Полная стековая параллелизация: новый взгляд на расширяемость Блокчейна
20 июня был выпущен белый документ «Полная стековая параллелизация» нового параллельного EVM Layer1 проекта, целью которого является полное раскрытие масштабируемости Блокчейн, чтобы децентрализованные приложения (DApps) обладали «предсказуемой производительностью».
Предсказуемая производительность относится к способности DApp обеспечивать предсказуемую обработку транзакций в секунду (TPS), что имеет решающее значение для некоторых бизнес-сценариев DApps. DApp, развернутые на публичных блокчейнах, обычно должны конкурировать с другими DApp за вычислительные мощности и место для хранения в блокчейне. В условиях перегрузки сети это приводит к высоким затратам на выполнение транзакций и задержкам, что крайне ограничивает быстрое развитие DApp. Представьте, если пользователь при использовании децентрализованного программного обеспечения для мгновенных сообщений не сможет отправлять и получать сообщения из-за того, что пространство блоков базовой сети блокчейна занято другими DApp, это будет катастрофично для пользовательского опыта.
Для решения проблемы "предсказуемой производительности" самым распространенным способом является использование блокчейна, специализированного для конкретных приложений, то есть приложения цепи. Приложение цепи — это блокчейн, который выделяет пространство блока специально для конкретного приложения.
А один проект инновационно предложил решение Elastic Block Space, EBS(, основанное на эластичном пространстве блоков ). Основываясь на концепции эластичных вычислений, динамически настраивает ресурсы блока на уровне протокола в зависимости от конкретных потребностей DApp, предоставляя независимое пространство для расширения блоков для DApp с высоким спросом.
В данной статье будут представлены приложения цепочки и эластичное блок-пространство, а также будет проведено сравнение их преимуществ и недостатков.
История развития приложенческого блокчейна
Приложенческий блокчейн — это блокчейн, созданный для работы одного DApp. Разработчики приложений не строят на существующем блокчейне, а создают новый блокчейн с нуля с использованием настроенной виртуальной машины, выполняя транзакции, возникающие в результате взаимодействия пользователей с приложением. Разработчики также могут настраивать различные элементы стека сетевого блокчейна — консенсус, сеть и исполнение, чтобы удовлетворить конкретные требования дизайна, тем самым решая проблемы высокой загруженности, высоких затрат и фиксированных характеристик в общих сетях.
Приложенческая цепь не является новой концепцией: биткойн можно рассматривать как "цифровое золото" приложенческой цепи, Arweave можно рассматривать как приложенческую цепь для постоянного хранения, Celestia можно рассматривать как приложенческую цепь, предоставляющую доступность данных.
С 2016 года приложение цепочки включает не только одиночные Блоки, но и многоцепочечные формы, то есть экосистему, построенную на основе нескольких взаимосвязанных Блокчейнов, основными представителями которых являются Cosmos и Palkadot. Cosmos — это первый проект, предложивший мир нескольких взаимосвязанных Блокчейнов, стремящийся решить проблему межцепочечных взаимодействий; его можно быстро разработать и запустить через Cosmos SDK, он разработал протокол IBC для реализации беспрепятственного взаимодействия Блокчейнов и т. д.; Palkadot нацелен на то, чтобы стать идеальным решением для масштабирования Блокчейнов, цепи в его экосистеме называются параллельными цепями, Palkadot с самого начала поддерживал совместную безопасность, различные параллельные цепи могут общаться через пересекающуюся информацию о консенсусе.
В конце 2020 года, с тем, как исследования по масштабированию Ethereum сосредоточились на нескольких решениях, таких как сайдчейны, подсети и Layer2 Rollups, родились соответствующие формы приложенческих цепей. Сайдчейны, такие как одна торговая платформа, подсети, такие как другая платформа, улучшают опыт и производительность сайдчейнов или подсетей, что приводит к повышению общей сервисной способности; Layer2 Rollups поддерживают приложенческие цепи в модульной стековой форме, среди которых OP Stack и один CDK платформы пользуются популярностью у многих проектов. Решения Layer2 Rollups направлены на повышение пропускной способности и масштабируемости сети Ethereum, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на транзакции и обеспечить более широкую взаимосвязь и взаимодействие.
В настоящее время уже существует множество приложений, построенных на различных платформах приложений. Например, Axie в начале 2021 года запустила свою побочную цепь Ethereum Ronin; DeFi Kingdoms в конце 2021 года объявила о миграции с Harmony на подсеть определенной платформы; Injective в ноябре 2021 года запустила приложение DeFi, построенное с использованием Cosmos SDK; dYdX в середине 2022 года объявила, что версия продукта V4 будет построена на независимой цепи приложений с использованием технологий Cosmos SDK; Uptick Network в 2023 году запустила инфраструктурное приложение для развития экосистемы Web3 - Uptick Chain, в инфраструктуре также имеется богатый уровень коммерческих протоколов.
Преимущества и недостатки приложенческого блокчейна
Приложенческая цепочка получает всю власть для работы своего суверенного Блока, а не полагается на базовый Layer1, что является мечом с двумя лезвиями.
Преимущества в основном заключаются в трех пунктах:
Суверенитет: Приложенческая цепь может решать проблемы с помощью собственного механизма управления, поддерживать независимость и автономию отдельных приложений, предотвращая различные вмешательства и препятствия;
Производительность: может удовлетворять требованиям приложений к низкой задержке и высокой пропускной способности, обеспечивая пользователям хороший опыт и значительно повышая эффективность фактической работы DApp;
Настраиваемость: Разработчики DApp могут настраивать цепочки в соответствии с требованиями, даже создавать экосистемы, предоставляя достаточно гибкие способы эволюции.
Недостатков также три:
Проблема безопасности: приложенческая цепочка должна нести ответственность за свою безопасность, включая взвешивание количества узлов, поддержание механизма консенсуса, избежание рисков залога и т.д., сеть относительно небезопасна;
Проблема кросс-цепей: Приложенческая цепь как независимая цепь страдает от отсутствия совместимости с другими цепями (приложениями) и сталкивается с проблемой кросс-цепей. Интеграция кросс-цепочных протоколов также увеличивает риски кросс-цепей;
Проблема стоимости: для приложения цепи необходимо дополнительно построить большое количество инфраструктуры, что требует значительных затрат и времени на разработку. Кроме того, это также включает в себя расходы на запуск и обслуживание узлов.
Для стартапов недостатки приложенческой цепи сильно влияют на их выход на рынок DApp. Большинство команд разработчиков стартапов не только испытывают трудности с решением вопросов безопасности и межцепочечных взаимодействий, но и отказываются от высоких затрат на труд, время и деньги. Однако предсказуемая производительность является неотъемлемой потребностью для определенных DApp, поэтому на рынке остро необходимы решения для предсказуемой производительности Layer1.
Эластичное пространство блоков
В Web2 эластичные вычисления являются распространенной моделью облачных вычислений, позволяющей системе динамически масштабировать или уменьшать обработку, память и ресурсы хранения в зависимости от потребностей, не беспокоясь о планировании емкости и проектировании инженерных решений в периоды пикового использования.
Эластичное блок-пространство автоматически настраивает количество транзакций, которые может вместить блок, в зависимости от степени загруженности сети. Если речь идет о транзакциях для конкретного приложения, блокчейн-сеть обеспечивает стабильное блок-пространство и гарантии TPS с помощью эластичных вычислений, что позволяет достичь "предсказуемой производительности".
Некоторые проекты также выдвигали аналогичную концепцию "гибкой динамической экспансии" и считали, что это неизбежный путь развития для поддержки широкомасштабного применения DApp. Прогнозируется, что в ближайшие 1-3 года появятся следующие технологические разработки:
Первый этап: горизонтальное масштабирование на уровне валидирующих узлов;
Второй этап: статическое расширение на уровне блокчейна;
Третий этап: динамическое горизонтальное масштабирование на уровне блокчейна.
Итак, один проект действительно реализовал эту концепцию, решив основную проблему первого этапа "как координировать горизонтальное расширение узлов валидации для поддержки эластичных вычислений". Когда протоколы в сети растут, он может подписаться на эластичное пространство блоков для обработки роста пользователей протокола и пропускной способности. Эластичное пространство блоков предоставляет независимое пространство блоков для DApps с высокой потребностью в транзакционной пропускной способности, позволяя им масштабироваться по мере роста. По сути, пространство блоков определяет объем данных, который может храниться в каждом блоке Блокчейн, что непосредственно влияет на транзакционную пропускную способность. Когда DApps сталкиваются с резким увеличением спроса на транзакции, подписка на эластичное пространство блоков становится полезной для эффективной обработки увеличенной нагрузки, не влияя на основной Блокчейн.
Реализация эластичных вычислений делится на "реальное время эластичности" и "не реальное время эластичности". "Реальное время эластичности" обычно относится к расширению с ответом в минутном масштабе, в то время как "не реальное время эластичности" требует ответа на расширение только в пределах установленного времени. В одном из проектов использовался метод "не реальное время эластичности", то есть, когда сеть обнаруживает необходимость в расширении, она инициирует предложение о расширении, и только через один или несколько эпох (а не в реальном времени) все верификационные узлы сети завершают расширение и подают доказательство расширения для вызова других верификаторов.
Некоторые решения по гибкому пространству блоков проекта заимствовали много идей из распределенных баз данных и являются продолжением технологии шarding в Блокчейн. С точки зрения "вычислительного шардирования" задача заключается в расширении под потребности приложений, что позволяет избежать проблем с "межшардовыми транзакциями", обеспечивая разработчиков и пользователей опытом, не отличающимся от прежнего. В то же время, внедрение "нереального гибкого" решения с относительно низким уровнем сложности, при удовлетворении многих реальных потребностей DApp, усиливает его применение.
Стоит отметить, что эластичное блок-пространство как решение для горизонтального масштабирования производительности блокчейна основано на предпосылке, что "транзакции могут быть параллелизированы". Только после повышения параллельности транзакций становится необходимым горизонтально масштабировать ресурсы машин узлов для повышения пропускной способности транзакций.
Таким образом, для таких Layer1, как Эфириум, проблема последовательности транзакций является самым непосредственным узким местом производительности, размер блока также ограничен переменным лимитом газа блока (максимум 30 000 000 газа), поэтому можно искать решения для увеличения масштабируемости Layer2.
Однако для высокопроизводительного Layer1, такого как определенная платформа, хотя поддерживается параллельное выполнение транзакций и производительность может быть горизонтально расширена, она не может справиться с проблемой "предсказуемой производительности" DApp в периоды пикового спроса. Определенная платформа реализует решение "локального рынка сборов", цель которого — предотвратить монополизацию дефицитного блок-пространства отдельными транзакциями, ограничивая рост временных сборов и смягчая негативное влияние резких пиков спроса. Например, во время выпуска NFT, эмитенты NFT быстро исчерпают лимит вычислительных единиц (CU) для каждого аккаунта, и последующие транзакции должны повысить приоритетные сборы, чтобы быть обработанными в ограниченном пространстве данного аккаунта.
Можно сказать, что некоторый проект справился с резким увеличением спроса на транзакции с помощью решения о гибком пространстве блоков, что также расширило концепцию "локального рынка сборов" на определенной платформе, обеспечивая не только "предсказуемую производительность" DApp, но и предотвращая резкое увеличение сборов и заторы по всей сети, что является двухсторонним выигрышем.
Резюме
Независимо от того, является ли это приложенной цепочкой или эластичным блоковым пространством, суть заключается в решении проблемы различных требований DApp к производительности Блокчейн, или, другими словами, проблемы "предсказуемой производительности". Эти два варианта не имеют хороших или плохих сторон, есть только вопрос их соответствия. Эти два варианта напоминают о "теории толстого протокола" — теории, предложенной Джоэлем Монегро в 2016 году, которая сосредоточена на вопросе "как криптопротоколы могут захватывать (больше ценности, чем приложения, построенные на их основе)".
Приложенческий блокчейн на самом деле является тонким протоколом, особенно когда Layer1 использует модульную архитектуру, уровень протокола полностью настраивается на уровне приложений, что приносит приложениям лучшую механизмы накопления ценности, но одновременно приводит к высоким затратам и ограниченной безопасности.
Эластичное пространство блоков на самом деле является толстым протоколом, который является расширенной функцией базового уровня протокола Layer1, эффективно снижая барьер для входа участников с требованиями к "предсказуемой производительности", в то же время протокол также может захватывать приложение ценности, создавая положительный обратный цикл.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Полный стек параллелизации: новый подход к расширяемости Блокчейн для проектов EVM Layer1
Полная стековая параллелизация: новый взгляд на расширяемость Блокчейна
20 июня был выпущен белый документ «Полная стековая параллелизация» нового параллельного EVM Layer1 проекта, целью которого является полное раскрытие масштабируемости Блокчейн, чтобы децентрализованные приложения (DApps) обладали «предсказуемой производительностью».
Предсказуемая производительность относится к способности DApp обеспечивать предсказуемую обработку транзакций в секунду (TPS), что имеет решающее значение для некоторых бизнес-сценариев DApps. DApp, развернутые на публичных блокчейнах, обычно должны конкурировать с другими DApp за вычислительные мощности и место для хранения в блокчейне. В условиях перегрузки сети это приводит к высоким затратам на выполнение транзакций и задержкам, что крайне ограничивает быстрое развитие DApp. Представьте, если пользователь при использовании децентрализованного программного обеспечения для мгновенных сообщений не сможет отправлять и получать сообщения из-за того, что пространство блоков базовой сети блокчейна занято другими DApp, это будет катастрофично для пользовательского опыта.
Для решения проблемы "предсказуемой производительности" самым распространенным способом является использование блокчейна, специализированного для конкретных приложений, то есть приложения цепи. Приложение цепи — это блокчейн, который выделяет пространство блока специально для конкретного приложения.
А один проект инновационно предложил решение Elastic Block Space, EBS(, основанное на эластичном пространстве блоков ). Основываясь на концепции эластичных вычислений, динамически настраивает ресурсы блока на уровне протокола в зависимости от конкретных потребностей DApp, предоставляя независимое пространство для расширения блоков для DApp с высоким спросом.
В данной статье будут представлены приложения цепочки и эластичное блок-пространство, а также будет проведено сравнение их преимуществ и недостатков.
История развития приложенческого блокчейна
Приложенческий блокчейн — это блокчейн, созданный для работы одного DApp. Разработчики приложений не строят на существующем блокчейне, а создают новый блокчейн с нуля с использованием настроенной виртуальной машины, выполняя транзакции, возникающие в результате взаимодействия пользователей с приложением. Разработчики также могут настраивать различные элементы стека сетевого блокчейна — консенсус, сеть и исполнение, чтобы удовлетворить конкретные требования дизайна, тем самым решая проблемы высокой загруженности, высоких затрат и фиксированных характеристик в общих сетях.
Приложенческая цепь не является новой концепцией: биткойн можно рассматривать как "цифровое золото" приложенческой цепи, Arweave можно рассматривать как приложенческую цепь для постоянного хранения, Celestia можно рассматривать как приложенческую цепь, предоставляющую доступность данных.
С 2016 года приложение цепочки включает не только одиночные Блоки, но и многоцепочечные формы, то есть экосистему, построенную на основе нескольких взаимосвязанных Блокчейнов, основными представителями которых являются Cosmos и Palkadot. Cosmos — это первый проект, предложивший мир нескольких взаимосвязанных Блокчейнов, стремящийся решить проблему межцепочечных взаимодействий; его можно быстро разработать и запустить через Cosmos SDK, он разработал протокол IBC для реализации беспрепятственного взаимодействия Блокчейнов и т. д.; Palkadot нацелен на то, чтобы стать идеальным решением для масштабирования Блокчейнов, цепи в его экосистеме называются параллельными цепями, Palkadot с самого начала поддерживал совместную безопасность, различные параллельные цепи могут общаться через пересекающуюся информацию о консенсусе.
В конце 2020 года, с тем, как исследования по масштабированию Ethereum сосредоточились на нескольких решениях, таких как сайдчейны, подсети и Layer2 Rollups, родились соответствующие формы приложенческих цепей. Сайдчейны, такие как одна торговая платформа, подсети, такие как другая платформа, улучшают опыт и производительность сайдчейнов или подсетей, что приводит к повышению общей сервисной способности; Layer2 Rollups поддерживают приложенческие цепи в модульной стековой форме, среди которых OP Stack и один CDK платформы пользуются популярностью у многих проектов. Решения Layer2 Rollups направлены на повышение пропускной способности и масштабируемости сети Ethereum, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на транзакции и обеспечить более широкую взаимосвязь и взаимодействие.
В настоящее время уже существует множество приложений, построенных на различных платформах приложений. Например, Axie в начале 2021 года запустила свою побочную цепь Ethereum Ronin; DeFi Kingdoms в конце 2021 года объявила о миграции с Harmony на подсеть определенной платформы; Injective в ноябре 2021 года запустила приложение DeFi, построенное с использованием Cosmos SDK; dYdX в середине 2022 года объявила, что версия продукта V4 будет построена на независимой цепи приложений с использованием технологий Cosmos SDK; Uptick Network в 2023 году запустила инфраструктурное приложение для развития экосистемы Web3 - Uptick Chain, в инфраструктуре также имеется богатый уровень коммерческих протоколов.
Преимущества и недостатки приложенческого блокчейна
Приложенческая цепочка получает всю власть для работы своего суверенного Блока, а не полагается на базовый Layer1, что является мечом с двумя лезвиями.
Преимущества в основном заключаются в трех пунктах:
Суверенитет: Приложенческая цепь может решать проблемы с помощью собственного механизма управления, поддерживать независимость и автономию отдельных приложений, предотвращая различные вмешательства и препятствия;
Производительность: может удовлетворять требованиям приложений к низкой задержке и высокой пропускной способности, обеспечивая пользователям хороший опыт и значительно повышая эффективность фактической работы DApp;
Настраиваемость: Разработчики DApp могут настраивать цепочки в соответствии с требованиями, даже создавать экосистемы, предоставляя достаточно гибкие способы эволюции.
Недостатков также три:
Проблема безопасности: приложенческая цепочка должна нести ответственность за свою безопасность, включая взвешивание количества узлов, поддержание механизма консенсуса, избежание рисков залога и т.д., сеть относительно небезопасна;
Проблема кросс-цепей: Приложенческая цепь как независимая цепь страдает от отсутствия совместимости с другими цепями (приложениями) и сталкивается с проблемой кросс-цепей. Интеграция кросс-цепочных протоколов также увеличивает риски кросс-цепей;
Проблема стоимости: для приложения цепи необходимо дополнительно построить большое количество инфраструктуры, что требует значительных затрат и времени на разработку. Кроме того, это также включает в себя расходы на запуск и обслуживание узлов.
Для стартапов недостатки приложенческой цепи сильно влияют на их выход на рынок DApp. Большинство команд разработчиков стартапов не только испытывают трудности с решением вопросов безопасности и межцепочечных взаимодействий, но и отказываются от высоких затрат на труд, время и деньги. Однако предсказуемая производительность является неотъемлемой потребностью для определенных DApp, поэтому на рынке остро необходимы решения для предсказуемой производительности Layer1.
Эластичное пространство блоков
В Web2 эластичные вычисления являются распространенной моделью облачных вычислений, позволяющей системе динамически масштабировать или уменьшать обработку, память и ресурсы хранения в зависимости от потребностей, не беспокоясь о планировании емкости и проектировании инженерных решений в периоды пикового использования.
Эластичное блок-пространство автоматически настраивает количество транзакций, которые может вместить блок, в зависимости от степени загруженности сети. Если речь идет о транзакциях для конкретного приложения, блокчейн-сеть обеспечивает стабильное блок-пространство и гарантии TPS с помощью эластичных вычислений, что позволяет достичь "предсказуемой производительности".
Некоторые проекты также выдвигали аналогичную концепцию "гибкой динамической экспансии" и считали, что это неизбежный путь развития для поддержки широкомасштабного применения DApp. Прогнозируется, что в ближайшие 1-3 года появятся следующие технологические разработки:
Итак, один проект действительно реализовал эту концепцию, решив основную проблему первого этапа "как координировать горизонтальное расширение узлов валидации для поддержки эластичных вычислений". Когда протоколы в сети растут, он может подписаться на эластичное пространство блоков для обработки роста пользователей протокола и пропускной способности. Эластичное пространство блоков предоставляет независимое пространство блоков для DApps с высокой потребностью в транзакционной пропускной способности, позволяя им масштабироваться по мере роста. По сути, пространство блоков определяет объем данных, который может храниться в каждом блоке Блокчейн, что непосредственно влияет на транзакционную пропускную способность. Когда DApps сталкиваются с резким увеличением спроса на транзакции, подписка на эластичное пространство блоков становится полезной для эффективной обработки увеличенной нагрузки, не влияя на основной Блокчейн.
Реализация эластичных вычислений делится на "реальное время эластичности" и "не реальное время эластичности". "Реальное время эластичности" обычно относится к расширению с ответом в минутном масштабе, в то время как "не реальное время эластичности" требует ответа на расширение только в пределах установленного времени. В одном из проектов использовался метод "не реальное время эластичности", то есть, когда сеть обнаруживает необходимость в расширении, она инициирует предложение о расширении, и только через один или несколько эпох (а не в реальном времени) все верификационные узлы сети завершают расширение и подают доказательство расширения для вызова других верификаторов.
Некоторые решения по гибкому пространству блоков проекта заимствовали много идей из распределенных баз данных и являются продолжением технологии шarding в Блокчейн. С точки зрения "вычислительного шардирования" задача заключается в расширении под потребности приложений, что позволяет избежать проблем с "межшардовыми транзакциями", обеспечивая разработчиков и пользователей опытом, не отличающимся от прежнего. В то же время, внедрение "нереального гибкого" решения с относительно низким уровнем сложности, при удовлетворении многих реальных потребностей DApp, усиливает его применение.
Стоит отметить, что эластичное блок-пространство как решение для горизонтального масштабирования производительности блокчейна основано на предпосылке, что "транзакции могут быть параллелизированы". Только после повышения параллельности транзакций становится необходимым горизонтально масштабировать ресурсы машин узлов для повышения пропускной способности транзакций.
Таким образом, для таких Layer1, как Эфириум, проблема последовательности транзакций является самым непосредственным узким местом производительности, размер блока также ограничен переменным лимитом газа блока (максимум 30 000 000 газа), поэтому можно искать решения для увеличения масштабируемости Layer2.
Однако для высокопроизводительного Layer1, такого как определенная платформа, хотя поддерживается параллельное выполнение транзакций и производительность может быть горизонтально расширена, она не может справиться с проблемой "предсказуемой производительности" DApp в периоды пикового спроса. Определенная платформа реализует решение "локального рынка сборов", цель которого — предотвратить монополизацию дефицитного блок-пространства отдельными транзакциями, ограничивая рост временных сборов и смягчая негативное влияние резких пиков спроса. Например, во время выпуска NFT, эмитенты NFT быстро исчерпают лимит вычислительных единиц (CU) для каждого аккаунта, и последующие транзакции должны повысить приоритетные сборы, чтобы быть обработанными в ограниченном пространстве данного аккаунта.
Можно сказать, что некоторый проект справился с резким увеличением спроса на транзакции с помощью решения о гибком пространстве блоков, что также расширило концепцию "локального рынка сборов" на определенной платформе, обеспечивая не только "предсказуемую производительность" DApp, но и предотвращая резкое увеличение сборов и заторы по всей сети, что является двухсторонним выигрышем.
Резюме
Независимо от того, является ли это приложенной цепочкой или эластичным блоковым пространством, суть заключается в решении проблемы различных требований DApp к производительности Блокчейн, или, другими словами, проблемы "предсказуемой производительности". Эти два варианта не имеют хороших или плохих сторон, есть только вопрос их соответствия. Эти два варианта напоминают о "теории толстого протокола" — теории, предложенной Джоэлем Монегро в 2016 году, которая сосредоточена на вопросе "как криптопротоколы могут захватывать (больше ценности, чем приложения, построенные на их основе)".
Приложенческий блокчейн на самом деле является тонким протоколом, особенно когда Layer1 использует модульную архитектуру, уровень протокола полностью настраивается на уровне приложений, что приносит приложениям лучшую механизмы накопления ценности, но одновременно приводит к высоким затратам и ограниченной безопасности.
Эластичное пространство блоков на самом деле является толстым протоколом, который является расширенной функцией базового уровня протокола Layer1, эффективно снижая барьер для входа участников с требованиями к "предсказуемой производительности", в то же время протокол также может захватывать приложение ценности, создавая положительный обратный цикл.