Sui 的共識演進：從 Tusk 到 Mysticeti

Sui 已兩次更換其共識核心，且網絡從未需要進行硬分叉。

本文是 Sui 系列文章之一：

• 探索 Sui：一條擁有多項創新的區塊鏈
• 深入 Sui 內部：驗證者、共識與質押
• Sui：物件模型，或透過資料重新思考區塊鏈
• Sui 治理：升級而不破壞
• Sui 共識解析：Narwhal 與 Mysticeti 如何在 0.5 秒內完成最終確認

原因歸結於一個架構選擇。Narwhal 作為負責在驗證者之間傳播交易並將其組織成 DAG 的層，在所有三個協議中保持穩定。在其之上，負責排序交易的機制可以被替換。Tusk、Bullshark，再到 Mysticeti，每一個都接入了相同的基礎。其他區塊鏈可能需要從頭重建，而 Sui 只需替換一層。

有一個術語要點值得事先澄清。Sui 以不同方式處理兩種類型的交易，這一區別與正在運行的共識協議無關。由單一方擁有的物件——例如簡單的轉帳——完全繞過共識，透過拜占庭一致廣播（Byzantine Consistent Broadcast）處理，速度更快。只有共享物件才需要共識來進行排序。這一機制自 Sui 啟動以來便已存在，無論哪個共識協議處於活躍狀態都會運作。不應將其與共識協議本身的演進混淆，後者才是本文的主題。

Tusk：非同步的起點

Tusk 專為一個無法對訊息傳遞時間做任何假設的網絡而設計。沒有時間限制，沒有同步假設。這是最惡劣的場景——也是全球網絡中最現實的場景，因為不同驗證者之間的條件差異很大。

其核心理念：一旦 Narwhal 的 DAG 建構完成，無需任何額外通訊即可達成共識。每個驗證者對其本地 DAG 視圖應用相同的確定性演算法，並得出與所有其他驗證者相同的排序。沒有投票輪次，沒有明確協調。排序從參考結構本身讀取，透過識別充當提交標記的錨點來實現。

原始論文的基準測試在 20 個驗證者下進行，吞吐量約為每秒 160,000 筆交易，延遲約為 3 秒。在當時，這已超越了傳統系統所能達到的水準。

兩個問題依然存在。第一，延遲：3 秒對許多使用情境是可接受的，但對於交易或即時遊戲則是致命的缺點。第二，公平性。在純非同步環境中，連接更好的驗證者比其他驗證者更頻繁地將其交易納入——這是一種有利於最快節點的結構性失衡。

Tusk 主要存在於研究和測試網中。到 2023 年 Sui 主網上線時，Bullshark 已接管。

Bullshark：部分同步

Bullshark 的概念飛躍建立在一個單一假設之上：大多數時候，網絡行為正常。協議不是一味準備最壞情況，而是利用訊息在合理延遲內到達的時期。這就是部分同步模型：在正常條件下假設時間限制；當網絡降級時，非同步健壯性才會啟動。

基於這一假設，Bullshark 具備真正的快速路徑——不要與上文提到的擁有物件/共享物件的區分混淆。在同步時期，協議可以更快提交，無需像在降級模式下那樣等待那麼多輪次。這是一條以網絡健康狀況為條件的延遲捷徑。

Bullshark 還透過弱連結解決了 Tusk 遺留的公平性問題。這些連結允許暫時較慢的驗證者被納入最終共識，即使較快的驗證者尚未引用它。沒有誠實的驗證者會因連接不良而被排除在外。該協議還改進了錨點選擇和記憶體清理，使其能夠在較長時間內持續承載負載。

代價是：更高的複雜性。弱連結和網絡自適應引入了邊緣情況和計算開銷。論文報告在 50 個參與方下達到 125,000 TPS、延遲 2 秒——紙面上低於 Tusk，但這種比較具有誤導性：Tusk 是在 20 個驗證者下測量的，隨著網絡增長，吞吐量會自然降低。這兩個數字無法直接比較。與此同時，延遲保持在一秒左右——對於要求最高的應用來說仍然太慢。

對於 Sui 而言，這次過渡有一個主要價值：證明網絡可以在不中斷服務的情況下更換共識。這對在其上構建應用的開發者來說是一個重要的信心信號。

Mysticeti：捨棄顯式認證

Mysticeti 並非對 Bullshark 的延伸——它改變了底層邏輯。Tusk 和 Bullshark 都依賴於已認證的 DAG：每個區塊在被視為可用之前必須由法定數量的驗證者簽名。這種認證代價高昂——無論是在生成和驗證簽名方面，還是在網絡往返次數方面。這是前兩代共同的瓶頸。

Mysticeti 完全移除了這一步驟。它在未認證的 DAG 上運作：驗證者簽名並廣播其區塊，僅此而已。共識不再通過投票達成，而是透過推斷得出。當一個驗證者在其自身輸出中引用另一個驗證者的區塊時，這一引用行為即構成隱性批准。共識從引用行為中衍生，完全沒有專用投票訊息。

結果體現在兩個維度上。在延遲方面，Mysticeti 在三輪訊息內完成提交——這是理論最小值，與實用 BFT 相當。在資源方面，每輪消除數千個簽名顯著降低了 CPU 負載：在生產環境中降低了約 40%（在已部署的驗證者中從約 48% 降低到約 29%）。該協議還在每輪並行運行多個領導者，從而降低了中位數和尾部延遲，並且能在不停頓的情況下吸收領導者不可用的情況。

一個變體 Mysticeti-FPC 為資產轉移增加了快速提交路徑。其顯著特點是將這些交易直接編入 DAG 而非單獨處理，從而節省了簽名和訊息。這才是嵌入結構中的真正快速提交路徑所在——而非 Bullshark。

在受控環境中測量的數字：10 個節點達到 300,000 TPS，50 個節點達到 400,000 TPS，延遲均在一秒以內。在持續負載下，以 200,000 TPS 的吞吐量提交時間約為 0.5 秒。在相同測試中，其他主要協議的峰值低於 150,000 TPS，延遲從約 2 秒起。

還有被廣泛引用的「相較 Bullshark 延遲降低了 80%」（從約 1.9 秒降低到約 400 毫秒）。這一數字是準確的，但這是最佳情況下的比較：它是在降級條件下的 Bullshark 與最佳條件下的 Mysticeti 之間的對比。在典型的共享物件負載下，提升更為有限，儘管沒有公開測量固定了確切數字。同樣值得注意的是：200,000 至 400,000 TPS 的數字來自受控基準測試。在主網上，在真實條件下，觀察到的吞吐量遠低於此。

軌跡所揭示的

將三代排列對比，進展是清晰的——只要在正確的背景下解讀這些數字。

吞吐量從約 160,000 TPS（Tusk，20 個驗證者）到 125,000 TPS（Bullshark，50 個參與方），再到視配置而定的 300,000 至 400,000 TPS（Mysticeti）。節點數量不同，因此這些數值無法逐點比較：它們給出的是數量級，而非嚴格排名。另一方面，延遲毫無疑問地降低了：從 3 秒降低到約 0.5 秒，中間經過 Bullshark 的約 2 秒。在通訊方面，進展從 DAG 建構完成後零開銷（但上游認證成本高昂）發展到消除大部分投票流量的隱性認證。

真正的拐點不在 Tusk 和 Bullshark 之間——兩者屬於同一家族：已認證 DAG、顯式認證、漸進式優化。突破在於 Bullshark 與 Mysticeti 之間，即認證的放棄。Tusk 和 Bullshark 優化了一個步驟；Mysticeti 將其消除。

有一點值得強調：在所有三個協議中，Narwhal 幾乎沒有改變。所有創新都集中在排序層，沒有破壞資料傳播的穩定性。正是這種職責分離使得在不中斷服務的情況下替換成為可能——這種架構選擇不會立即帶來回報，但最終會改變一切。

Mysticeti 可能並非最終答案。Sui 的方式正是在更好的組件出現時替換它，而不觸及其餘部分。如果第四代到來，它很可能也會接入相同的 Narwhal。

來源

• Tusk — Danezis, Kokoris-Kogias, Sonnino, Spiegelman. Narwhal and Tusk: A DAG-based Mempool and Efficient BFT Consensus（2021）。arXiv · PDF
• Bullshark — Spiegelman, Giridharan, Sonnino, Kokoris-Kogias. Bullshark: DAG BFT Protocols Made Practical（2022）。arXiv · PDF
• Mysticeti — Babel, Chursin, Danezis, Kichidis, Kokoris-Kogias, Koshy, Sonnino, Tian. Mysticeti: Reaching the Limits of Latency with Uncertified DAGs（2023，NDSS 2025）。arXiv · PDF

Sui's Consensus Evolution: From Tusk to Mysticeti 最初發表於 Medium 上的 Coinmonks，讀者正在透過標記和回應這篇文章繼續討論。