由於區塊驗證需要來自多個驗證者的聚合簽名, 因此需要多重簽名方案。這樣，該網路將使用Boneh-lynn-shacham (BLS) 多重簽名方案進行區塊簽名和驗證。
核心和執行層
在區塊鏈中, 區塊、交易和帳戶都以資料的形式存在;所有這些資料都集中在區塊鏈的核心中。網路核心中的資料模型可以實現臨時或永久儲存。
交易和地址以資料的形式存在; 透過將資料模型與接入點分離, 核心先緩衝(Buffer)交易, 然後才能將它們打包進區塊。
這一層的執行方面是確保一旦資料輸入得到驗證, 區塊鏈就會寫入交易。執行層處理交易, 然後將它們打包進區塊;然後在所有節點上維護執行的交易和區塊, 以確保一致性。因此, 執行層還在所有分片上並行維持節點同步;分片之間的同步是在元鏈(Metachain)上完成的。
通訊層
該網路是去中心化的協議, 因此節點之間的有效通訊至關重要。通訊層的目的是用於訊息傳遞和廣播, 也是用於通訊的通道。
出於安全目的, 網路從各種分片中隨機重組節點。此外, 所有節點都必須在交易吞吐量上保持同步。網路必須能夠在分片的節點內和網路中的所有分片內中繼通訊, 通訊層可以實現這一點。使用分片內和跨分片通訊通道還可確保網路正確處理複合交易。
簡單地說, 當核心層和執行層處理資料和傳輸時, 在其處理完成後，通訊層提供資料移動通道。
通訊層確保節點連線, 中繼網路內資料的來回傳輸, 為資訊請求的提供通道, 並處理在單個分片節點和跨網路中所有分片的區塊、交易和收據的廣播。通訊基於來自IPFS中經高度最佳化的libp2p。網路分片可確保通訊僅限於其在需要的地方使用。具體來說, 分片內通訊僅發生在感興趣的節點之間。這就實現鏈之間的互操作性, 而不會導致資料流瓶頸。
共識層
區塊鏈能夠透過維持共識, 作為安全和去中心化的網路運作。這是任何具有魯棒性的區塊鏈的基本屬性。在核心層和執行層處理了網路功能並將其中繼到分片後, 共識層充當一種這樣的機制, 它可以確保吞吐量僅驗證誠實資料。
網路的安全權益證明(SPOS)共識演算法基於實用拜占庭容錯(pBFT)。拜占庭錯誤是去中心化網路上的錯誤或不誠實的資料。顧名思義, pBFT 的存在是為了確保共識層能夠承受上述的錯誤。pBFT 共識假定網路中不超過1/3的節點是惡意的。因此, 在 Elrond 網路中, 只有當2/3 + 1個驗證者節點聚合簽名時, 區塊才能被驗證。
在SPOS 機制中, 每個分片都由驗證者組成, 驗證者的資格是透過權益確定的, 該權益在智慧合約中持有, 並有評級。較低的評級會降低驗證者被選中的概率。對於每個區塊, 透過輪盤賭選擇(roulette-wheel selection)隨機選擇一組新的驗證者。隨機選擇的去中心化性質確保了攻擊向量永遠無法預測驗證者是誰, 因此他們無法知道佔據哪些節點來發動攻擊。
基於pBFT 的領導者-跟隨者模型(leader-follower model), SPOS將驗證者組中的第一個節點指定為區塊提出者。因此, 提出者和驗證者都是隨機選擇的, 從而使共識層能夠為網路提供最佳的安全性。
SPOS 的優點是, 與pow不同, 它是環保的。由於節點是根據權益和評級選擇的, 因此不用擔心網路算力會集中到兩個或三個礦場中。相反, 任何人都可以成為一個節點, 由於這個網路只需最少的資源來讓活躍節點參與, 區塊鏈仍然是真正去中心化的。
自適應狀態分片
自適應狀態分片包括網路/通訊、交易/計算和狀態/儲存的分片。要想對自適應狀態分片所包含的內容有深入瞭解, 瞭解每種分片形式的目的是很重要的。
交易/計算分片:交易分片這種機制被許多專案所追求。它解決了PoW 的不足——每個節點都必須批准每個交易。在交易分片中, 節點被拆分為不同的組(分片)並行處理交易。
網路/通訊分片:資料(訊息) 是跨分片分割槽的。
狀態/儲存分片:區塊鏈必須儲存它們處理的交易的整個歷史記錄。狀態/儲存分片不是讓每個節點儲存所有資料的副本, 而是將儲存負擔分配到不同的節點組 (分片) 之中。
Elrond 網路整合了所有三種形式的分片, 這使得網路擴充套件可以跟驗證者和分片的數量成正比（藍狐筆記注：它的意思說，隨著分片和驗證者的增加，其網路也會得到線性的擴充套件。）。
元鏈(Metachain)協調分片, 並確保在更多節點加入網路時啟用新的分片。分片可以被無縫新增, 因為錢包透過分層二叉樹模型在分片之間進行劃分。新增分片會將父分片的一半地址空間傳遞給兄弟分片。同時, 刪除後續分片會將地址空間從兄弟分片合併回父分片。
跨分片交易
Elrond 網路允許將交易從一個分片傳送到另一個分片。由於網路使用非同步模型, 驗證和處理首先在傳送方分片中進行, 然後在接收方分片中進行。當交易被排程時, 元鏈透過建立和提出新的元區塊(元鏈上建立的區塊), 並公證從傳送分片中來的區塊確保它的安全。
元區塊包含有關每個分片區快的以下資訊: 傳送方分片 ID、接收方分片 ID 和分片區塊雜湊。（藍狐筆記注：是不是跟以太坊和Harmony的信標鏈有似曾相識的感覺？）
在跨分片交易中, 接收分片從元區塊中獲取交易的相關分片區塊的雜湊(在分片中建立的區塊, 而不是元鏈中建立的區塊雜湊）, 請求傳送分片中的分片區塊, 分析交易列表, 請求缺少交易 (如果有), 然後最終在本地分片中執行相同的分片區塊, 並將此分片區塊傳送到元鏈中成為元區塊。一旦這一點被元鏈公證, 交易就最終完成。
結語
Elrond 網路是高度專注的研究和開發的成果, 也是各種新型區塊鏈基礎設施解決方案實施的結果。每一層都發揮著至關重要的作用——從處理網路吞吐量到通訊或驗證網路交易。該網路能夠透過其本地使用自適應狀態分片來增加新的分片, 從而擴大某些層的容量。安全權益證明 (SPOS) 共識確保：在（1）區塊鏈具有去中心化的性質, （2）實施區塊驗證資格的權益和評級系統, （3）以及區塊提出者和驗證者的可證明地隨機選取，三種方法結合的情況下, 網路仍然是安全的。
Elrond 網路堅持可擴充套件性、去中心化和互操作性的原則。由於每個分片能夠每秒處理3750 筆交易, 並確保即使是一臺簡單的膝上型電腦也能執行一個節點, 因此網路符合可擴充套件性和去中心化的原則。此外，其虛擬機器與EVM 的相容性提供了互操作性, 確保在需要更高吞吐量的行業和應用場景中，可輕鬆將其網路轉移到Elrond。
