一文读懂什么是区块链并行执行?

时间:2024-06-15  分类:电子
Sui:Objects概念

Sui最近首次亮相,在区块链领域引起了不小的轰动。但是,Sui到底带来了什么?为了深入研究Sui架构的细微差别,我们的团队制作了一份全面的论文,将其与Aptos(我们将进一步探索的另一个区块链)进行比较。然而,在这个关键时刻,我们主要关注的是理解Sui实现并行交易执行的独特方法。


Sui的并行化策略与Solana相似,但有一个独特的要点:用一个被称为objects的结构代替账户。Sui交易不引用账户,相反,它们改变objects的属性,这些objects可以是资产或智能合约。如果一个交易被指定为独立的(也就是说,如果没有其他交易与目标对象交互),它将完全绕过共识机制这一特性被称为拜占庭一致性广播。


举例说明,假设Alice拥有一个独特的NFT,在Sui的环境中,它被表示为一个objects,Alice被列为其所有者。如果Alice将此NFT转移给Bob,则该交易作为独立的对象交易,绕过了共识过程。但是,如果Alice决定执行更复杂的操作,例如通过市场购买NFT,动态就会发生变化。因为objects可以被其他交易操作,该交易可能被指定为依赖性交易,并可能需要在执行前进行顺序排序。


Fuel:利用UTXO增强执行力


Fuel通过开发新的虚拟机FuelVM和创新的编程语言Sway,将这一概念变为现实。FuelVM被设计为以太坊虚拟机(EVM)的精简但完全兼容的替代品,这使得开发者更直接地融入Fuel生态系统。


除此之外,Fuel强调模块化的区块链结构。这种模块化方法允许在Fuel内执行的交易在以太坊主网网络上结算。因此,Fuel有能力处理大量交易,所有这些交易都在以太坊上进行整合和结算。这一战略举措使Fuel能够有效地管理繁重的交易负载。


Aptos:以optimistic方式执行


在我们对区块链并行化的探索中,我们首先描述了区块链如何在交易启动时建立依赖关系。我们称之为状态访问方法,其中智能合约或开发者定义哪些交易可以访问状态的哪一部分。现在我们转向另一种技术,叫做optimistic执行。optimistic执行是一种策略,在这种策略中,每个交易都被处理,就好像它没有连接到任何其他交易一样,允许所有交易同时处理。但是,如果结果证明某些交易有联系,则会停止,其结果也会被清除,继而重新运行。当交易大多是独立的时候,这可以加快速度,但当许多交易相连时,处理过程必须经常停止和重置,这可能会使交易变慢。


Aptos使用一种称为区块软件事务性内存(Block-STM)的方法来应用optimistic执行。Aptos是建立在Diem的Move语言和MoveVM之上的,它可以自动发现交易链接。它不需要交易说明它们触及区块链状态的哪个部分(如内存位置)。


在block-stm中,交易首先在区块内按照一定的顺序进行设置,然后在不同的处理线程之间进行拆分,以便同时执行。在处理这些交易时,系统会跟踪每个交易更改的内存位置。在每一轮处理之后,系统检查所有的交易结果。如果它发现某个交易触及了由早期交易更改的内存位置,则擦除其结果并再次运行。这一过程一直持续到区块中的每个交易都被处理完毕。


Block-STM的成功很大程度上取决于交易之间的联系。根据Aptos团队的说法,当交易高度关联时,使用32个处理核心可以使速度提高8倍,当关联较低时可以提高16倍。但是,如果区块中的每个交易都是连接的,那么与逐个执行相比,block-stm可能会导致稍微慢一些。


Monad:EVM链的引领者


Monad在EVM兼容区块链中开创了一种新方法,是第一个在EVM第一层引入并行架构的区块链。与Aptos一样,它采用optimistic执行路径,在交易不相互连接的假设下操作,并在出现依赖关系时加以解决。


这一新颖的方法并非没有挑战。对区块链技术进行重大修改是一项复杂和长期的承诺。尽管如此,Monad仍然致力于创新,并已成为其他区块链网络的灯塔,旨在增强自己的架构。


以Polygon和BinanceSmartChain为例,这两个知名的区块链现在都在努力升级其系统,采用类似的策略。Monad在optimistic执行方面的开创性工作的重要性怎么强调都不为过,因为它影响了大型平台重新评估和修改自己的架构。


例如,Polygon拥有快速的吞吐量和数百万的日交易量。其网络API已经提供了足够的数据来驱动可并行化的引擎,并且通过探索EVM专用的Block-STM,他们已成功地避免了对API的改变。然而,考虑到PolygonPoS链上的庞大交易量,任何区块之间零依赖的假设是不切实际的。因此,他们采用了最小的元数据方法,将交易依赖记录为区块中的元数据,减少冗余和计算需求。


同样,BinanceSmartChain也在探索通过optimistic执行在其EVM链内并行执行的机会,这反映了Monad创新方法对整个行业的影响。


Monad的创新精神及其对推动区块链技术边界的承诺在EVM领域开创了新的趋势。它在EVM层1中采用并行架构的方法不仅提高了自己系统的效率,而且还影响和激励了该领域的其他重要参与者效仿,标志着区块链行业未来的重大转变。


基于分片的并行执行


到目前为止,我们已经讨论了各种区块链如何通过帐户、对象(objects)、UTXO和optimistic模型等概念打破顺序排序并实现并行化。然而,我们即将研究的下一代区块链采用了一种独特的并行化方法。这些平台类似于分片模型,而不是拥有能够并行处理交易的单个区块链。区块链被划分为多个部分,每个部分负责处理自己的交易。


Shardeum:EVM的分片方法


Shardeum通过动态分片为区块链可扩展性带来了突破性的方法,实现了线性可扩展性。分片是网络的子部分,每个分片处理网络交易的一部分,从而提高了资源效率和吞吐量。考虑到一个用户在Shardeum上托管的去中心化应用程序(dapp)上进行交易,该交易根据其关联数据分配给特定的分片。分片与其管辖范围内的其他分片并发处理交易,就像一个迷你区块链。用户受益于更快的处理,优化用户体验。


Shardeum的一个关键特性是它与以太坊虚拟机(EVM)兼容性。开发者可以轻松地将他们基于以太坊的dapp迁移到Shardeum,将Shardeum的动态分片和并行处理与广泛的以太坊生态系统相结合。


动态分片保证了网络对波动需求的适应性,促进了系统的可扩展性和高效率。Shardeum自动执行跨分片交易,允许无缝执行需要多个用户输入的复杂应用程序,从而增强可扩展性。


Shardeum的独特之处在于它的线性扩展能力。随着节点的增加,网络呈线性扩展,这意味着交易吞吐量与节点数量成比例地增加。这种线性扩展,结合节点灵活性和自动扩展功能,使Shardeum能够以最佳方式处理不同的工作负载和网络增长。Shardeum通过增强复杂应用程序的可扩展性并为现实世界的交易需求提供实用的解决方案,并为现实世界的交易需求提供了一个实用的解决方案。


Linera:革命性的多链协议


Linera对区块链可扩展性的创新解决方案通过其动态多链协议脱颖而出,该协议包括用户链、公共链和临时链。


上图显示了Linera系统中的三种不同的链类型:用户链、公共链和临时链。每种链类型都有一个独特的角色,对协议的整体功能和可扩展性做出贡献。


与Shardeum不同,Linera开创了用户控制链的概念,Shardeum将其网络划分为许多碎片链,每个碎片链负责一个子集的交易。这一细化的方法为用户提供了更多的控制和自主权,同时优化了整个网络的资源分配。


由用户单独拥有和控制的用户链构成了Linera架构的支柱。这些链独立地处理特定最终用户的交易,允许并行执行,并在减少延迟的同时显著提高吞吐量。


-->> 2/3 文章未完,请继续阅读

以上就是一文读懂什么是区块链并行执行?的全部内容,望能这篇一文读懂什么是区块链并行执行?可以帮助您解决问题,能够解决大家的实际问题是非常好学习网一直努力的方向和目标。