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内容目录
核心观点 3
并行的区块链:扩展性 升是永恒的焦点 4
区块链并行执行 7
Move生 升扩展性:并行处理、执行与共识解耦 7
Block-STM引擎:并行执行带来扩展性升 7
交易执行与共识解耦 7
Monad:流 线模型 掘并行执行潜力模型 掘并行执行潜力 10
基于链下计的并行执行 11
AR:基于存储共识的计范式 11
AO:基于存储共识的并行计 机 12
基于UTXO的链下计 :Nervos(CKB)细胞模型 13
新机遇:硬件 力、区块链AI训练 15
风险示 17
努表目录
努表1:以坊高度区块内交易情况 4
努表2:以坊交易池(Mempool)排队情况(截至2024年6月7日) 5
努表3: 过聚合签名、Taproot 升了比 币的扩展性 6
努表4:并行执行的市场格局 6
努表5:并行执行的市场格局 7
努表6:Aptos区块链在交易周期内每个阶段都是独立、可并行的 8
努表7:Aptos区块链的交易传播和元数据排序互相独立 9
努表8:流线模型示例 10
努表9:SmartWeave交互过程 11
努表10:AO构架示意努 12
努表11:AO网络的主要 征 13
努表12:比 币UTXO结构类一个带描的盒子 14
努表13:NervosCKB细胞模型相较于UTXO有更大的灵活性 14
努表14:GatlingX的GPU-EVM方案与传 计范式在不场景下的效率对比 15
努表15:ApusNetwork 出的TrustlessGPU解决方案 16
核心观点
早期区块链的共识机制(优其是交易的序执行点)降低了扩展性、限制了节点力的发挥。区块链并行执行能够显著升了网络的量和扩展性,目前已成为一个重要的发展方向。并行执行下,如何处理交易冲又产生了确定性并行和乐观并行等技术方向;另,交易执行与共识解耦、流线模型以及链下计都在掘并行执行的效能,使得单节点服务器的力性能得到了发挥的空间。这些努力,又进一步使得硬件性能(如GPU的优秀并行处理能力)成为区块链发展的又一动力。
本文对区块链并行执行模式进行了分类、分析,对硬件力和区块链AI模型训练进行了展望。
并行的区块链:扩展性提升是永恒的焦点
区块链的工作原理需要分散的节点达成共识、确认,这必然带来效率的下降,所以在处理任务(转账或执行合约程序)的时候自然不如中心化节点快,这是一个典型的不可能三角问题(安全、可扩展性、去中心化不可同时最优)。站在提升扩展性的角度,二层网络(Layer2,L2)是一种广泛采用的方案,但努力提升一层(Layer1)区块链的扩展性依旧是行业永恒的焦点——从比特币诞生起至今都是如此。
较早的区块链,尤其是比特币和以太坊,采用顺序执行机制进行交易。每笔提交到区块链上的交易都会成为所有节点需要共享、更新的状态,如以太坊虚拟机(EVM)每次只处理一个状态变化,确保网络的安全与一致共识——然后将处理好的多笔交易打包写入区块。这是很容易理解的,毕竟需要全网众多计算机节点对每一个区块都达成一致共识,只能部分牺牲性能,就好比众人投票,也要按照顺序一项一项事项来做决议。
图表1:以太坊高度区块内交易情况
资料来源:etherscan,
按照这种模式,于是产生了交易内存池(Mempool),即那些还未被全网共识确认的交易只能进入交易池排队,按照顺序(通常是市场竞价决定)一个个等待被确认后打包写入区块。
这是一种典型的串行模式,显然这是限制区块链性能的一个因素。
图表2:以太坊交易池(Mempool)排队情况(截至2024年6月7日)
资料来源:,
与串行对应的是并行计算(执行),即将多个任务同时处理,更进一步的,通过将复杂的任务细分成更小的任务模块,以达到优于串行模式的工作性能。并行执行的模式使得区块链能够同时处理多个互不冲突的交易,这大幅提升了网络的吞吐量和扩展性。
这里举一个Taproot的案例。我们都知道,比特币Taproot升级是激活隔离见证(SegWit)以来经历的最重要的升级。Taproot旨在进一步提高网络的隐私性和效率。Taproot升级最显著的变化是允许将多个复杂的签名(例如多重签名钱包)一起聚合和验证,而不是单独进行验证。通过聚合签名,网络的性能更快、费用更低,且节省区块空间。Taproot通过增强用户的隐私性和灵活性,提供了一种执行比特币交易的新方式,将极大地提高比特币的可扩展性。这显然也是一种并行执行的思路。
图表3:通过聚合签名、Taproot提升了比特币的扩展性
资料来源
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