Whitepaper: Die Gorilla Blockchain-Lösung

I. Einleitung

Blockchain-Evolution & Aktuelle Herausforderungen Die Blockchain-Technologie hat dezentrale Anwendungen (dApps), dezentrale Finanzen (DeFi) und digitale Vermögenswerte revolutioniert, indem sie dezentrale, transparente und unveränderliche Systeme bietet. Dennoch hindern die grundlegenden Herausforderungen der Skalierbarkeit, Latenz und Energieverbrauch die Leistung und die breitere Akzeptanz von Blockchain-Netzwerken.

Während viele aktuelle Blockchain-Netzwerke wie Bitcoin (PoW) und Ethereum (PoS) Fortschritte bei der Erreichung von Dezentralisierung und Sicherheit gemacht haben, leiden sie weiterhin unter begrenztem Durchsatz, langen Transaktionsbestätigungszeiten und hohem Energieverbrauch. Zudem kämpfen sie mit der Aufrechterhaltung der Dezentralisierung, wenn das Netzwerk skaliert.

Identifizierung der Herausforderungen

Um ein wirklich skalierbares Blockchain-System zu entwickeln, adressiert Gorilla die folgenden zentralen Herausforderungen:

• Dezentralisierung – Sicherstellung eines vertrauenslosen Systems ohne Einzelpunkte des Scheiterns.

• Sicherheit – Implementierung kryptografischer Sicherheitsmaßnahmen zur Verhinderung von Angriffen.

• Skalierbarkeit – Ermöglichung eines Hochdurchsatzsystems, das mit zentralisierten Lösungen konkurrieren kann.

• Effizienz – Reduzierung des Rechenaufwands und des Energieverbrauchs.

• Datenstorage & Synchronisation – Sicherstellung einer nahtlosen Datenverbreitung über Nodes hinweg.

• Cross-Chain Interoperabilität – Ermöglichung dezentraler Anwendungen (dApps) über Netzwerke hinweg.

Gorillas Vision

Gorilla ist darauf ausgerichtet, diese Herausforderungen mit hochmodernen Innovationen wie Adaptive State Sharding, Secure Proof of Stake (SPoS), Threshold Cryptography und der Integration von Hochfrequenzhandel (HFT) zu adressieren. Diese Fortschritte zielen darauf ab, die notwendige Skalierbarkeit, Dezentralisierung und Sicherheit bereitzustellen, um mit zentralisierten Systemen zu konkurrieren und gleichzeitig die Leistung zu optimieren.

Wichtige Merkmale von Gorilla:

1. Skalierbarkeit der Spitzenklasse durch Adaptive State Sharding.
2. Optimierte Transaktionsfinalisierung mit Secure Proof of Stake (SPoS).
3. Energieeffiziente und sichere Konsensmechanismen mit Threshold Cryptography.
4. Echtzeit-Arbitrage und Integration von Hochfrequenzhandel (HFT).

II. Gorilla Blockchain-Architektur

Gorilla Netzwerkübersicht

Die Gorilla Blockchain-Architektur ist darauf ausgelegt, die Skalierbarkeits- und Latenzprobleme traditioneller Blockchains durch den Einsatz von Sharding, Integration von Hochfrequenzhandel und adaptiven Konsensmechanismen zu überwinden.

Diagramm 1: Gorilla Blockchain Netzwerk Architektur

Diese Architektur umfasst Benutzer, die Transaktionen initiieren, Validatoren, die die Transaktionen authentifizieren und am Konsens teilnehmen, und mehrere Shards, die parallele Transaktionen über Partitionen hinweg verarbeiten. Der Epoch-Rotationsmechanismus sorgt für eine faire Validator-Auswahl und verhindert Zentralisierung.

III. Konsensmechanismus: Secure Proof of Stake (SPoS)

SPoS Überblick

Gorillas Secure Proof of Stake (SPoS) verbessert das traditionelle Proof of Stake (PoS), indem es einen gewichteten Validator-Auswahlprozess einführt und Threshold Cryptography für Byzantinische Fehlertoleranz (BFT) nutzt.

Wichtige technische Verbesserungen:

1. Latenzreduktion:
   Gorilla SPoS ermöglicht eine Finalisierungszeit von 70 ms, was die Transaktionsbestätigung im Vergleich zu Proof of Work (PoW) und PoS-Netzwerken (z. B. Bitcoin, Ethereum 1.0) drastisch reduziert.

2. Validator-Auswahl:

   Validatoren werden basierend auf der Höhe des Stakes und den Leistungsmetriken ausgewählt, die dynamisch angepasst werden, um Fairness zu gewährleisten.

   Beispielberechnung:

   • Validator A Stake: 1000 Token, Performance Score: 90%
   • Validator B Stake: 2000 Token, Performance Score: 85%

   Der gewichtete Auswahlmechanismus weist Validator B aufgrund des höheren Stakes eine größere Chance zu, ausgewählt zu werden.

   Formel:

   Validator Selection Probability = (Validator Stake × Performance Score) / Gesamter Stake & Leistung

3. Threshold Cryptography:
   BLS Signaturen (Boneh-Lynn-Shacham) werden verwendet, um Signaturen zu aggregieren und den Konsens aufrechtzuerhalten, wobei die Rechenlast verringert wird, was die Skalierbarkeit erheblich verbessert.

IV. Adaptive State Sharding für Skalierbarkeit

Überblick über State Sharding

State Sharding ermöglicht parallele Verarbeitung, indem das Blockchain-Netzwerk in mehrere Shards unterteilt wird, die jeweils eine Teilmenge der Transaktionen bearbeiten. Dies beseitigt den Engpass, der bei Single-Chain-Blockchains zu beobachten ist, und gewährleistet eine lineare Skalierbarkeit.

Dynamischer Sharding-Mechanismus:

1. Adaptive Partitionierung:
   Das Netzwerk passt die Anzahl der Shards dynamisch basierend auf der realen Transaktionslast an. Wenn die Nachfrage steigt, werden neue Shards erstellt, um sicherzustellen, dass das Netzwerk effizient skaliert.
3. Epoch-basierte Umverteilung:
   Validatoren werden in vordefinierten Epochen über die Shards rotiert, um Zentralisierung zu verhindern und die Sicherheit zu erhöhen.

Diagramm 2: Transaktionen pro Sekunde (TPS) vs. Shard-Anzahl

Diagramm 3: Sharding-Architektur

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Jeder Shard bearbeitet einen Bruchteil der Transaktionslast, wodurch die Effizienz verbessert wird. Wenn die Transaktionslast zunimmt, werden neue Shards dynamisch hinzugefügt, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten.

V. Arbitrage Trading & Hochfrequenzhandel (HFT)

HFT-Integration

Hochfrequenzhandel (HFT) erfordert extrem niedrige Latenz und hohe Durchsatzraten. Die Blockchain von Gorilla, mit Konsenszeiten im Sub-Millisekunden-Bereich, ist ideal für die Integration von automatisierten Handelsalgorithmen und Arbitrage-Strategien.

Technische Details der HFT-Ausführung:

1. Automatisierte Arbitrage:
   Smart Contracts werden eingesetzt, um Preisineffizienzen über dezentrale Börsen (DEXs) automatisch zu erkennen.
3. Niedrig-Latenz-Ausführung:
   Die Ausführung in Sub-Millisekunden ermöglicht es, Arbitrage-Möglichkeiten in Echtzeit ohne Verzögerung zu nutzen.

Diagramm 4: HFT-Ausführungsprozess

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Diagramm 5: Preisabweichung bei Cross-Exchange Arbitrage

Das Diagramm zeigt, wie Preisabweichungen zwischen den Börsen erfasst und ausgenutzt werden können, indem Gorilla’s Smart Contracts verwendet werden.

VI. Arbitrage-Umgebung

Arbitrage Trading mit Smart Contracts bedeutet, die Fähigkeiten von Blockchain-basierten Smart Contracts zu nutzen, um Arbitrage-Strategien in dezentralen Finanzsystemen (DeFi) zu automatisieren und auszuführen. Smart Contracts sind selbstvollziehende Verträge, deren Bedingungen direkt in Code geschrieben sind. Sie laufen auf Blockchain-Netzwerken und setzen automatisch die Regeln und Bedingungen des Vertrags durch.

So funktioniert Arbitrage Trading mit Smart Contracts typischerweise im DeFi-Kontext:

• Engagement mit dem etablierten Netzwerk:

  Engagement mit einem etablierten Netzwerk zur Beschaffung von Smart Contracts für Arbitrage Trading im DeFi-Bereich umfasst mehrere Schritte:

  1. Forschung und Networking
     Entwickler beginnen damit, innerhalb der DeFi-Community zu recherchieren und sich zu vernetzen, um seriöse Personen, Teams oder Organisationen zu finden, die sich auf die Entwicklung von Smart Contracts für den Arbitragehandel spezialisiert haben. Dies könnte die Teilnahme an Blockchain-Konferenzen, den Beitritt zu Online-Foren und -Communities und die Vernetzung mit erfahrenen Fachleuten im DeFi-Bereich beinhalten./li>
  2. Due Diligence:
     Bevor Sie mit einer Partei zusammenarbeiten, um Smart Contracts zu erhalten, ist es wichtig, deren Glaubwürdigkeit, Erfolgsbilanz, Fachwissen und Ruf innerhalb des DeFi-Ökosystems zu prüfen. Dies kann die Überprüfung früherer Projekte, die Untersuchung von Code-Repositories und die Einholung von Referenzen oder Erfahrungsberichten früherer Kunden beinhalten.
  3. Engagement und Zusammenarbeit:
     Sobald ein geeigneter Partner oder ein Entwicklungsteam gefunden ist, nehmen die Händler Gespräche auf, um ihre spezifischen Anforderungen, Ziele und Erwartungen an die Smart Contracts zu umreißen. Dies könnte die Definition der Arbitragestrategien, die Festlegung von Parametern und Bedingungen sowie die Erörterung technischer Aspekte wie Sicherheit, Skalierbarkeit und Interoperabilität mit bestehenden DeFi-Protokollen umfassen./li>
  4. Vertragsverhandlungen:
     Das Netz und die Entwickler verhandeln die Vertragsbedingungen, einschließlich der Preisgestaltung, der Zahlungsbedingungen, der Lieferfristen, der Unterstützungsdienste und aller anderen relevanten Vereinbarungen.
  5. Entwicklung und Überprüfung des Vertrags:
     Das Entwicklungsteam erstellt, testet und implementiert die Smart Contracts gemäß den vereinbarten Spezifikationen. Die Entwickler haben die Möglichkeit, den Entwicklungsfortschritt zu überprüfen und Feedback zu geben, Code-Audits durchzuführen und die Funktionalität und Sicherheit der Smart Contracts zu verifizieren, bevor sie fertiggestellt werden.
  6. Bereitstellung und Integration:
     Sobald die Smart Contracts fertiggestellt und gründlich geprüft sind, werden sie auf dem entsprechenden Blockchain-Netzwerk oder der Plattform bereitgestellt. Die Agenten arbeiten eng mit dem Entwicklungsteam zusammen, um die Smart Contracts in ihre Arbitrage-Infrastruktur zu integrieren, eine Verbindung zu den relevanten DeFi-Protokollen herzustellen und die nahtlose Durchführung von Arbitrage-Sitzungen mit den Kunden zu gewährleisten, die für die Geschäfte vorgebucht sind.
  7. Laufende Unterstützung und Optimierung:
     Nach der Einführung benötigen die Händler möglicherweise fortlaufende Unterstützung, Wartung und Optimierungsdienste, die Aktualisierungen oder Erweiterungen zur Anpassung an sich ändernde Marktbedingungen beinhalten.

Durch das Befolgen dieser Schritte und die Zusammenarbeit mit etablierten Netzwerken in der DeFi-Community können Entwickler hochwertige Smart Contracts für den Arbitragehandel erhalten, die ihren Zielen entsprechen und ihnen helfen, neue Chancen zu nutzen.

VII. Sicherheitsmechanismen: Sybil-Widerstand & Byzantinische Fehlertoleranz

Sybil-Widerstand mit SPoS

Gorillas Secure Proof of Stake (SPoS) verhindert Sybil-Angriffe, indem Validatoren basierend auf Stake-Größe und Leistungsmetriken zufällig ausgewählt werden. Validatoren mit höherem Stake und besserer Leistung haben eine höhere Wahrscheinlichkeit, für den Konsens ausgewählt zu werden, wodurch es böswilligen Akteuren erschwert wird, das Netzwerk mit falschen Validatoren zu überfluten.

Diagramm 6: Verteilung der Validator-Gewichte

Dieses Diagramm zeigt, wie Validatoren mit höheren Stakes eher ausgewählt werden, was Sybil-Angriffe erheblich erschwert.

VIII. Epoch-basierte Knotenrotation & Zufallsgenerierung

Epoch-Übergänge für Sicherheit & Fairness:

Jede Epoche stellt einen festgelegten Zeitraum dar, in dem die Shard-Konfiguration und die Validator-Zuweisungen stabil bleiben. Die Knotenrotation sorgt für Fairness und verhindert Kollusion oder Zentralisierung.

Diagramm 7: Epoch-Rotation und Validator-Umverteilung

1. Epoche 1: Validatoren werden spezifischen Shards zugewiesen.
2. Epoche 2: Validatoren werden über verschiedene Shards basierend auf einem Zufallsfaktor neu verteilt.
3. Epoche 3: Wiederholung mit neuen Zuweisungen.

Diagramm 8: Validator-Verteilung über Epochen

IX. Sicherheitsmechanismen: Sybil-Widerstand und Byzantinische Fehlertoleranz

Sybil-Widerstand mit SPoS:

Gorillas Secure Proof of Stake (SPoS) verhindert Sybil-Angriffe, indem Validatoren basierend auf ihrer Stake-Größe und Leistungsmetriken zufällig ausgewählt werden.

Diagramm 6: Verteilung der Validator-Gewichte

Dieses Diagramm zeigt, wie Validatoren mit höheren Stakes eher ausgewählt werden, was Sybil-Angriffe verhindert.

X. Epoch-basierte Knotenrotation und Zufallsgenerierung

Das Protokoll verwendet einen epoch-basierten Knotenrotationsmechanismus, um Kollusionen zu verhindern. Jede Epoche hat eine feste Dauer (z. B. 7 Tage), während der die Shard-Konfigurationen stabil bleiben./p>

Wichtige Schritte der Epoche-Übergänge:

1. Knoten-Zuweisung – Neue Knoten bleiben im Wartestatus bis zur nächsten Epoche.
2. Shard-Neuverteilung – Weniger als die Hälfte der Knoten wird pro Epoche umverteilt.
3. Adaptive Skalierung – Die Anzahl der Shards wird dynamisch an die Netzwerknachfrage angepasst.
4. Aktualisierung der Validator-Berechtigung – Neu hinzugefügte Knoten werden gleichmäßig auf die Shards verteilt.

Redundanz und Leistungsoptimierung

Geschwister-Shards halten redundante Kopien des Blockchain-Zustands, sodass bei einem Rückgang der Knotenbeteiligung nahtlose Zusammenführungen möglich sind. Dies gewährleistet die Netzwerklivezeit und verhindert Engpässe.

Leistungsbenchmarking

Simulationen zeigen, dass das Protokoll mit der Anzahl der teilnehmenden Knoten linear skalierbar ist.

Durchsatz (TPS)

XI. Fazit: Auf dem Weg zu Dezentralisierung & Skalierbarkeit

Zukünftiger Fahrplan:

• 2025: KI-Optimierungen für Transaktionsrouting.
• 2026: Integration von Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs) für verbesserte Privatsphäre.
• 2027: Cross-Chain-Interoperabilität über IBC (Inter-Blockchain Communication).