Vorhersehbare Leistung von DApps: von der Anwendungskette bis zum elastischen Blockraum

Artela-Whitepaper

Am 20. Juni veröffentlichte das hochmoderne parallele EVM Layer 1-Projekt Artela das Whitepaper „Full Stack Parallelization“, mit dem Ziel, die Skalierbarkeit der Blockchain vollständig freizugeben und DApps eine „vorhersehbare Leistung“ zu ermöglichen.

Vorhersehbare Leistung bezieht sich auf die Bereitstellung vorhersehbarer TPS für DApps, was für DApps in bestimmten Geschäftsszenarien von entscheidender Bedeutung ist. In der öffentlichen Kette bereitgestellte DApps müssen im Allgemeinen mit anderen DApps um die Rechenleistung und den Speicherplatz der Blockchain konkurrieren. Daher führt dies im Falle einer Netzwerküberlastung zu relativ hohen Kosten für die Transaktionsausführung und zu erheblichen Kosten für den Geschäftsbetrieb schränkte die schnelle Entwicklung von DApps ein. Es ist denkbar, dass, wenn ein Benutzer eine dezentrale Instant-Messaging-Software verwendet, die Nachrichten des Benutzers kaum gesendet und empfangen werden können, da der Blockraum des zugrunde liegenden Blockchain-Netzwerks von anderen DApps belegt ist, was eine Katastrophe für das Benutzererlebnis darstellt .

Um das Problem der „vorhersehbaren Leistung“ zu lösen, besteht der häufigste Ansatz darin, eine anwendungsspezifische Blockchain (anwendungsspezifische Blockchain) zu verwenden, die auch als Anwendungskette (Appchain) bezeichnet wird. spezifische Blockchain.

Artela schlägt innovativ die Elastic Block Space (EBS)-Lösung vor, die auf dem Konzept des Elastic Computing basiert und Blockressourcen dynamisch an die spezifischen Anforderungen von DApps auf Protokollebene anpasst, um eine unabhängige Erweiterung für DApps mit hohem Blockraumbedarf zu ermöglichen.

In diesem Artikel werden die Anwendungskette bzw. der elastische Blockraum vorgestellt und die Vor- und Nachteile der beiden verglichen.

Der Entwicklungspfad der Anwendungskette

Anwendungsketten sind Blockchains, die zum Ausführen einer einzelnen DApp erstellt wurden. Anstatt auf einer vorhandenen Blockchain aufzubauen, erstellen Anwendungsentwickler eine neue Blockchain von Grund auf mit einer benutzerdefinierten virtuellen Maschine, die Transaktionen von Benutzern ausführt, die mit der Anwendung interagieren. Entwickler können auch verschiedene Elemente des Blockchain-Netzwerkstapels – Konsens, Netzwerk und Ausführung – anpassen, um bestimmte Designanforderungen zu erfüllen und so Probleme wie hohe Überlastung, hohe Kosten und feste Funktionen in gemeinsam genutzten Netzwerken zu lösen.

Anwendungsketten sind kein neues Konzept: Bitcoin kann als Anwendungskette für „digitales Gold“ betrachtet werden, Arweave kann als Anwendungskette zur dauerhaften Speicherung angesehen werden und Celestia kann als Anwendungskette angesehen werden, die Datenverfügbarkeit bereitstellt.

Ab 2016 umfasst die Anwendungskette nicht nur Single-Chip-Blockchains, sondern auch Multi-Chain-Formen, also ein Ökosystem, das aus mehreren miteinander verbundenen Blockchains besteht, wobei die Hauptvertreter Cosmos und Palkadot sind. Cosmos ist das erste Unternehmen, das sich mehrere miteinander verbundene Blockchain-Welten vorstellt und sich der Lösung des kettenübergreifenden Interaktionsproblems von Blockchains verschrieben hat. Es hat das IBC-Protokoll entwickelt, um Blockchain-Interaktionen durchzuführen usw.; Palkadot zielt darauf ab, eine perfekte Blockchain-Erweiterungslösung zu werden. Die Ketten in seiner Ökologie werden von Anfang an als Parachains bezeichnet, und verschiedene Parachains können durch gegenseitige Konsensinformationen kommunizieren.

Als sich Ende 2020 die Expansionsforschung von Ethereum auf mehrere Lösungen wie Seitenketten, Subnetze und Layer-2-Rollups konzentrierte, entstanden auch in der Anwendungskette entsprechende Formen. Seitenketten wie Polygon und Subnetze wie Avalanche verbessern die allgemeinen Servicefunktionen, indem sie die Erfahrung und Leistung von Seitenketten oder Subnetzen verbessern. Layer-2-Rollups unterstützen Anwendungsketten in Form von modularen Stacks, darunter OP Stack und Polygon CDK viele Projekte als Layer-2-Rollups-Lösung, die darauf abzielt, den Durchsatz und die Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks zu erhöhen, um den wachsenden Transaktionsanforderungen gerecht zu werden und eine breitere Interoperabilität und Interoperabilität bereitzustellen.

Derzeit gibt es bereits eine große Anzahl von Anwendungen, die in Anwendungsketten über verschiedene Plattformen hinweg integriert sind. Beispielsweise startete Axie Anfang 2021 seine Ethereum-Seitenkette Ronin; Ende 2021 kündigte DeFi Kingdoms seine mit dem Cosmos SDK erstellte DeFi-Anwendungskette an; 2022 wurde bekannt gegeben, dass die V4-Version des Produkts die Cosmos SDK-Technologie zum Aufbau einer unabhängigen Anwendungskette verwenden wird. Uptick Network wird 2023 die ökologische Anwendungskette Uptick Chain als Infrastruktur für die Entwicklung ökologischer Web3-Anwendungen starten eine umfangreiche kommerzielle Protokollschicht.

Vor- und Nachteile der Anwendungskette

Anwendungsketten erhalten die volle Macht, ihre souveräne Blockchain zu betreiben, anstatt sich auf die zugrunde liegende Schicht 1 zu verlassen, die ein zweischneidiges Schwert ist.

Es gibt drei Hauptvorteile:

• Souveränität: Die Anwendungskette kann Probleme durch eigene Governance-Lösungen lösen, die Unabhängigkeit und Autonomie einzelner Anwendungsprojekte wahren und verschiedene Störungen und Hindernisse verhindern.

• Leistung: Es kann die von Anwendungen geforderte geringe Latenz und den hohen Durchsatz erfüllen, Benutzern ein gutes Erlebnis bieten und die tatsächliche Betriebseffizienz von DApp erheblich verbessern.

• Anpassbarkeit: DApp-Entwickler können die Kette an ihre Bedürfnisse anpassen und sogar ein Ökosystem erstellen und so eine ausreichend flexible Entwicklungsmethode bereitstellen.

Es gibt auch drei Nachteile:

• Sicherheitsprobleme: Die Anwendungskette muss für ihre eigene Sicherheit verantwortlich sein, einschließlich der Abwägung der Anzahl der Knoten, der Aufrechterhaltung von Konsensmechanismen, der Vermeidung von Verpfändungsrisiken usw. Das Netzwerk ist relativ unsicher;

• Kettenübergreifende Probleme: Als unabhängige Kette mangelt es der Anwendungskette an Interoperabilität mit anderen Ketten (Anwendungen) und es treten kettenübergreifende Probleme auf. Die Integration kettenübergreifender Protokolle erhöht die kettenübergreifenden Risiken.

• Kostenproblem: Die Anwendungskette erfordert viel zusätzliche Infrastruktur, was viel Kosten und Engineering-Zeit erfordert. Darüber hinaus fallen Kosten für den Betrieb und die Wartung der Knoten an.

Für Start-up-Unternehmen haben die Nachteile von Anwendungsketten große Auswirkungen auf die DApps, die sie auf den Markt bringen. Die Entwicklungsteams der meisten Start-up-Unternehmen sind nicht nur nicht in der Lage, Sicherheitsprobleme und kettenübergreifende Probleme gut zu lösen, sondern auch Sie sind durch hohe Arbeitskräfte belastet. Es kostet Zeit und Geld, sie zum Aufgeben zu überreden. Für bestimmte DApps ist jedoch eine vorhersehbare Leistung erforderlich. Daher benötigt der Markt dringend eine Schicht-1-Lösung mit vorhersehbarer Leistung.

Flexibler Blockraum

In Web2 ist Elastic Computing ein gängiges Cloud-Computing-Modell, das es Systemen ermöglicht, Computerverarbeitungs-, Arbeitsspeicher- und Speicherressourcen je nach Bedarf dynamisch zu vergrößern oder zu verkleinern, um sich ändernden Anforderungen gerecht zu werden, ohne sich Gedanken über die Kapazitätsplanung und -technik für Spitzenauslastung machen zu müssen.

Der elastische Blockraum passt die Anzahl der im Block untergebrachten Transaktionen automatisch an den Grad der Netzwerküberlastung an. Für Transaktionen bestimmter Anwendungen bietet das Blockchain-Netzwerk durch elastisches Computing stabilen Blockraum und TPS-Garantie, wodurch eine „vorhersehbare Leistung“ erreicht wird.

MegaETH hat auch ein ähnliches Konzept der „elastischen dynamischen Expansion“ vorgeschlagen und glaubt, dass dies ein unvermeidlicher Entwicklungspfad für DApps ist, um eine groß angelegte Einführung zu unterstützen. Für die nächsten 1-3 Jahre werden folgende technologische Entwicklungen vorhergesagt:

• Phase 1: Horizontale Erweiterung auf der Ebene des Verifizierungsknotens;

• Die zweite Stufe: statische Erweiterung auf Kettenebene;

• Die dritte Stufe: dynamische horizontale Expansion auf Kettenebene.

Artela hat dieses Konzept wirklich umgesetzt und das Kernproblem in der ersten Phase gelöst: „Wie kann die horizontale Erweiterung von Verifizierungsknoten koordiniert werden, um elastisches Computing zu unterstützen?“. Wenn ein Protokoll im Artela-Netzwerk wächst, kann es elastischen Blockraum abonnieren, um das Wachstum der Protokollbenutzer und des Durchsatzes zu bewältigen. Der elastische Blockraum bietet unabhängigen Blockraum für DApps mit hohen Anforderungen an den Transaktionsdurchsatz und ermöglicht ihnen so die Skalierung, wenn sie wachsen. Im Wesentlichen bestimmt der Blockplatz die Datenmenge, die in jedem Block der Blockchain gespeichert werden kann, und wirkt sich direkt auf den Transaktionsdurchsatz aus. Wenn DApps einen Anstieg der Transaktionsnachfrage verzeichnen, ist das Abonnieren von elastischem Blockspeicher sinnvoll, um die erhöhte Last effizient zu bewältigen, ohne die zugrunde liegende Blockchain zu beeinträchtigen.

Die Implementierung des elastischen Rechnens ist in „Echtzeitelastizität“ und „Nicht-Echtzeit-Elastizität“ unterteilt. „Echtzeit-Elastizität“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Reaktion auf Kapazitätserweiterung auf Minutenebene, während „Nicht-Echtzeit-Elastizität“ muss nur innerhalb einer begrenzten Zeit auf Kapazitätserweiterungen reagieren. Artela wendet eine Methode der „Nicht-Echtzeit-Elastizität“ an, d. statt in Echtzeit). Und reichen Sie den Erweiterungsnachweis ein, damit andere Validatoren ihn anfechten können.

Die Elastic-Block-Space-Lösung von Artela basiert tatsächlich auf vielen verteilten Datenbankkonzepten und ist zudem eine Fortsetzung der Blockchain-Sharding-Technologie. Unter dem Gesichtspunkt des „Computing-Sharding“ wird die Kapazität entsprechend dem Anwendungsverkehr erweitert, der sie benötigt, wodurch das Problem von „Cross-Shard-Transaktionen“ vermieden wird, sodass sich die Entwickler- und Benutzererfahrung nicht von zuvor unterscheidet. Gleichzeitig hat die Einführung der relativ schwierig zu implementierenden „Nicht-Echtzeit-Elastizität“ die Anwendbarkeit verbessert und gleichzeitig den tatsächlichen Anforderungen vieler DApps gerecht.

Es ist erwähnenswert, dass der elastische Blockraum als Lösung für die horizontale Erweiterung der Blockchain-Leistung auf der Prämisse basiert, dass „Transaktionen parallelisiert werden können“. Nur wenn die Transaktionsparallelität erhöht wird, müssen die Maschinenressourcen des Knotens horizontal erweitert werden . , um den Transaktionsdurchsatz zu verbessern.

Daher ist für Schicht 1 wie Ethereum das Transaktionsserialisierungsproblem der direkteste Leistungsengpass, und die Blockgröße ist auch durch die Blockgasgrenze variabler Größe begrenzt (die Obergrenze liegt bei 30.000.000 Gas), sodass wir nur können Suchen Sie nach einer Layer-2-Erweiterungslösung.

Für Hochleistungs-Layer 1 wie Solana unterstützt es zwar die parallele Ausführung von Transaktionen und kann horizontal skaliert werden, kann aber das Problem der „vorhersehbaren Leistung“ von DApps in Zeiten der Spitzennachfrage nicht bewältigen. Durch die Implementierung einer „lokalen Gebührenmarkt“-Lösung möchte Solana verhindern, dass eine Transaktion mit nur einer Nachfrage den knappen Blockraum monopolisiert, zeitbasierte Gebührenerhöhungen begrenzt und die negativen Auswirkungen plötzlicher Nachfragespitzen abmildert. Beispielsweise wird der NFT-Emittent während einer NFT-Ausgabe schnell das Recheneinheitenlimit (CU) jedes Kontos aufbrauchen, und nachfolgende Transaktionen müssen die Prioritätsgebühr erhöhen, um innerhalb des begrenzten Speicherplatzes des Kontos verarbeitet zu werden.

Man kann sagen, dass Artelas flexible Blockraumlösung zur Bewältigung des Anstiegs der Transaktionsnachfrage auch das Konzept des „lokalen Gebührenmarktes“ in Solana weiter ausbaut, was nicht nur die „vorhersehbare Leistung“ von DApp gewährleistet, sondern auch netzwerkweite verhindert Der Kostenanstieg und die Staus haben zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen.

Zusammenfassen

Unabhängig davon, ob es sich um eine Anwendungskette oder einen elastischen Blockraum handelt, sollen sie im Wesentlichen das Problem lösen, dass verschiedene DApps unterschiedliche Anforderungen an die Blockchain-Leistung stellen, oder das Problem der „vorhersehbaren Leistung“. Zwischen den beiden Lösungen gibt es kein Gut oder Böse, sondern nur die Angemessenheit eins und unangemessen. Diese beiden Lösungen erinnern mich an die „Fat-Protocol-Theorie“ – eine von Joel Monegro im Jahr 2016 vorgeschlagene Theorie, die sich darum dreht, „wie kryptografische Protokolle mehr (als den kollektiven Wert, der von den darauf aufgebauten Anwendungen erfasst wird)“ erfassen sollten. erweitert sich.

Die Anwendungskette ist eigentlich ein dünnes Protokoll, insbesondere wenn Schicht 1 eine modulare Architektur übernimmt. Die Protokollschicht wird zwar vollständig von der Anwendungsschicht angepasst, bringt aber auch hohe Kosten und begrenzte Sicherheit mit sich.

Elastic Block Space ist eigentlich ein Fat-Protokoll, eine Erweiterung der zugrunde liegenden Layer-1-Protokollschicht, die die Eintrittsbarriere für Teilnehmer mit „vorhersehbaren Leistungsanforderungen“ effektiv senkt. Gleichzeitig kann das Protokoll auch den Anwendungswert erfassen und einen positiven Effekt erzielen Rückkopplungsschleife. .