Web3.com Ventures Original-Forschungsanalyse

0xFishylosopher

Einführung

Die Sui-Blockchain ist eines der wichtigsten neuen L1-Projekte, das die Move-Sprache verwendet, und hat mit seinen technologischen Entwicklungen große Aufmerksamkeit in den Medien und beim Kapital auf sich gezogen [1]. Im Vergleich zu vielen anderen neuen L1-Blockchains, insbesondere zu Aptos, verfügt Sui über eine ganze Reihe experimenteller Designs, technologischer Innovationen und einzigartiger Tokenomics, um eine Blockchain bereitzustellen, die „horizontal skaliert“ und praktisch unbegrenzte Vorteile bietet [2]. In diesem Artikel werde ich die wichtigsten technologischen Durchbrüche von Sui sowie das einzigartige Tokenomics-Modell des Projekts durchgehen, bevor ich eine kritische Bewertung des Potenzials von Sui als auf Skalierbarkeit ausgerichtete L1-Kette vornehme.

Sui Technische Prinzipien

Sui als Projekt bietet eine Vielzahl technischer Innovationen, die alle darauf abzielen, die Transaktionsgeschwindigkeit und den Durchsatz zu optimieren, insbesondere für einfache Peer-to-Peer-Transaktionen. In diesem Abschnitt werde ich mich auf drei der wichtigsten technologischen Innovationen konzentrieren: die Änderung der Move-Sprache zur Erstellung von Sui Move, die Handhabung „einfacher Transaktionen“ ohne Konsens und die einzigartige Narwhal-Tusk-Konsens-Engine.

Unterwegs

Erstens verwendet Sui im ​​Gegensatz zu Aptos und anderen Move-Sprachprojekten, die die ursprüngliche Move-Sprache von Meta Libra direkt „out-of-the-box“ übernehmen, seine eigene benutzerdefinierte Version der Move-Sprache, Sui Move, um seine Smart Contracts zu schreiben. Move ist als ressourcenbasierte Smart-Contract-Sprache, die mit fähigkeitsbasierten Strukturen implementiert wird, natürlich für die parallele Ausführung optimiert. Während die ursprüngliche Diem-Move-Sprache mit einem „Berechtigungssystem“ im Sinn entwickelt wurde, bei dem die Zugriffskontrolle strikt durchgesetzt wurde, erfordert Suis Idee der Massenakzeptanz ein viel offeneres System, um die Einarbeitung zu beschleunigen. Zu diesem Zweck erstellt Sui Move primitivere Funktionen, wie etwa die Transfer-Funktion, die eine „reibungslose Massenerstellung von Vermögenswerten“ ermöglichen [3].

Zu den weiteren Modifikationen, die Sui an der Sprache Move vorgenommen hat, gehört eine Bereinigung der Typisierungssysteme von Move, um ein viel flüssigeres Programmiererlebnis zu ermöglichen. Durch die Möglichkeit der Übertragung und des Besitzes von Assets in nativem Typ müssen Entwickler keine „Wrapper-Muster“ wie in der traditionellen Sprache Move verwenden. Suis Optimierung der Ressourcen-„Typisierung“ ermöglicht außerdem die Bündelung von Assets unterschiedlichen Typs in einem größeren Asset-Container, wodurch die Funktionalität benutzerdefinierter Typen erweitert und eine sauberere Polymorphiestruktur ermöglicht wird [3].

Einfache „Single-Writer“-Transaktionen

Suis Handhabung einfacher „Single-Writer“-Transaktionen ist wohl die wichtigste Innovation des Projekts und der wichtigste Garant für die Skalierbarkeit des Projekts. Single-Writer-Transaktionen umfassen, wie der Name schon sagt, gängige Blockchain-Transaktionen wie Peer-to-Peer-Zahlungen und NFT-Überweisungen, bei denen nur ein Absender beteiligt ist. Sui gibt an, dass es „für Single-Writer-Objekte optimiert ist und ein Design ermöglicht, das auf Konsens für einfache Transaktionen verzichtet“ [4]. Dies scheint im Widerspruch zu den Prinzipien des Blockchain-Designs zu stehen – schließlich ist der Konsens der entscheidende Schritt, um sicherzustellen, dass die über die Blockchain gesendeten Daten sicher sind. Wie also handhabt Sui die Datensicherheit ohne Konsens?

Der Schlüssel liegt hier darin, dass Sui einen Algorithmus namens „Byzantine Consistent Broadcast“ verwendet, einen einfacheren Algorithmus, der den Overhead traditioneller Konsensansätze eliminiert, aber dennoch Sicherheit und Lebendigkeit unter byzantinischen Bedingungen garantiert (im Grunde die Standardsicherheitsanforderung für Konsens). Dieser Algorithmus ist tatsächlich dem Transport Layer Security (TLS)-Algorithmus ziemlich ähnlich, der traditionell von Webseiten verwendet wird, um eine sichere Verbindung herzustellen [5].

In einem traditionellen Konsensmechanismus gibt es einen „Fire-and-Forget“-Ansatz für den Absender, bei dem der Absender nach der Übermittlung einer Transaktion an die Validierer nichts weiter mit der Transaktion tut und die Validierer die ganze Arbeit erledigen [6]. Dies liegt daran, dass die Validierer überprüfen müssen, dass die Transaktion nicht mit den anderen Transaktionen in Konflikt steht, die von anderen Kunden gesendet wurden. Aber im Fall einer einfachen „Single-Writer“-Operation wissen wir bereits, dass es keine anderen widersprüchlichen Schreibvorgänge von anderen Absendern geben wird. Daher können wir die Rechenlast der Stimmenauszählung auf den Absender auslagern, anstatt wertvolle Validierer-Rechenzeit zu verbrauchen.

Im Einzelnen durchlaufen einfache Transaktionen die folgenden vier Schritte [6]:

  1. Der Absender sendet Transaktionsdaten an die Validierer und speichert einen Nachweis über die Übermittlung dieser Transaktion.

  2. Die Validierer senden ihre (nach Proof-of-Stake gewichteten) Stimmen an den Absender zurück.

  3. Der Absender zählt alle von den Validierern erhaltenen Stimmen zusammen und erstellt, sobald der Validierungsschwellenwert überschritten wird, ein „Verifizierungszertifikat“, das an die Validierer zurückgesendet wird.

  4. Die Prüfer erhalten dieses Zertifikat, überprüfen die Gültigkeit und schließen die Transaktion sofort ab.

Da die Validierer nicht miteinander kommunizieren müssen (wie beim herkömmlichen Konsens), ermöglicht dieser ausgeklügelte Algorithmus einfache Transaktionen mit sehr geringem Rechenaufwand für die Validierer im Sui-Netzwerk, während der Zertifikatsmechanismus diesen Transaktionen auch hinsichtlich der Sicherheit ein hohes Maß an Robustheit verleiht.

Noch wichtiger ist, dass dieser Algorithmus hochgradig skalierbar ist. Aufgrund dieses ausgeklügelten Algorithmus hat das Sui-Netzwerk theoretisch keine Obergrenze für die Anzahl einfacher Transaktionen, die es verarbeiten kann. Da die Hauptberechnung, d. h. das Zusammenzählen der Validator-Stimmen, auf der Client-Seite erfolgt, sind die Validierer bei der Nutzung des Sui-Netzwerks durch immer mehr Benutzer nicht dem gleichen Rechendruck ausgesetzt wie Ethereum, Solana oder sogar Aptos (die Benutzer führen die Berechnungen im Wesentlichen selbst durch). Aus diesem Grund bewerben die Entwickler von Sui die Blockchain als qualitativ anders als andere Blockchains, da sie eine „horizontale Skalierungs“-Strategie verwendet [7].

Narwhal-Tusk Konsens-Engine

Natürlich ist Sui zwar für einfache Transaktionen mit einem einzelnen Autor optimiert, verfügt aber auch über einen eher „traditionellen“ globalen Konsensmechanismus, der für komplexere Transaktionen und zur regelmäßigen Überprüfung des globalen Zustands der Blockchain verwendet wird. Diese Konsensmaschine, die Graphendatenstrukturen (genauer gesagt DAG-Datenstrukturen) nutzt, ist an und für sich ebenfalls ein hochmoderner Konsensmechanismus. Suis Konsensmaschine besteht aus zwei Hauptkomponenten [8]:

  1. Narwhal, Suis Mempool, oder im Grunde ein Butler, der ausstehende Konsenstransaktionen in Schach hält

  2. Tusk (und sein Vorgänger Bullshark), Protokolle, die die Reihenfolge der Konsenstransaktionen sicherstellen

Narwhal nimmt im Wesentlichen eine Reihe von ausstehenden Transaktionen und „graphisiert“ diese, während sie darauf warten, verarbeitet zu werden [9]. Anstatt Transaktionen in Bestätigungsblöcken zusammenzufassen, wie in einem traditionellen Blockchain-Konsens, stempelt Narwhal Transaktionen mit einer Versionsnummer sowie mit Zeigern auf Versionsnummern vorheriger Transaktionen und erstellt so einen gerichteten azyklischen Graphen (DAG), der eine Art Dateibaum darstellt. Diese DAG-Struktur ist dem Konzept eines „Blockweave“ von Arweave sehr ähnlich, das die eindimensionale LinkedList-ähnliche Struktur einer „Blockchain“ in einen dateibaumähnlichen Graphen umwandelt, um eine effizientere Datenspeicherung zu ermöglichen [10].

Tusk ist im Wesentlichen auch eine modifizierte Version des HotStuff-Konsensprotokolls, optimiert für die DAG-Struktur von Narwhal, mit dem Schwerpunkt, den Overhead der Kommunikation zwischen den Validierern im Netzwerk zu reduzieren. Wenn Narwal und Tusk gemeinsam verwendet werden, können sie unter traditionellen Bedingungen der byzantinischen Fehlertoleranz (Byzantine Fault Tolerance, BFT) bis zu „160.000 tx/sec mit etwa 3 Sekunden Latenz“ erreichen [9]. Somit ist die Transaktionseffizienz von Narwal-Tusk bereits hochmodern, selbst ohne die zusätzliche Optimierung zu berücksichtigen, die Sui für Transaktionen mit einem einzelnen Schreiber unter Verwendung des oben erwähnten byzantinischen konsistenten Broadcast-Algorithmus implementiert.

Sui Tokenomics

Neben einer Vielzahl technischer Innovationen, die darauf abzielen, die Zusammensetzbarkeit und Skalierbarkeit des Netzwerks zu optimieren, implementiert Sui auch ein einzigartiges Tokenomics-Modell, das die Kosten für die Speicherung im Netzwerk berücksichtigt [11]. Traditionell müssen Blockchains wie Ethereum die Kosten für die Speicherung von Daten im Netzwerk nicht berücksichtigen, da der „Gas“-Preis für das Schreiben von Daten in die Blockchain so hoch ist, dass er für Leute, die große Datenmengen in das Netzwerk schreiben, ein natürliches Hindernis darstellt. Im Fall von Sui bedeutet die hohe Skalierbarkeit des Netzwerks jedoch, dass die Gasgebühren extrem niedrig werden, sodass Leute tatsächlich große Datenmengen in der Kette speichern möchten.

Wie im Diagramm dargestellt, ist Suis Tokenomics-Modell im Wesentlichen das traditionelle Tokenomics-Modell einer Proof-of-Stake-Kette, mit dem zusätzlichen Twist des „Speicherfonds“. Was also löst der „Speicherfonds“? Eine Blockchain ist im Grunde eine Nur-Anhängen-Datenstruktur und muss garantieren, dass einmal in die Blockchain geschriebene Daten immer dort bleiben. Angenommen, wir haben zwei Benutzer, A und B. Benutzer A verwendet Sui von Anfang an. Da es nicht viele „Legacy-Daten“ gibt, die die Validierer im Auge behalten müssen, kann Benutzer A sehr niedrige Gasgebühren genießen. Andererseits verwendet Benutzer B Sui erst, wenn das Netzwerk ausgereift ist und eine erhebliche Menge an Daten in der Kette vorhanden ist. Da die Validierer all diese Legacy-Daten pflegen müssen, muss Benutzer B viel höhere Gebühren zahlen als Benutzer A. Der „Speicherfonds“ ist im Grunde eine Möglichkeit, dieses Problem auszugleichen, indem Benutzer A mehr Gebühren zahlt, damit die beiden Benutzer das Netzwerk mit einem vergleichbaren Gebührenniveau nutzen können [12].

Suis Speicherfonds zahlt an die Validierer im System aus, also an diejenigen, die die Daten der Blockchain tatsächlich speichern und die „Wartungsarbeiten“ der Datenpflege durchführen. Mit zunehmenden Wartungsarbeiten steigt auch die Auszahlung an die Validierer, sodass mehr Menschen einen Anreiz haben, Validierer im System zu werden, anstatt Token-Delegierer zu sein, die die Münze einsetzen und sie dann vergessen [13]. Je mehr Menschen Validierer werden, desto mehr Speicherplatz steht ebenfalls zur Verfügung.

Daher ist das Sui-Tokenomics-Modell speziell darauf ausgelegt, die Frage zu beantworten, „was als Nächstes passiert“, nachdem eine hohe Skalierbarkeit erreicht wurde. Es handelt sich um ein paradigmatisches Tokenomics-Modell für eine hoch skalierbare Kette, das mithilfe der Spieltheorie sicherstellt, dass die Gaspreise während der gesamten Lebensdauer der Blockchain relativ konstant bleiben.

Auswertung

Von Byzantine Consistent Broadcast und dem Narwhal-Tusk-Konsensmechanismus bis hin zur Sui-Move-Sprache und den Storage-Fund Tokenomics ist Sui ein Projekt, das in jedem einzelnen Teil eines Blockchain-Projekts bedeutende Innovationen aufweist, ein Status, der selbst im Vergleich zu anderen neuen L1-Ketten wie Aptos einzigartig ist. Alle diese Innovationen werden zu einer zusammenhängenden Erzählung zusammengefügt – einer End-to-End-Optimierung für die Massenakzeptanz der Blockchain im Maßstab moderner sozialer Medien und anderer Web 2-Projekte.

Das vielleicht größte technische Highlight von Sui ist aus dieser ganzen Palette an technischen Innovationen nach wie vor die „unbegrenzte“ Obergrenze für Single-Write-Transaktionen (aufgrund des Byzantine Consistent Broadcast-Algorithmus). Projekte, die Single-Write-Transaktionen stark nutzen, werden daher durch die Nutzung des Sui-Netzwerks definitiv die größten Skalierbarkeitsgewinne erzielen.

Sui liefert mehrere Beispiele für diese „Single-Writer“-DApps, darunter reguläre Peer-to-Peer-Token-Transaktionen, ein öffentliches Schwarzes Brett, private Nachrichtenübermittlung sowie die Massenprägung und -verteilung von Spielressourcen [14]. Im Wesentlichen bedeutet die Optimierung für Single-Writer-Transaktionen, dass die gängigsten Funktionen von Social-Media-Apps ohne Skalierbarkeitssorgen auf Sui integriert werden können und das volle Ausmaß der Netzwerkeffekte dieser Social-Media-Apps dank Suis Skalierbarkeitslösungen genutzt werden kann. Ein Beispiel hierfür ist ComingChat, das versucht, einen ganzheitlichen Instant-Messaging-Dienst wie Telegram und WhatsApp mit Wallet-Integration zu erstellen und plant, ihn auf Sui und Aptos bereitzustellen [15].

Darüber hinaus können Suis technische Designs das volle Potenzial von NFTs als Massenware ausschöpfen. Sui löst auf Anhieb das Preisspitzenproblem, das bei der Massenverteilung von NFTs über Ethereum (wie bei BAYC) häufig auftritt. Aber darüber hinaus öffnet Sui durch die Erschwinglichkeit und Skalierbarkeit der Massenprägung die Schleusen für NFTs mit geringem intrinsischem Wert, aber hohem sozialen Zweck. Von On-Chain-Coupons über dezentrale Ausweise bis hin zu Kreditkarten und Bordkarten kann dank Suis Skalierbarkeitslösungen alles, was in Apple Wallet oder anderen physischen Geldbörsen enthalten ist, als NFTs in die Kette gestellt werden.

Wenn man noch einen Schritt weitergeht, kann Sui sogar als permanente Blockchain-Version von MongoDB fungieren. Man erinnere sich, dass die Sprachfunktionen von Sui Move es Sui ermöglichen, „Ressourcen“ verschiedener benutzerdefinierter Typen sehr sauber zu definieren und zu verarbeiten und ein hohes Maß an Polymorphismus und Modularität zu ermöglichen. Diese können tatsächlich verwendet werden, um MongoDB-ähnliche Artefakte zu konstruieren und ermöglichen eine neuartige Möglichkeit, Objekte strukturell auf einer Blockchain zu speichern, mit allen Sicherheits- und Dauerhaftigkeitsgarantien der Blockchain.

Ich glaube, dass Suis größter Beitrag in diesem Bereich darin besteht, einen brauchbaren Entwurf für eine L1-Blockchain zu erstellen, die Skalierbarkeit auf Web-2-Ebene bietet. Noch wichtiger ist, dass die Entwicklung von Sui meiner Meinung nach symbolisch für die zunehmende Reife von Web 3 und das wachsende Vertrauen in diesem Bereich steht, dass auf lange Sicht eine Skalierung auf eine Milliarde Benutzer möglich ist. In diesem Sinne glaube ich, dass das Projekt selbst sowie seine innovative Neugestaltung der Blockchain bereits jetzt einen durchschlagenden Erfolg darstellen, unabhängig davon, ob das Sui-Ökosystem auf lange Sicht erfolgreich sein kann.

🐦 @0xfishylosopher

📅 9. November 2022

Vielen Dank an Web3.com Ventures für die Beratung und das Sponsoring dieses Artikels.

Verweise

[1] https://sui.io/resources-sui/raise-announcement/

[2] https://medium.com/mysten-labs/recap-7-21-sui-ama-unlocking-opportunities-on-sui-with-adeniyi-abiodun-f4fa96a15d7c

[3] https://sui.io/resources-move/warum-wir-sui-move-erstellt-haben/

[4] https://docs.sui.io/learn/how-sui-works

[5] https://www.cloudflare.com/learning/ssl/transport-layer-security-tls/

[6] https://docs.sui.io/learn/how-sui-works#simple-transactions

[7] https://boxmining.com/sui-blockchain/

[8] https://docs.sui.io/learn/architecture/consensus

[9] https://arxiv.org/abs/2105.11827

[10] https://www.arweave.org/technology

[11] https://docs.sui.io/learn/tokenomics

[12] https://docs.sui.io/learn/tokenomics/storage-fund

[13] Mehr zu Delegatoren und Validatoren: https://coinguides.org/validators-delegators-staking/

[14] Eine Liste mit Beispielen für Single-Writer-Apps: https://docs.sui.io/learn/single-writer-apps

[15] https://coming.chat/