什么是區(qū)塊鏈并行執(zhí)行？區(qū)塊鏈并行執(zhí)行的潛力、挑戰(zhàn)與未來解析！區(qū)塊鏈并行執(zhí)行將會(huì)對(duì)未來區(qū)塊鏈交易產(chǎn)生很大的影響，下面腳本之家小編就給大家詳細(xì)介紹什么是區(qū)塊鏈并行執(zhí)行和區(qū)塊鏈并行執(zhí)行的平臺(tái)，有需要的朋友一起看看吧！

區(qū)塊鏈并行執(zhí)行是什么?為什么下一代區(qū)塊鏈并行執(zhí)行很重要

前區(qū)塊鏈行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)

目前，主流區(qū)塊鏈提供了一系列的應(yīng)用，包括DeFi、NFT、社交媒體，甚至游戲。然而，這些應(yīng)用程序的質(zhì)量和能力受到一個(gè)根本性的限制：區(qū)塊鏈難以同時(shí)處理多個(gè)交易。在去中心化應(yīng)用程序中，并行執(zhí)行至關(guān)重要，因?yàn)樗试S智能合約平臺(tái)同時(shí)處理多個(gè)交易，從而提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量和響應(yīng)能力。為解決這一關(guān)鍵障礙，過去五年中，行業(yè)的發(fā)展主要致力于通過并行化改善區(qū)塊鏈的性能。

在之前的報(bào)告中，我們深入研究了增強(qiáng)可擴(kuò)展性的各種方法，展示了模塊化設(shè)計(jì)、DAG等創(chuàng)新架構(gòu)以及Aptos和Sui等案例研究。然而，區(qū)塊鏈領(lǐng)域中一個(gè)經(jīng)常被忽視的方面是網(wǎng)絡(luò)如何處理并行執(zhí)行以及如何比較這些方法。

本研究報(bào)告旨在揭示即將到來的第1層區(qū)塊鏈，這將有助于解決當(dāng)前區(qū)塊鏈的問題，并為未來的并行執(zhí)行建立分類框架。我們將重點(diǎn)關(guān)注這些解決方案如何實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行，并比較它們克服現(xiàn)有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)限制的方法。通過研究這些下一代區(qū)塊鏈采用的各種策略和技術(shù)，我們希望為并行執(zhí)行的未來及其在推動(dòng)區(qū)塊鏈創(chuàng)新中的作用提供有價(jià)值的見解。

EVM

目前大多數(shù)智能合約平臺(tái)都依賴于以太坊虛擬機(jī)(EVM)，但它存在一個(gè)主要缺點(diǎn)：無法并發(fā)執(zhí)行交易。這一限制促使新一波L1解決方案發(fā)展，強(qiáng)調(diào)并行執(zhí)行作為提高可擴(kuò)展性和效率的手段。

智能合約區(qū)塊鏈有兩個(gè)主要組成部分：共識(shí)機(jī)制和虛擬機(jī)，前者幫助節(jié)點(diǎn)就交易排序和納入達(dá)成一致，后者運(yùn)行應(yīng)用程序代碼并更新應(yīng)用狀態(tài)和賬戶余額。以太坊通過EVM引入了可編程智能合約，EVM是一個(gè)共享系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)保留所有應(yīng)用程序及其狀態(tài)的副本。盡管它很受歡迎，但使用EVM的區(qū)塊鏈在處理速度方面受限。例如，以太坊每秒可以處理大約10筆交易(tps)，而最快的EVM鏈Binance Chain僅能達(dá)到200多tps。這種低效是由于EVM的順序處理模式，即交易是一個(gè)接一個(gè)地處理。

Monad，一個(gè)專注于可擴(kuò)展性的L1，在最近的一篇文章中對(duì)此進(jìn)行了正確的分析，“作為參考：一個(gè)簡單的紙牌游戲，每10秒有10,000個(gè)用戶移動(dòng)一次，需要1000 tps。”就目前的情況來看，EVM不太可能在一條鏈中支持這么多的交易。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，開發(fā)者正在探索支持并行執(zhí)行的解決方案。本報(bào)告旨在創(chuàng)建一個(gè)框架，對(duì)這些區(qū)塊鏈如何實(shí)現(xiàn)并行化進(jìn)行分類，重點(diǎn)關(guān)注并行執(zhí)行的提升。通過實(shí)施這些策略，智能合約生態(tài)系統(tǒng)可以克服順序處理的限制，并為更廣泛地采用去中心化應(yīng)用程序鋪平道路。

并行執(zhí)行是什么?

在區(qū)塊鏈中，并行執(zhí)行可以通過一個(gè)簡單的類比來理解。想象一下，一家雜貨店需要為顧客的購買行為收取費(fèi)用。如果商店只有一條結(jié)賬通道和收銀機(jī)，那么隊(duì)伍就會(huì)移動(dòng)緩慢，使顧客感到沮喪，并可能促使他們?nèi)テ渌胤劫徫?。這家商店采用了多條結(jié)賬通道和收銀機(jī)來加快流程。這是在行動(dòng)中的并行處理，使商店能夠同時(shí)處理多個(gè)顧客的需求，而不是一次一個(gè)。

將此類比應(yīng)用于區(qū)塊鏈，多個(gè)結(jié)賬通道代表處理交易的不同路徑或通道。在并行執(zhí)行中，這些通道存在于單個(gè)系統(tǒng)中，使其能夠同時(shí)處理多個(gè)交易。這種設(shè)置允許單個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)更有效地處理更大量的交易，從而提高整體性能。

現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了并行執(zhí)行對(duì)區(qū)塊鏈效率和可擴(kuò)展性的重要性，讓我們更深入地研究其機(jī)制。

并行執(zhí)行是如何工作的?

區(qū)塊鏈中的并行執(zhí)行意味著同時(shí)處理不相關(guān)的交易。把不相關(guān)的交易看作互不影響的事件。例如，如果兩個(gè)人在不同的交易平臺(tái)上交易代幣，他們的交易可以同時(shí)處理。但是，如果它們?cè)谕黄脚_(tái)上交易，則可能需要按照特定的順序執(zhí)行交易。

實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行的主要挑戰(zhàn)是確定哪些交易是不相關(guān)的，哪些是獨(dú)立的。這包括了解每個(gè)交易如何影響區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)。對(duì)于許多相互連接的應(yīng)用程序，確定哪些交易相互依賴可能很棘手。

有些交易比其他交易更容易被認(rèn)定為不相關(guān)。例如，兩個(gè)人之間簡單的代幣轉(zhuǎn)移不會(huì)影響其他人，因此很明顯，這些類型的交易幾乎總是獨(dú)立的。然而，涉及同一智能合約或賬戶的交易可以更改其數(shù)據(jù)，并且不能并行執(zhí)行。一個(gè)例子是涉及多個(gè)平臺(tái)的代幣交易，其中所有參與的平臺(tái)必須等待初始交易完成后才能處理其他交易。

在接下來的章節(jié)中，我們將深入研究在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行的三種不同方法：

狀態(tài)訪問/optimistic、分片和基于計(jì)算的并行執(zhí)行。值得注意的是，傳統(tǒng)上，只有狀態(tài)訪問和optimistic模型被區(qū)塊鏈行業(yè)的其他人認(rèn)為是真正的并行執(zhí)行方法，因?yàn)樗鼈兪箚蝹€(gè)區(qū)塊鏈能夠同時(shí)處理交易。然而，隨著復(fù)雜的跨鏈通信協(xié)議的出現(xiàn)，構(gòu)成并行執(zhí)行的概念得到了顯著擴(kuò)展。

例如，分片雖然傳統(tǒng)上不被視為并行執(zhí)行的方法，但它確實(shí)促進(jìn)了跨多個(gè)分片的交易并行處理，因此值得考慮。最后，我們將探討相對(duì)較新的基于計(jì)算的并行執(zhí)行概念。這一創(chuàng)新的模型雖然尚未廣為人知，但它代表了區(qū)塊鏈系統(tǒng)中并行交易處理的革命性方法，我們將在本文后面詳細(xì)介紹。當(dāng)我們探索這些方法時(shí)，我們將揭開每一種方法如何提供獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，為區(qū)塊鏈技術(shù)的更高效和可擴(kuò)展。

并行執(zhí)行：狀態(tài)訪問和Optimistic 模型

Solana：并行區(qū)塊鏈的先驅(qū)

Solana已經(jīng)成為區(qū)塊鏈領(lǐng)域的先驅(qū)，開創(chuàng)了一種獨(dú)特的方法來管理交易和擴(kuò)大可擴(kuò)展性。它的突破性創(chuàng)新是確定區(qū)塊鏈狀態(tài)的哪些部分——所有賬戶或資產(chǎn)的綜合記錄——可以通過特定操作訪問。

把它想象成一個(gè)龐大的歸檔系統(tǒng)。每個(gè)交易提交一個(gè)訪問特定文件的請(qǐng)求。如果文件請(qǐng)求是唯一的，則可以獨(dú)立處理交易。但如果它們請(qǐng)求相同的文件，這些交易就會(huì)交織在一起，需要協(xié)調(diào)。真正的訣竅是確定哪個(gè)交易請(qǐng)求哪個(gè)文件。

作為第一個(gè)并行區(qū)塊鏈，Solana引入了一種解決方案。每個(gè)交易必須預(yù)先聲明它打算訪問哪個(gè)文件。這一要求包含在Solana的“Sea Level”執(zhí)行模型中，其中所有功能都在基于賬戶的框架內(nèi)運(yùn)行。每個(gè)帳戶只能由與其關(guān)聯(lián)的交易訪問，從而防止?jié)撛诘臎_突。

至關(guān)重要的是，Solana還使用了這些賬戶中包含的無狀態(tài)程序。無狀態(tài)程序是在執(zhí)行之間不記住任何數(shù)據(jù)的代碼片段——它們每次運(yùn)行時(shí)都從頭開始。當(dāng)進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，這些程序被激活，在不依賴任何過去數(shù)據(jù)的情況下執(zhí)行它們的任務(wù)。這一概念有助于保持交易獨(dú)立性，并有助于Solana改善區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性的創(chuàng)新方法。

Sui：Objects概念

Sui最近首次亮相，在區(qū)塊鏈領(lǐng)域引起了不小的轟動(dòng)。但是，Sui到底帶來了什么?為了深入研究Sui架構(gòu)的細(xì)微差別，我們的團(tuán)隊(duì)制作了一份全面的論文，將其與Aptos(我們將進(jìn)一步探索的另一個(gè)區(qū)塊鏈)進(jìn)行比較。然而，在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，我們主要關(guān)注的是理解Sui實(shí)現(xiàn)并行交易執(zhí)行的獨(dú)特方法。

Sui的并行化策略與Solana相似，但有一個(gè)獨(dú)特的要點(diǎn)：用一個(gè)被稱為“objects”的結(jié)構(gòu)代替賬戶。Sui交易不引用賬戶，相反，它們改變objects的屬性，這些objects可以是資產(chǎn)或智能合約。如果一個(gè)交易被指定為獨(dú)立的(也就是說，如果沒有其他交易與目標(biāo)對(duì)象交互)，它將完全繞過共識(shí)機(jī)制——這一特性被稱為拜占庭一致性廣播。

舉例說明，假設(shè)Alice擁有一個(gè)獨(dú)特的NFT，在Sui的環(huán)境中，它被表示為一個(gè)objects，“Alice”被列為其“所有者”。如果Alice將此NFT轉(zhuǎn)移給Bob，則該交易作為獨(dú)立的對(duì)象交易，繞過了共識(shí)過程。但是，如果Alice決定執(zhí)行更復(fù)雜的操作，例如通過市場(chǎng)購買NFT，動(dòng)態(tài)就會(huì)發(fā)生變化。因?yàn)閛bjects可以被其他交易操作，該交易可能被指定為依賴性 交易，并可能需要在執(zhí)行前進(jìn)行順序排序。

Fuel：利用UTXO增強(qiáng)執(zhí)行力

Fuel通過開發(fā)新的虛擬機(jī)FuelVM和創(chuàng)新的編程語言Sway，將這一概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。FuelVM被設(shè)計(jì)為以太坊虛擬機(jī)(EVM)的精簡但完全兼容的替代品，這使得開發(fā)者更直接地融入Fuel生態(tài)系統(tǒng)。

除此之外，F(xiàn)uel強(qiáng)調(diào)模塊化的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)。這種模塊化方法允許在Fuel內(nèi)執(zhí)行的交易在以太坊主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上結(jié)算。因此，F(xiàn)uel有能力處理大量交易，所有這些交易都在以太坊上進(jìn)行整合和結(jié)算。這一戰(zhàn)略舉措使Fuel能夠有效地管理繁重的交易負(fù)載。

Aptos：以optimistic方式執(zhí)行

在我們對(duì)區(qū)塊鏈并行化的探索中，我們首先描述了區(qū)塊鏈如何在交易啟動(dòng)時(shí)建立依賴關(guān)系。我們稱之為狀態(tài)訪問方法，其中智能合約或開發(fā)者定義哪些交易可以訪問狀態(tài)的哪一部分?，F(xiàn)在我們轉(zhuǎn)向另一種技術(shù)，叫做optimistic執(zhí)行。optimistic執(zhí)行是一種策略，在這種策略中，每個(gè)交易都被處理，就好像它沒有連接到任何其他交易一樣，允許所有交易同時(shí)處理。但是，如果結(jié)果證明某些交易有聯(lián)系，則會(huì)停止，其結(jié)果也會(huì)被清除，繼而重新運(yùn)行。當(dāng)交易大多是獨(dú)立的時(shí)候，這可以加快速度，但當(dāng)許多交易相連時(shí)，處理過程必須經(jīng)常停止和重置，這可能會(huì)使交易變慢。

Aptos使用一種稱為區(qū)塊軟件事務(wù)性內(nèi)存(Block-STM)的方法來應(yīng)用optimistic執(zhí)行。Aptos是建立在Diem的Move語言和MoveVM之上的，它可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)交易鏈接。它不需要交易說明它們觸及區(qū)塊鏈狀態(tài)的哪個(gè)部分(如內(nèi)存位置)。

在block - stm中，交易首先在區(qū)塊內(nèi)按照一定的順序進(jìn)行設(shè)置，然后在不同的處理線程之間進(jìn)行拆分，以便同時(shí)執(zhí)行。在處理這些交易時(shí)，系統(tǒng)會(huì)跟蹤每個(gè)交易更改的內(nèi)存位置。在每一輪處理之后，系統(tǒng)檢查所有的交易結(jié)果。如果它發(fā)現(xiàn)某個(gè)交易觸及了由早期交易更改的內(nèi)存位置，則擦除其結(jié)果并再次運(yùn)行。這一過程一直持續(xù)到區(qū)塊中的每個(gè)交易都被處理完畢。

Block-STM的成功很大程度上取決于交易之間的聯(lián)系。根據(jù)Aptos團(tuán)隊(duì)的說法，當(dāng)交易高度關(guān)聯(lián)時(shí)，使用32個(gè)處理核心可以使速度提高8倍，當(dāng)關(guān)聯(lián)較低時(shí)可以提高16倍。但是，如果區(qū)塊中的每個(gè)交易都是連接的，那么與逐個(gè)執(zhí)行相比，block - stm可能會(huì)導(dǎo)致稍微慢一些。

Monad: EVM鏈的引領(lǐng)者

Monad在EVM兼容區(qū)塊鏈中開創(chuàng)了一種新方法，是第一個(gè)在EVM第一層引入并行架構(gòu)的區(qū)塊鏈。與Aptos一樣，它采用optimistic執(zhí)行路徑，在交易不相互連接的假設(shè)下操作，并在出現(xiàn)依賴關(guān)系時(shí)加以解決。

這一新穎的方法并非沒有挑戰(zhàn)。對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行重大修改是一項(xiàng)復(fù)雜和長期的承諾。盡管如此，Monad仍然致力于創(chuàng)新，并已成為其他區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的燈塔，旨在增強(qiáng)自己的架構(gòu)。

以Polygon和Binance Smart Chain為例，這兩個(gè)知名的區(qū)塊鏈現(xiàn)在都在努力升級(jí)其系統(tǒng)，采用類似的策略。Monad在optimistic執(zhí)行方面的開創(chuàng)性工作的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過，因?yàn)樗绊懥舜笮推脚_(tái)重新評(píng)估和修改自己的架構(gòu)。

例如，Polygon擁有快速的吞吐量和數(shù)百萬的日交易量。其網(wǎng)絡(luò)API已經(jīng)提供了足夠的數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)可并行化的引擎，并且通過探索EVM專用的Block-STM，他們已成功地避免了對(duì)API的改變。然而，考慮到Polygon PoS鏈上的龐大交易量，任何區(qū)塊之間零依賴的假設(shè)是不切實(shí)際的。因此，他們采用了最小的元數(shù)據(jù)方法，將交易依賴記錄為區(qū)塊中的元數(shù)據(jù)，減少冗余和計(jì)算需求。

同樣，Binance Smart Chain也在探索通過optimistic執(zhí)行在其EVM鏈內(nèi)并行執(zhí)行的機(jī)會(huì)，這反映了Monad創(chuàng)新方法對(duì)整個(gè)行業(yè)的影響。

Monad的創(chuàng)新精神及其對(duì)推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)邊界的承諾在EVM領(lǐng)域開創(chuàng)了新的趨勢(shì)。它在EVM層1中采用并行架構(gòu)的方法不僅提高了自己系統(tǒng)的效率，而且還影響和激勵(lì)了該領(lǐng)域的其他重要參與者效仿，標(biāo)志著區(qū)塊鏈行業(yè)未來的重大轉(zhuǎn)變。

基于分片的并行執(zhí)行

到目前為止，我們已經(jīng)討論了各種區(qū)塊鏈如何通過帳戶、對(duì)象（objects）、UTXO和optimistic模型等概念打破順序排序并實(shí)現(xiàn)并行化。然而，我們即將研究的下一代區(qū)塊鏈采用了一種獨(dú)特的并行化方法。這些平臺(tái)類似于分片模型，而不是擁有能夠并行處理交易的單個(gè)區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈被劃分為多個(gè)部分，每個(gè)部分負(fù)責(zé)處理自己的交易。

Shardeum：EVM的分片方法

Shardeum通過動(dòng)態(tài)分片為區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性帶來了突破性的方法，實(shí)現(xiàn)了線性可擴(kuò)展性。分片是網(wǎng)絡(luò)的子部分，每個(gè)分片處理網(wǎng)絡(luò)交易的一部分，從而提高了資源效率和吞吐量。考慮到一個(gè)用戶在Shardeum上托管的去中心化應(yīng)用程序（dapp）上進(jìn)行交易，該交易根據(jù)其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分配給特定的分片。分片與其管轄范圍內(nèi)的其他分片并發(fā)處理交易，就像一個(gè)迷你區(qū)塊鏈。用戶受益于更快的處理，優(yōu)化用戶體驗(yàn)。

Shardeum的一個(gè)關(guān)鍵特性是它與以太坊虛擬機(jī)(EVM)兼容性。開發(fā)者可以輕松地將他們基于以太坊的dapp遷移到Shardeum，將Shardeum的動(dòng)態(tài)分片和并行處理與廣泛的以太坊生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合。

動(dòng)態(tài)分片保證了網(wǎng)絡(luò)對(duì)波動(dòng)需求的適應(yīng)性，促進(jìn)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和高效率。Shardeum自動(dòng)執(zhí)行跨分片交易，允許無縫執(zhí)行需要多個(gè)用戶輸入的復(fù)雜應(yīng)用程序，從而增強(qiáng)可擴(kuò)展性。

Shardeum的獨(dú)特之處在于它的線性擴(kuò)展能力。隨著節(jié)點(diǎn)的增加，網(wǎng)絡(luò)呈線性擴(kuò)展，這意味著交易吞吐量與節(jié)點(diǎn)數(shù)量成比例地增加。這種線性擴(kuò)展，結(jié)合節(jié)點(diǎn)靈活性和自動(dòng)擴(kuò)展功能，使Shardeum能夠以最佳方式處理不同的工作負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)增長。Shardeum通過增強(qiáng)復(fù)雜應(yīng)用程序的可擴(kuò)展性并為現(xiàn)實(shí)世界的交易需求提供實(shí)用的解決方案，并為現(xiàn)實(shí)世界的交易需求提供了一個(gè)實(shí)用的解決方案。

Linera：革命性的多鏈協(xié)議

Linera對(duì)區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性的創(chuàng)新解決方案通過其動(dòng)態(tài)多鏈協(xié)議脫穎而出，該協(xié)議包括用戶鏈、公共鏈和臨時(shí)鏈。

上圖顯示了Linera系統(tǒng)中的三種不同的鏈類型：用戶鏈、公共鏈和臨時(shí)鏈。每種鏈類型都有一個(gè)獨(dú)特的角色，對(duì)協(xié)議的整體功能和可擴(kuò)展性做出貢獻(xiàn)。

與Shardeum不同，Linera開創(chuàng)了用戶控制鏈的概念，Shardeum將其網(wǎng)絡(luò)劃分為許多碎片鏈，每個(gè)碎片鏈負(fù)責(zé)一個(gè)子集的交易。這一細(xì)化的方法為用戶提供了更多的控制和 自主 權(quán)，同時(shí)優(yōu)化了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源分配。

由用戶單獨(dú)擁有和控制的用戶鏈構(gòu)成了Linera架構(gòu)的支柱。這些鏈獨(dú)立地處理特定最終用戶的交易，允許并行執(zhí)行，并在減少延遲的同時(shí)顯著提高吞吐量。

公共鏈?zhǔn)荓inera設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要組成部分。這些鏈?zhǔn)侨ブ行幕膽?yīng)用程序，如自動(dòng)做市商(Automated Market Makers, amm)的所在。公共鏈對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)參與者開放，為需要開放和不受限制的交互的應(yīng)用程序提供一個(gè)公共平臺(tái)。

Linera還引入了臨時(shí)鏈的概念，專門用于處理原子交換等復(fù)雜操作。與需要在主鏈上記錄交易的協(xié)議相比，該特性提供了一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)，后者可能會(huì)造成瓶頸。在Linera中，在原子交換期間創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)鏈，獨(dú)立于其他交易并與其他交易并行處理。一旦交換結(jié)束，臨時(shí)鏈就會(huì)消失，更新后的狀態(tài)會(huì)反映在相關(guān)的用戶鏈中。

該協(xié)議的結(jié)構(gòu)支持橫向擴(kuò)展，這是在不同負(fù)載下保持系統(tǒng)性能的基本特性。隨著流量的增加，驗(yàn)證者可以添加更多的工作機(jī)器來管理增加的活動(dòng)，并在高負(fù)載下保持高吞吐量。

與Cosmos等其他協(xié)議不同，其中每個(gè)區(qū)塊鏈或“區(qū)域”由一組不同的驗(yàn)證者操作，Linera將所有鏈統(tǒng)一在一組驗(yàn)證器中。這種統(tǒng)一的方法增強(qiáng)了Linera協(xié)議的效率和安全性，通過消除單獨(dú)驗(yàn)證器集驗(yàn)證的復(fù)雜性來簡化跨鏈交互，這可能會(huì)導(dǎo)致延遲或差異的增加。因此，交易在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中得到更有效的處理，顯著降低了沖突的風(fēng)險(xiǎn)。

Quai Network：通過工作量證明增強(qiáng)并行性和互操作性

Quai Network以其獨(dú)特的可擴(kuò)展性方法在區(qū)塊鏈行業(yè)中開辟了自己的道路。通過實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和可互操作的多鏈架構(gòu)，Quai為可擴(kuò)展性問題提供了獨(dú)特的基于工作量證明的解決方案，通過無限執(zhí)行分片實(shí)現(xiàn)交易并行化。這種方法將Quai與Linera等協(xié)議區(qū)分開來，Linera利用用戶控制的鏈，同時(shí)與Shardeum的動(dòng)態(tài)分片有一些相似之處。

Quai使用的分片版本類似于用于增強(qiáng)中心化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫性能的傳統(tǒng)方法。然而，Quai不同于典型的分片方案，它具有動(dòng)態(tài)、適應(yīng)性強(qiáng)、深度交織的多鏈架構(gòu)。這有點(diǎn)類似于Shardeum的動(dòng)態(tài)分片，其中網(wǎng)絡(luò)被劃分為獨(dú)立處理交易的分片鏈。然而，Quai使用合并挖掘?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)來協(xié)調(diào)這些不同的分片，創(chuàng)建了一個(gè)獨(dú)特的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，允許跨網(wǎng)絡(luò)并行執(zhí)行操作。與所有現(xiàn)有的分片實(shí)現(xiàn)不同，它們引入了一些新的信任機(jī)制來促進(jìn)互操作性(跨分片交易)，Quai網(wǎng)絡(luò)使用合并挖掘來互連分片，確保處理跨鏈交易所需的唯一機(jī)制是挖掘。Quai Network通過合并挖掘?qū)崿F(xiàn)互操作性的獨(dú)特方法顯著提高了吞吐量，并提供了在不犧牲去中心化或性能的情況下容納大量并發(fā)交易的能力。

為了能夠協(xié)調(diào)無限數(shù)量的執(zhí)行分片，Quai網(wǎng)絡(luò)引入了一種新的共識(shí)機(jī)制，稱為PoEM。PoEM基于工作量證明(PoW)共識(shí)，但與其他共識(shí)機(jī)制不同，它是第一個(gè)消除基于共識(shí)的分叉的共識(shí)機(jī)制。在運(yùn)行 PoEM 時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)將始終立即對(duì)序列中的下一個(gè)區(qū)塊具有相同的偏好，給定相同的信息集。PoEM允許所有節(jié)點(diǎn)立即公平地比較任何提議的區(qū)塊，從而消除了共識(shí)的所有不確定性。通過確保共識(shí)始終是即時(shí)的，PoEM為無限分片提供了必要的先決條件。如果建立共識(shí)需要任何時(shí)間，那么可以協(xié)調(diào)的執(zhí)行分片數(shù)量就會(huì)受到嚴(yán)格限制。PoEM作為第一個(gè)達(dá)成共識(shí)的“零時(shí)間”方法，是第一個(gè)也是唯一一個(gè)適合協(xié)調(diào)無限增長的鏈集的共識(shí)算法。

Quai架構(gòu)的一個(gè)突出特點(diǎn)是引入了并行執(zhí)行線程(PETs)，在Quai中稱為“區(qū)域”。每個(gè)“區(qū)域”或并行執(zhí)行線程獨(dú)立且異步地處理事務(wù)。每個(gè)Quai執(zhí)行線程獨(dú)立處理事務(wù)的能力支持網(wǎng)絡(luò)的并行處理能力，這是Quai可伸縮性背后的核心概念之一。

Quai Network中的鏈的數(shù)量是動(dòng)態(tài)的和可適應(yīng)的，就像Shardeum的動(dòng)態(tài)分片一樣。然而，Quai Network使用PoEM共識(shí)機(jī)制的獨(dú)特之處在于，它允許無限地執(zhí)行這種動(dòng)態(tài)分片模式，而不會(huì)降低性能。Quai Network通過動(dòng)態(tài)分片添加執(zhí)行分片有一個(gè)明顯的權(quán)衡：隨著更多的執(zhí)行分片被添加到網(wǎng)絡(luò)中，跨鏈交易被其目標(biāo)分片引用所需的時(shí)間將會(huì)增加。這種關(guān)系是次線性的——例如，Quai從9個(gè)分片擴(kuò)展到16個(gè)分片，將使跨鏈交易到達(dá)目的地的平均時(shí)間從3300秒增加到4400秒。進(jìn)一步擴(kuò)展到25個(gè)分片將使平均時(shí)間增加到約5,500秒。理論上，如果Quai擴(kuò)展到100個(gè)分片，到全球跨鏈結(jié)算的平均時(shí)間約為11000秒。Quai Network的動(dòng)態(tài)分片算法監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的Gas限制和叔塊率，以了解何時(shí)需要額外的吞吐量，并自動(dòng)將額外的執(zhí)行分片編織成共識(shí)，以適應(yīng)增加的吞吐量需求。

此外，Quai的編織結(jié)構(gòu)支持可組合的多鏈智能合約，并允許高效的跨鏈合約交互。每個(gè)Quai執(zhí)行線程都有一個(gè)EVM，并引入了新的操作碼，以便與位于備用分片上的EVM進(jìn)行通信。這種能力使開發(fā)者能夠跨多個(gè)或所有Quai鏈部署合約，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中去中心應(yīng)用程序(dapps)的可操作性。

Quai Network的分片創(chuàng)新應(yīng)用，加上其合并挖掘的互操作性和并行執(zhí)行線程，代表了基于工作的共識(shí)機(jī)制下區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性的重大進(jìn)步?？珂溄灰椎膹?qiáng)大處理和先進(jìn)的智能合約功能使Quai成為可擴(kuò)展區(qū)塊鏈協(xié)議不斷發(fā)展的領(lǐng)域中值得注意的貢獻(xiàn)者。

基于計(jì)算的并行執(zhí)行

區(qū)塊鏈并行執(zhí)行中的一個(gè)新興范例是基于計(jì)算的模型。這個(gè)術(shù)語是由我們?cè)贏mber Group的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的，它描述了一種在共享環(huán)境中同時(shí)處理計(jì)算任務(wù)的方法。與狀態(tài)訪問和optimistic模型不同，基于計(jì)算的模型并不嚴(yán)格依賴于基于順序內(nèi)存的計(jì)算。相反，它按照高度并行的虛擬機(jī)的原理運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)促進(jìn)了健壯和高效的并行執(zhí)行。以下部分將探討基于計(jì)算的并行執(zhí)行的原理、潛在應(yīng)用，以及它給更廣泛的區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域帶來的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

Kindelia：基于計(jì)算的并行執(zhí)行的強(qiáng)者

Kindelia已經(jīng)成為區(qū)塊鏈中基于計(jì)算的并行執(zhí)行模型中一個(gè)很有前途的解決方案。它由Higher Order 公司開發(fā)，基于稱為Higher-Order 虛擬機(jī) (HVM) 的獨(dú)特運(yùn)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高效的并行計(jì)算。

Kindelia的創(chuàng)新是建立在一種被稱為“交互網(wǎng)絡(luò)”的新型計(jì)算模型上的，這一概念與支撐大多數(shù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的圖靈機(jī)模型有所不同。交互網(wǎng)絡(luò)基于交互節(jié)點(diǎn)的圖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有一組重寫的規(guī)則，這些規(guī)則規(guī)定了它如何與網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)交互。計(jì)算是通過減少交互網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)其重寫規(guī)則系統(tǒng)地從網(wǎng)絡(luò)中刪除節(jié)點(diǎn)，直到達(dá)到最終狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。該模型允許并行進(jìn)行計(jì)算，而不需要中央時(shí)鐘來指示過程，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在本地交互而無需任何全局協(xié)調(diào)。

Victor Taelin (Higher Order Company首席執(zhí)行官)的圖紙告訴我們?nèi)绾螠p少交互網(wǎng)絡(luò)。

這種模式的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。由于其固有的并行性，它促進(jìn)了更快和更有效的計(jì)算，大大優(yōu)于傳統(tǒng)的順序計(jì)算模型。此外，它還在計(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域開辟了一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。在區(qū)塊鏈背景下，Kindelia作為第一個(gè)真正的并行虛擬機(jī)脫穎而出，實(shí)現(xiàn)了許多alt L1所渴望的目標(biāo)。然而，由于它們依賴于基于圖靈機(jī)的架構(gòu)，這些競爭對(duì)手可能永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到相同的并行化水平。

Kindelia的設(shè)計(jì)需要更少的計(jì)算步驟來執(zhí)行功能，最大限度地利用處理核心，并確保操作以正確的順序執(zhí)行——所有這些都只需要開發(fā)人員付出最小的額外努力。這種簡化的執(zhí)行過程，加上更高級(jí)別的安全性，使Kindelia成為區(qū)塊鏈技術(shù)中基于計(jì)算的并行執(zhí)行的前沿例子。

雖然Kindelia和HVM的理論基礎(chǔ)有些超前，但實(shí)際意義很容易理解：提高區(qū)塊鏈計(jì)算的速度、效率和安全性。通過Kindelia，我們見證了區(qū)塊鏈技術(shù)的革命性飛躍，標(biāo)志著這一變革領(lǐng)域不斷發(fā)展的重要里程碑。

對(duì)并行執(zhí)行的關(guān)注

當(dāng)我們探索并行區(qū)塊鏈的潛力時(shí)，重要的是要承認(rèn)，雖然它們具有可觀的可擴(kuò)展性和速度優(yōu)勢(shì)，但它也帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)和潛在的缺點(diǎn)。經(jīng)常提及的兩個(gè)主要問題是增加中心化的可能性和高交易沖突率。

并行區(qū)塊鏈將交易處理分布在眾多節(jié)點(diǎn)之間，從而提高了交易處理吞吐量。然而，這種分布也可能導(dǎo)致權(quán)力集中在幾個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)，從而帶來一定程度的中心化。這種中心化可能會(huì)破壞區(qū)塊鏈的可信度和安全性，使其更容易受到攻擊。此外，并行區(qū)塊鏈會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，由于交易請(qǐng)求過多，Solana網(wǎng)絡(luò)在2021年9月經(jīng)歷了停機(jī)事件。這一事件強(qiáng)調(diào)了與擴(kuò)展區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并強(qiáng)調(diào)了在不影響穩(wěn)定性的情況下處理高交易量的解決方案的必要性。

交易沖突率是另一個(gè)重要問題。此比率指的是由于沖突而無法同時(shí)執(zhí)行的交易的百分比。高沖突率可能導(dǎo)致并行區(qū)塊鏈中的大量交易重做。根據(jù)Flashbots報(bào)告，2017年以太坊交易的沖突率約為35%。隨著OpenSea和Uniswap等主要應(yīng)用程序主導(dǎo)以太坊網(wǎng)絡(luò)，沖突率可能會(huì)更高。

在optimistic執(zhí)行的情況下，如果沖突率超過30%，則交易重做的數(shù)量會(huì)嚴(yán)重破壞管道。每次重做都會(huì)減慢交易處理速度，降低并行化帶來的好處。因此，管理交易沖突率對(duì)于確保并行區(qū)塊鏈的效率至關(guān)重要。

結(jié)論

區(qū)塊鏈領(lǐng)域正在發(fā)生重大變化，因?yàn)樗噲D解決其設(shè)計(jì)中固有的可擴(kuò)展性和效率問題。我們已經(jīng)探討了實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行的各種方法，每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。基于狀態(tài)訪問的模型標(biāo)志著克服區(qū)塊鏈的順序性質(zhì)的第一步。

optimistic執(zhí)行雖然有希望，但也帶來了沖突的風(fēng)險(xiǎn)，需要有效的沖突解決策略。分片通過將網(wǎng)絡(luò)劃分為更小的、可管理的部分，使我們更進(jìn)一步，每個(gè)部分都能夠獨(dú)立處理事務(wù)。最后，基于計(jì)算的并行執(zhí)行使用尖端的計(jì)算機(jī)科學(xué)來最大化節(jié)點(diǎn)性能和應(yīng)用程序安全性。盡管存在挑戰(zhàn)和潛在的問題，但這些模型顯示出顯著提高區(qū)塊鏈技術(shù)性能的潛力。隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，我們正站在區(qū)塊鏈技術(shù)新時(shí)代的風(fēng)口。

以上就是腳本之家小編給家分享的深度解讀區(qū)塊鏈并行執(zhí)行的詳細(xì)教程了，希望大家喜歡！

你可能感興趣的文章

• 

  比特幣（BTC）劍指6.6萬美元技術(shù)突破，美伊?xí)和＼娛麓驌糁泼拦扇€反

  比特幣目標(biāo)劍指6.6萬美元，67000美元為關(guān)鍵突破位,美伊雙方暫停軍事打擊，地緣風(fēng)險(xiǎn)緩和提振市場(chǎng)情緒，美股全線上漲，油價(jià)回落超9%，風(fēng)險(xiǎn)偏好回升，本周美聯(lián)儲(chǔ)決議將成關(guān)鍵…

  2026-07-27
• 

  利率分歧主導(dǎo)市場(chǎng)博弈：本周比特幣（BTC）五大要點(diǎn)聚焦美聯(lián)儲(chǔ)決議與多

  比特幣本周重回6.5萬美元，以太坊大漲4.3%，但市場(chǎng)仍在利率分歧中博弈,美聯(lián)儲(chǔ)7月28-29日利率決議成核心焦點(diǎn)，市場(chǎng)預(yù)期加息概率約三分之一,中東局勢(shì)緩和提振風(fēng)險(xiǎn)偏好，科技…

  2026-07-27
• 

  比特幣價(jià)格預(yù)測(cè):一文分析FOMC會(huì)議與CLARITY法案對(duì)本周比特幣價(jià)格影響

  比特幣價(jià)格保持穩(wěn)定，交易員們正等待本周一系列事件的發(fā)生,過去24小時(shí)內(nèi)，加密貨幣市場(chǎng)整體上漲0.72%，市值達(dá)到2.2萬億美元，其中比特幣、以太坊、瑞波幣和索拉納均出現(xiàn)上…

  2026-07-27
• 

  比特幣歷史價(jià)格全記錄：從$0.01到牛市高點(diǎn)，看懂BTC十年漲跌

  從最初一文不值，到2025年牛市創(chuàng)下的歷史新高，這趟旅程充滿了傳奇色彩,本文將為您提供最完整的BTC 歷年價(jià)格走勢(shì)數(shù)據(jù)，透過詳細(xì)的圖表與關(guān)鍵事件分析，帶您回顧比特幣從零…

  2026-07-27
• 

  Q-Day 距離比特幣還有多遠(yuǎn)？安全風(fēng)險(xiǎn)與全網(wǎng)抗量子升級(jí)解析

  量子計(jì)算進(jìn)展縮短 Q-Day 預(yù)期時(shí)間窗口，比特幣 ECDSA 簽名機(jī)制存在安全隱患，超三成流通 BTC 處于風(fēng)險(xiǎn)敞口,本文剖析量子攻擊邏輯，對(duì)比不同發(fā)展情景，詳解抗量子升級(jí)方案、…

  2026-07-27
• 

  比特幣暴漲暴跌全史：從兩個(gè)披薩到10萬美元，十一年牛熊生死局

  從兩個(gè)披薩到十萬美元，比特幣十七年歷史就是一部暴漲暴跌史,監(jiān)管重錘、交易所崩塌、機(jī)構(gòu)入場(chǎng)、宏觀放水與緊縮——每一次極端波動(dòng)背后，都有清晰的推手,本文穿透每一輪牛熊…

  2026-07-27
• 

  一文讀懂比特幣：核心機(jī)制、價(jià)值邏輯與2009-2026價(jià)格波動(dòng)大事記

  比特幣被譽(yù)為加密資產(chǎn)里的數(shù)字黃金，比特幣已經(jīng)運(yùn)行超過17年，網(wǎng)絡(luò)從未真正被攻破，全球數(shù)百萬人在使用它,進(jìn)入幣圈，永遠(yuǎn)繞不開的就是比特幣，那么，比特幣到底是什么，它…

  2026-07-27
• 

  比特幣持穩(wěn)6.5萬鎂！現(xiàn)貨ETF交易量卻創(chuàng)2024年底以來新低

  比特幣重返 6.5 萬美元，現(xiàn)貨 ETF 交易熱度卻降溫，創(chuàng)十月以來最低,資金短線轉(zhuǎn)向以太幣 ETF，后續(xù)買盤力道將成走勢(shì)關(guān)鍵，一旦交易量與凈流入同時(shí)下降，價(jià)格便更容易受到期…

  2026-07-27
• 

  伊朗局勢(shì)推升油價(jià)，美股漲跌互現(xiàn)！比特幣反彈至6.45萬美元；以太坊重回

  受伊朗局勢(shì)影響，原油價(jià)格上行，美股走勢(shì)分化漲跌互現(xiàn),加密貨幣同步反彈，比特幣站穩(wěn) 6.45 萬美元，以太坊回升至 1880 美元,中東沖突帶來不確定性加劇，各大資產(chǎn)波動(dòng)放大，…

  2026-07-27
• 

  BTC現(xiàn)在觸底了嗎?5.8萬美元未必見底,一文拆解比特幣觸底信號(hào)

  過去將近一年里，我們一直在等待比特幣出現(xiàn)一個(gè)明確的看漲信號(hào)，而現(xiàn)在，我們也許終于等到了,周線 RSI 已經(jīng)出現(xiàn)了清晰的看漲背離,這并不意味著我們已經(jīng)徹底走出危險(xiǎn)區(qū)間，…

  2026-07-27