de FPGA e apoiar clientes validadores adicionais e redes distribuídas. A natureza permissionless da rede e a governança de contratos inteligentes garantem um crescimento sustentável através de incentivos alinhados entre contribuidores e usuários, criando um sistema autoaprimorado que se torna mais valioso à medida que a adoção aumenta.
DoubleZero vs Infraestrutura da Internet Tradicional
Concorrentes Diretos de Infraestrutura
O DoubleZero enfrenta concorrência de provedores de infraestrutura centralizada tradicionais, incluindo grandes plataformas de nuvem (AWS, Google Cloud, Microsoft Azure) e redes de entrega de conteúdo (Akamai, Cloudflare). Esses incumbentes normalmente estabelecem contratos de longo prazo com provedores de serviços de rede para estruturar suas redes, oferecendo desempenho estável para usuários próximos às bordas da rede, mas sofrendo com as limitações da internet pública para usuários distantes e gerando substancial risco de contraparte para aplicações dependentes.
O protocolo também compete com provedores especializados de infraestrutura blockchain e provedores de serviços de rede privada que alugam largura de banda para empresas. No entanto, esses modelos de negócios são inflexíveis, vendendo largura de banda em capacidades fixas por longos períodos por meio de processos de negociação e integração demorados que se encaixam mal nas necessidades dinâmicas das empresas.
Vantagens Competitivas do DoubleZero
As principais vantagens do DoubleZero decorrem de seu modelo descentralizado e permissionless combinado com design otimizado para blockchain. Ao contrário das alternativas centralizadas, o protocolo elimina pontos únicos de falha e risco de contraparte enquanto fornece flexibilidade para ajustar latência, throughput e duração sem contratos obrigatórios. A rede oferece preços em camadas permitindo que os usuários paguem por acesso prioritário ou básico para maximizar a eficiência, repassando o valor excedente de volta aos provedores.
As vantagens de desempenho incluem resistência substancial a ataques DDoS que requerem “muitos terabits por segundo atingindo sites distribuídos geograficamente simultaneamente” em vez de mirar validadores individuais. A filtração e otimização de roteamento do protocolo podem alcançar níveis de desempenho “de outra forma inatingíveis sem co-localização centralizada de sistemas.” Efeitos de rede criam valor onde contribuições individuais se tornam substancialmente mais valiosas através da associação com links vizinhos, semelhante a modelos de alianças aéreas.
Análise de Posicionamento de Mercado
Soluções de infraestrutura tradicionais se destacam em mercados empresariais estabelecidos com padrões de tráfego previsíveis e planejamento de capacidade de longo prazo. No entanto, elas lutam com cargas de trabalho dinâmicas de blockchain que requerem capacidade de explosão, filtragem especializada e otimização de latência ultra-baixa. O DoubleZero se posiciona como a solução ideal para sistemas distribuídos que exigem redes flexíveis e de alto desempenho sem compromissos de centralização.
A ética aberta do protocolo e o modelo de participação permissionless criam fossos competitivos sustentáveis através de efeitos de rede e desenvolvimento orientado pela comunidade, enquanto provedores tradicionais enfrentam limitações de escalabilidade e riscos de centralização que se tornam mais problemáticos à medida que a adoção de blockchain aumenta.
Conclusão
O Protocolo DoubleZero representa um desenvolvimento significativo na infraestrutura de blockchain, introduzindo a primeira estrutura descentralizada do mundo para redes de sistema distribuído de alto desempenho. Ao resolver os gargalos críticos de comunicação que limitaram a escalabilidade do blockchain desde a criação do Bitcoin, o DoubleZero permite que sistemas distribuídos se aproximem de seus máximos teóricos de desempenho através de filtração de borda baseada em FPGA inovadora, governança de contratos inteligentes e agregação de links de fibra permissionless.
A arquitetura de dois anéis do protocolo, combinando filtração do anel externo com roteamento otimizado do anel interno, cria melhorias de desempenho sem precedentes para blockchains de Camada 1, nós de RPC, sistemas MEV e soluções de Camada 2. Ao contrário dos provedores de infraestrutura tradicionais que criam riscos de centralização e contratos inflexíveis, o modelo de efeitos de rede do DoubleZero transforma contribuições individuais em uma rede global unificada que é mais valiosa do que a soma de suas partes.
À medida que a tecnologia blockchain continua a evoluir em direção à adoção mainstream, o DoubleZero se posiciona como infraestrutura essencial “N1” permitindo a próxima geração de aplicações distribuídas. Com sua base na inovação impulsionada pela abundância e compromisso de aumentar a largura de banda enquanto reduz a latência, o DoubleZero visa fornecer infraestrutura melhorada para sistemas distribuídos para sistemas modernos distribuídos que requerem desempenho intransigente sem sacrificar princípios de descentralização.
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