Czym jest HyperBFT i jak działa?

Czym jest HyperBFT?

HyperBFT to autorski protokół konsensusu Hyperliquid. Określa on, w jaki sposób walidatorzy wspólnie osiągają porozumienie co do kolejności, w jakiej przetwarzane są ważne transakcje i zlecenia, oraz które bloki są ostatecznie dodawane do blockchaina.

Jest to szczególnie ważne dla Hyperliquid, ponieważ platforma działa w oparciu o w pełni on-chain księgę zleceń. Na blockchainie przetwarzane są nie tylko zrealizowane transakcje, lecz także składanie i anulowanie zleceń, likwidacje oraz inne zmiany w środowisku handlowym. Wszystkie te działania muszą zostać przetworzone w prawidłowej kolejności i potwierdzone przez sieć.

HyperBFT zapewnia, że pojedynczy walidator nie może samodzielnie decydować o tym, co dzieje się na blockchainie. Walidatorzy weryfikują proponowane bloki i wspólnie dochodzą do porozumienia, zanim nowe informacje zostaną ostatecznie dodane. Dzięki temu sieć może działać poprawnie, gdy ograniczona część wagi głosu przestaje działać, popełnia błędy lub rozpowszechnia nieprawidłowe informacje, o ile kworum przekraczające dwie trzecie całkowitego stake’u nadal uczciwie uczestniczy w procesie.

Protokół opiera się na zasadach Byzantine Fault Tolerance. Oznacza to, że sieć jest zaprojektowana tak, aby pozostała niezawodna, nawet jeśli nie każdy walidator działa prawidłowo. HyperBFT jest ponadto silnie inspirowany HotStuff, protokołem BFT, który wykorzystuje tymczasowych liderów, rundy głosowania oraz dowody potwierdzające, że wystarczająca liczba walidatorów popiera propozycję.

Hyperliquid dostosował te zasady i zoptymalizował je pod kątem specyficznych wymagań platformy handlowej. W handlu on-chain zlecenia muszą być przetwarzane szybko, a jednocześnie wszyscy walidatorzy muszą pozostawać zgodni co do ich kolejności i wyniku. Dlatego HyperBFT koncentruje się na niskich opóźnieniach, szybkiej finalności oraz przetwarzaniu dużej liczby działań handlowych.

W ten sposób HyperBFT stanowi warstwę konsensusu Hyperliquid. Zapewnia, że HyperCore, w którym przetwarzana jest księga zleceń i rynki handlowe, oraz inne elementy sieci opierają się na tym samym współdzielonym i ostatecznym stanie blockchaina.

Najważniejsze informacje

• HyperBFT to autorski protokół konsensusu Hyperliquid.
• Opiera się na Byzantine Fault Tolerance i jest inspirowany HotStuff.
• HyperBFT zapewnia, że walidatorzy osiągają wystarczające porozumienie co do kolejności transakcji i zawartości nowych bloków.
• Protokół jest zoptymalizowany pod kątem niskich opóźnień i wysokiej przepustowości przetwarzania.
• Dzięki HyperBFT Hyperliquid może oferować w pełni on-chain księgę zleceń z szybką finalnością.

Jak działa HyperBFT?

HyperBFT stanowi warstwę konsensusu blockchaina Hyperliquid. Za każdym razem, gdy użytkownik składa zlecenie, anuluje je lub wykonuje transakcję, walidatorzy muszą uzgodnić nowy stan sieci. Dopiero potem zostaje on ostatecznie dodany do blockchaina.

Hyperliquid korzysta w tym celu z sieci Proof-of-Stake z aktywnym zestawem 24 walidatorów. Każdy może uruchomić węzeł, ale tylko 24 walidatorów z największą ilością delegowanego stake’u wchodzi w skład aktywnego zestawu walidatorów. To oni produkują bloki i uczestniczą w konsensusie HyperBFT.

Gdy użytkownik, na przykład, składa zlecenie z limitem, jest ono wysyłane do sieci Hyperliquid. Walidator, który w danej rundzie konsensusu może zaproponować blok, może uwzględnić zlecenie w nowym bloku. Pozostali aktywni walidatorzy weryfikują propozycję, a następnie nad nią głosują.

HyperBFT nie opiera się przy tym na jednym walidatorze. Blok staje się ostateczny dopiero wtedy, gdy ponad dwie trzecie całkowitej zastakowanej wagi głosu poprze tę samą propozycję. Dzięki temu niewielka grupa wadliwych lub złośliwych walidatorów nie może samodzielnie decydować, które transakcje lub zlecenia zostaną przetworzone.

Gdy tylko wystarczająca liczba walidatorów osiągnie porozumienie, blok natychmiast staje się ostateczny. Następnie aktualizowany jest nowy stan blockchaina, dzięki czemu wszyscy użytkownicy widzą tę samą księgę zleceń, te same transakcje i tę samą historię handlu. Ta finalność w jednym bloku (one-block finality) jest jednym z powodów, dla których Hyperliquid może przetwarzać zlecenia niemal natychmiast.

Przykład:

Załóżmy, że składasz zlecenie z limitem w sieci Hyperliquid, aby kupić 1 HYPE.

Zlecenie zostaje wysłane do sieci Hyperliquid i może następnie zostać uwzględnione w proponowanym bloku. Gdy kworum przekraczające dwie trzecie całkowitego stake’u poprze blok, blok staje się ostateczny, a księga zleceń zostaje zaktualizowana.

Dzięki temu każdy uczestnik opiera się na tym samym ostatecznym stanie księgi zleceń. Użytkownicy nie widzą więc różnych wersji otwartych zleceń i zrealizowanych transakcji.

Czym HyperBFT różni się od innych protokołów BFT?

HyperBFT nie jest całkowicie nowym protokołem konsensusu. Według Hyperliquid jest to wariant HotStuff, który został dodatkowo zoptymalizowany pod kątem specyficznych wymagań sieci Hyperliquid.

HotStuff to nowoczesny protokół Byzantine Fault Tolerance (BFT). BFT oznacza, że sieć może nadal osiągać porozumienie, gdy część walidatorów przestaje działać, popełnia błędy lub rozpowszechnia nieprawidłowe informacje. Celem jest to, aby uczciwi walidatorzy nadal stosowali tę samą kolejność transakcji i nie doprowadzili do ostatecznego zatwierdzenia dwóch sprzecznych wersji blockchaina.

HotStuff działa z tymczasowym liderem, który proponuje blok, po czym pozostali walidatorzy głosują nad propozycją. Gdy wystarczająca liczba walidatorów poprze to samo rozwiązanie, powstaje dowód szerokiego porozumienia i blok może ostatecznie zostać zatwierdzony. Protokół usprawnił starsze protokoły BFT przede wszystkim poprzez bardziej efektywną organizację komunikacji. HotStuff usprawnił starsze protokoły BFT przede wszystkim poprzez bardziej efektywną organizację komunikacji oraz zastępowanie wadliwego lidera. Protokół ma liniową złożoność komunikacyjną i jest optimistically responsive. Oznacza to, że niezawodny lider, gdy sieć jest wystarczająco stabilna, może osiągnąć konsensus w oparciu o rzeczywiste opóźnienie sieci, zamiast zawsze czekać na z góry ustalony maksymalny czas oczekiwania.

Hyperliquid wykorzystał te zasady jako podstawę dla HyperBFT. Dokładne zmiany techniczne nie zostały w pełni opisane publicznie, jednak Hyperliquid potwierdza, że zarówno algorytm konsensusu, jak i warstwa sieciowa zostały zoptymalizowane pod kątem jak najniższego end-to-end latency. Jest to czas między wysłaniem zlecenia a otrzymaniem potwierdzenia, że zostało ono ostatecznie przetworzone.

Ta optymalizacja jest ważna, ponieważ HyperBFT nie porządkuje wyłącznie zwykłych transakcji. Protokół musi także szybko i w jednej stałej kolejności przetwarzać zlecenia, anulowania, transakcje (trades) i likwidacje dla w pełni on-chain księgi zleceń Hyperliquid.Według Hyperliquid mediana end-to-end latency dla klienta znajdującego się geograficznie blisko walidatora wynosi około 0,2 sekundy. Opóźnienie na poziomie 99. percentyla wynosi w tych warunkach około 0,9 sekundy. Zgodnie z oficjalną dokumentacją HyperCore obsługuje obecnie około 200 000 zleceń na sekundę. Przy czym warstwa wykonawcza jest obecnie czynnikiem ograniczającym, a nie protokół konsensusu ani warstwa sieciowa.

Najważniejsza różnica polega więc na tym, że HotStuff jest ogólnym protokołem BFT, który może stanowić podstawę różnych systemów rozproszonych. HyperBFT to dostosowany wariant zaprojektowany specjalnie dla Hyperliquid Layer 1, z dodatkowym naciskiem na niskie opóźnienia, wysoką przepustowość oraz szybkie aktualizowanie w pełni on-chain księgi zleceń.

Dlaczego HyperBFT jest tak szybki?

HyperBFT został zaprojektowany od podstaw z myślą o aplikacjach handlowych wymagających dużej szybkości.

Według Hyperliquid zarówno algorytm konsensusu, jak i leżąca u jego podstaw warstwa sieciowa zostały zoptymalizowane tak, aby maksymalnie skrócić czas między wysłaniem zlecenia a jego ostatecznym przetworzeniem. Jest to nazywane end-to-end latency.

Dla użytkowników znajdujących się geograficznie blisko walidatora mediana end-to-end latency wynosi około 0,2 sekundy. Ponadto HyperCore obsługuje obecnie około 200 000 zleceń na sekundę. Według Hyperliquid sam protokół konsensusu został zaprojektowany tak, aby docelowo obsługiwać znacznie wyższe wartości, gdy warstwa wykonawcza zostanie dalej zoptymalizowana.

Te parametry sprawiają, że możliwe jest zbudowanie platformy handlowej porównywalnej pod względem szybkości z giełdami scentralizowanymi, przy jednoczesnym utrzymaniu księgi zleceń w pełni on-chain.

Jaką rolę odgrywa HyperBFT w Hyperliquid?

HyperBFT zabezpiecza cały Hyperliquid Layer 1.

Protokół konsensusu zapewnia, że HyperCore i HyperEVM korzystają z tego samego współdzielonego blockchaina. HyperCore przetwarza między innymi księgę zleceń, perpetual futures oraz rynki spot, natomiast HyperEVM zapewnia wsparcie dla smart contracts zgodnych z Ethereum. Oba te elementy opierają się na tej samej warstwie konsensusu.

Każde zlecenie, anulowanie, trade i likwidacja są ostatecznie potwierdzane przez HyperBFT, zanim staną się definitywną częścią blockchaina.

Jakie są zalety HyperBFT?

HyperBFT oferuje Hyperliquid kilka zalet:

• Niskie opóźnienia: Według Hyperliquid mediana end-to-end latency dla klienta znajdującego się geograficznie blisko walidatora wynosi około 0,2 sekundy. Dzięki temu zlecenia można szybko składać, modyfikować i przetwarzać. Rzeczywiste opóźnienie może być wyższe, w zależności od lokalizacji i warunków sieci.
• Szybkie i ostateczne przetwarzanie: Gdy blok zostanie potwierdzony przez HyperBFT, od razu staje się ostateczny. Użytkownicy nie muszą więc czekać na kilka kolejnych bloków, zanim zlecenie lub transakcja zostaną uznane za zakończone.
• Jedna współdzielona on-chain księga zleceń: Zlecenia, anulowania, transakcje (trades) i likwidacje są przetwarzane za pośrednictwem tego samego blockchaina. Dzięki temu wszyscy uczestnicy korzystają z tej samej ostatecznej wersji księgi zleceń, a aktywność handlowa może być transparentnie weryfikowana.
• Ochrona dzięki zastakowanemu HYPE: Walidatorzy muszą stakować HYPE, aby uczestniczyć w konsensusie. Dzięki temu mają finansową motywację do prawidłowego wykonywania swoich zadań. Walidatorzy, którzy łamią zasady, mogą ponosić konsekwencje finansowe, w zależności od reguł protokołu.
• Wysoka przepustowość: HyperBFT i warstwa sieciowa są dostrojone do przetwarzania dużej ilości aktywności handlowej. Dzięki temu Hyperliquid może obsługiwać wiele zleceń bez korzystania z off-chain księgi zleceń.
• Specjalne dostosowanie do handlu on-chain: HyperBFT zaprojektowano z myślą o procesach, które na platformie handlowej muszą być realizowane szybko i we właściwej kolejności, takich jak składanie i anulowanie zleceń, wykonywanie transakcji (trades) oraz przetwarzanie likwidacji.

Jakie są wady HyperBFT?

HyperBFT ma również pewne ograniczenia:

• Ograniczona publiczna dokumentacja techniczna: Hyperliquid opisuje kluczowe elementy HyperBFT, ale nie ujawnia szczegółowo wszystkich wewnętrznych faz głosowania i optymalizacji. Przez to zewnętrznym deweloperom i badaczom trudniej jest niezależnie zweryfikować pełne działanie protokołu.
• Zależność od uczciwej większości stake’u: HyperBFT pozostaje bezpieczny, o ile wystarczająca zastakowana waga głosu działa uczciwie. Gdy niewielka liczba podmiotów wspólnie kontroluje dużą część stake’u, zyskują one duży wpływ na konsensus i produkcję bloków.
• Sieć może tymczasowo się zatrzymać: Jeśli zbyt mało walidatorów aktywnie uczestniczy lub osiąga porozumienie, nie da się utworzyć wymaganego kworum. Wówczas nowe bloki i zmiany w księdze zleceń mogą przez pewien czas nie być ostatecznie przetwarzane.
• Stosunkowo ograniczony aktywny zestaw walidatorów: Mniejsza grupa aktywnych walidatorów umożliwia szybką komunikację i niskie opóźnienia, ale oznacza też, że konsensus jest rozłożony na mniejszą liczbę podmiotów. Może to zwiększać wrażliwość sieci na koncentrację wagi głosu lub jednoczesną awarię.
• Silne dopasowanie do Hyperliquid: HyperBFT jest specjalnie zoptymalizowany pod architekturę i aktywność handlową Hyperliquid. Z tego względu protokół jest mniej szeroko przetestowany jako ogólny protokół konsensusu dla innych typów blockchainów i zastosowań.

Podsumowanie

HyperBFT stanowi techniczną podstawę blockchaina Hyperliquid. Protokół konsensusu zapewnia, że kworum walidatorów uzgadnia kolejność transakcji, zleceń i bloków. Dzięki temu sieć utrzymuje jedną spójną wersję blockchaina oraz księgi zleceń.

W przeciwieństwie do ogólnych protokołów BFT HyperBFT został opracowany specjalnie z myślą o wymaganiach w pełni on-chain platformy handlowej. Łącząc zasady Byzantine Fault Tolerance z architekturą inspirowaną HotStuff oraz zoptymalizowaną warstwą sieciową, Hyperliquid może oferować bardzo niskie opóźnienia, wysoką przepustowość i szybką finalność.

Dzięki temu HyperBFT jest ważnym elementem technologii stojącej za Hyperliquid i umożliwia szybkie, transparentne oraz w pełni on-chain doświadczenie handlowe, z którego platforma jest znana.