Autor original: web3 Zhu DaDa

Fuente original: Xiaozhu Web3

Libro Blanco de Artela

El 20 de junio, Artela, el proyecto paralelo de vanguardia EVM Layer1, publicó el documento técnico "Full Stack Parallelization", con el objetivo de liberar completamente la escalabilidad de blockchain y permitir que las DApps tengan un "rendimiento predecible".

El rendimiento predecible se refiere a proporcionar TPS predecible para las DApps, lo cual es crucial para las DApps en ciertos escenarios comerciales. Las DApps implementadas en la cadena pública generalmente deben competir con otras DApps por la potencia informática y el espacio de almacenamiento de la cadena de bloques. Por lo tanto, en el caso de la congestión de la red, traerá costos de ejecución de transacciones relativamente altos y los costos de las operaciones comerciales serán grandes. restringió el rápido desarrollo de DApps. Es concebible que si un usuario está utilizando un software de mensajería instantánea descentralizado, debido a que el espacio de bloque de la red blockchain subyacente está ocupado por otras DApps, los mensajes del usuario difícilmente puedan enviarse y recibirse, lo que es devastador para la experiencia del usuario. .

Para resolver el problema del "rendimiento predecible", el enfoque más común es utilizar una cadena de bloques específica de la aplicación (blockchain específica de la aplicación), también conocida como cadena de aplicaciones (Appchain), que es un espacio de bloque dedicado a la aplicación. cadena de bloques específica.

Artela propone de manera innovadora la solución Elastic Block Space (EBS), que se basa en el concepto de computación elástica y ajusta dinámicamente los recursos de bloque de acuerdo con las necesidades específicas de las DApps desde el nivel de protocolo para proporcionar una expansión independiente para las DApps con alta demanda de espacio de bloques.

Este artículo presentará la cadena de aplicaciones y el espacio de bloques elásticos respectivamente, y comparará las ventajas y desventajas de los dos.

El camino del desarrollo de la cadena de aplicaciones.

Las cadenas de aplicaciones son cadenas de bloques creadas para ejecutar una única DApp. En lugar de basarse en una cadena de bloques existente, los desarrolladores de aplicaciones crean una nueva cadena de bloques desde cero con una máquina virtual personalizada que ejecuta transacciones de los usuarios que interactúan con la aplicación. Los desarrolladores también pueden personalizar diferentes elementos de la pila de red blockchain (consenso, red y ejecución) para cumplir con requisitos de diseño específicos, resolviendo así problemas como alta congestión, altos costos y características fijas en redes compartidas.

Las cadenas de aplicaciones no son un concepto nuevo: Bitcoin puede verse como una cadena de aplicaciones para el "oro digital", Arweave puede verse como una cadena de aplicaciones para el almacenamiento permanente y Celestia puede verse como una cadena de aplicaciones que proporciona disponibilidad de datos.

A partir de 2016, la cadena de aplicaciones no solo incluye cadenas de bloques de un solo chip, sino que también incluye formas de cadenas múltiples, es decir, un ecosistema construido a partir de múltiples cadenas de bloques interconectadas, siendo los principales representantes Cosmos y Palkadot. Cosmos es el primero en imaginar múltiples mundos blockchain interconectados y está comprometido a resolver el problema de interacción entre cadenas de blockchain. Puede desarrollar y lanzar rápidamente una cadena a través del SDK de Cosmos. Ha diseñado el protocolo IBC para realizar blockchain sin obstáculos. , etc.; Palkadot pretende convertirse en una solución perfecta para la expansión de blockchain. Las cadenas en su ecología se denominan parachains. Palkadot defiende la seguridad compartida desde el principio y diferentes parachains pueden comunicarse a través de información de consenso cruzado.

A finales de 2020, cuando la investigación de expansión de Ethereum se centró en varias soluciones, como cadenas laterales, subredes y paquetes acumulativos de Layer2, la cadena de aplicaciones también generó las formas correspondientes. Las cadenas laterales como Polygon y las subredes como Avalanche mejoran las capacidades generales del servicio al mejorar la experiencia y el rendimiento de las cadenas laterales o subredes. Layer2 Rollups admite cadenas de aplicaciones en forma de pilas modulares, entre las que se encuentran OP Stack y Polygon CDK, populares entre muchos proyectos. La solución Layer2 Rollups tiene como objetivo aumentar el rendimiento y la escalabilidad de la red Ethereum para satisfacer la creciente demanda de transacciones y proporcionar una interoperabilidad e interoperabilidad más amplias.

Actualmente, ya existe una gran cantidad de aplicaciones integradas en cadenas de aplicaciones en varias plataformas. Por ejemplo, Axie lanzó su cadena lateral Ethereum Ronin a principios de 2021; DeFi Kingdoms anunció su migración de Harmony a la subred Avalanche a finales de 2021; Injective lanzó su cadena de aplicaciones DeFi creada con Cosmos SDK en noviembre de 2021; Se anunció que la versión V4 del producto utilizará la tecnología Cosmos SDK para construir una cadena de aplicaciones independiente. Uptick Network lanzará la cadena de aplicaciones ecológicas Uptick Chain en 2023 como una infraestructura para el desarrollo de aplicaciones ecológicas Web3. Rica capa de protocolo comercial.​

Ventajas y desventajas de la cadena de aplicaciones

AppChain obtiene todo el poder para ejecutar su cadena de bloques soberana en lugar de depender de la Capa 1 subyacente, que es un arma de doble filo.

Hay tres ventajas principales:

  • Soberanía: la cadena de aplicaciones puede resolver problemas a través de sus propias soluciones de gobernanza, mantener la independencia y autonomía de los proyectos de aplicaciones individuales y evitar diversas interferencias y obstáculos;

  • Rendimiento: puede cumplir con la baja latencia y el alto rendimiento requeridos por las aplicaciones, brindar a los usuarios una buena experiencia y mejorar en gran medida la eficiencia operativa real de DApp;

  • Personalización: los desarrolladores de DApps pueden personalizar la cadena según sus necesidades e incluso crear un ecosistema, proporcionando un método de evolución lo suficientemente flexible.

También hay tres desventajas:

  • Problemas de seguridad: las cadenas de aplicaciones deben ser responsables de su propia seguridad, incluido sopesar el número de nodos, mantener mecanismos de consenso, evitar riesgos de compromiso, etc. La red es relativamente insegura;

  • Problemas entre cadenas: como cadena independiente, la cadena de aplicaciones carece de interoperabilidad con otras cadenas (aplicaciones) y enfrenta problemas entre cadenas. La integración de protocolos entre cadenas aumentará los riesgos entre cadenas;

  • Problema de costos: la cadena de aplicaciones requiere mucha infraestructura adicional, lo que requiere mucho costo y tiempo de ingeniería. Además, existen costos de ejecución y mantenimiento de los nodos.

Para las empresas de nueva creación, las desventajas de las cadenas de aplicaciones tienen un gran impacto en las DApps que ingresan al mercado. Los equipos de desarrollo de la mayoría de las empresas de nueva creación no solo no pueden resolver bien los problemas de seguridad y entre cadenas, sino que también lo son. Agobiados por una gran cantidad de mano de obra, cuesta tiempo y dinero convencerlos de que renuncien. Sin embargo, el rendimiento predecible es una necesidad para DApps específicas. Por lo tanto, el mercado necesita urgentemente una solución de Capa 1 con rendimiento predecible.

Espacio de bloque flexible

En Web2, la computación elástica es un modelo común de computación en la nube que permite a los sistemas aumentar o reducir dinámicamente el procesamiento de la computadora, la memoria y los recursos de almacenamiento según sea necesario para satisfacer las demandas cambiantes sin preocuparse por la planificación de la capacidad y la ingeniería para los picos de uso.

El espacio de bloque elástico ajusta automáticamente la cantidad de transacciones alojadas en el bloque de acuerdo con el grado de congestión de la red. Para transacciones de aplicaciones específicas, la red blockchain proporciona un espacio de bloque estable y garantía de TPS a través de la computación elástica, que logra un "rendimiento predecible".

MegaETH también propuso un concepto similar de "expansión dinámica elástica" y cree que es un camino de desarrollo inevitable para que las DApps respalden la adopción a gran escala. Se prevén los siguientes avances tecnológicos en los próximos 1 a 3 años:

  • Fase 1: Expansión horizontal a nivel del nodo de verificación;

  • La segunda etapa: expansión estática a nivel de cadena;

  • La tercera etapa: expansión horizontal dinámica a nivel de cadena.

Artela realmente implementó este concepto y resolvió el problema central en la primera etapa de "cómo coordinar la expansión horizontal de los nodos de verificación para admitir la computación elástica". A medida que un protocolo crece en la red Artela, puede suscribirse a un espacio de bloque elástico para manejar el crecimiento de los usuarios y el rendimiento del protocolo. El espacio de bloques elástico proporciona espacio de bloques independiente para DApps con necesidades de alto rendimiento de transacciones, lo que les permite escalar a medida que crecen. Básicamente, el espacio de bloque determina la cantidad de datos que se pueden almacenar en cada bloque de la cadena de bloques, lo que afecta directamente el rendimiento de las transacciones. Cuando las DApps experimentan un aumento en la demanda de transacciones, suscribirse a un espacio de bloque elástico se vuelve útil para manejar de manera eficiente el aumento de carga sin afectar la cadena de bloques subyacente.

La implementación de la computación elástica se divide en "elasticidad en tiempo real" y "elasticidad en tiempo no real". La "elasticidad en tiempo real" generalmente se refiere a la respuesta a nivel de minuto a la expansión de la capacidad, mientras que la "elasticidad en tiempo no real" sólo necesita responder a la expansión de la capacidad en un tiempo limitado. Artela adopta un método de "elasticidad no en tiempo real", es decir, cuando la red detecta la necesidad de expansión, iniciará una propuesta de expansión y los nodos de verificación de toda la red completarán la expansión después de una o más épocas ( en lugar de en tiempo real) y enviar la prueba de expansión para que otros validadores la cuestionen.

La solución de espacio de bloques elásticos de Artela en realidad se basa en muchos conceptos de bases de datos distribuidas y también es una continuación de la tecnología de fragmentación de blockchain. Desde la perspectiva de la "fragmentación informática", la capacidad se amplía según la demanda del tráfico de la aplicación, evitando el problema de las "transacciones entre fragmentos", de modo que la experiencia del desarrollador y del usuario no es muy diferente a la anterior. Al mismo tiempo, la adopción de una "elasticidad no en tiempo real", que es relativamente difícil de implementar, ha mejorado la aplicabilidad y al mismo tiempo satisface las necesidades reales de muchas DApps.

Vale la pena mencionar que el espacio de bloque elástico, como solución para expandir horizontalmente el rendimiento de la cadena de bloques, se basa en la premisa de que "las transacciones se pueden paralelizar solo cuando aumenta el paralelismo de las transacciones, los recursos de la máquina del nodo deben expandirse horizontalmente". , para mejorar el rendimiento de las transacciones.

Por lo tanto, para la Capa 1 como Ethereum, el problema de serialización de transacciones es el cuello de botella de rendimiento más directo, y el tamaño del bloque también está limitado por el límite de gas del bloque de tamaño variable (el límite superior es 30.000.000 de gas), por lo que solo se pueden implementar soluciones de expansión de Capa 2. buscado.

Para la Capa 1 de alto rendimiento como Solana, aunque admite la ejecución paralela de transacciones y puede escalar horizontalmente, no puede hacer frente al problema del "rendimiento predecible" de las DApps durante los períodos de máxima demanda. Al implementar una solución de "mercado de tarifas local", Solana tiene como objetivo evitar que cualquier transacción de demanda única monopolice el escaso espacio de bloque, limitando los aumentos de tarifas basados ​​en el tiempo y mitigando el impacto negativo de los picos repentinos de demanda. Por ejemplo, durante una emisión de NFT, el emisor de NFT consumirá rápidamente el límite de unidades informáticas (CU) de cada cuenta y las transacciones posteriores deben aumentar la tarifa de prioridad para procesarse dentro del espacio limitado de la cuenta.

Se puede decir que la solución de espacio de bloque flexible de Artela para hacer frente al aumento en la demanda de transacciones también amplía aún más el concepto de "mercado de tarifas locales" en Solana, que no solo garantiza el "rendimiento predecible" de DApp, sino que también evita que toda la red El aumento de los costes y la congestión han matado dos pájaros de un tiro.

Resumir

Ya sea una cadena de aplicaciones o un espacio de bloque elástico, esencialmente resuelven el problema de que diferentes DApps tienen diferentes demandas de rendimiento de blockchain, o el problema del "rendimiento predecible" entre las dos soluciones, solo lo apropiado. uno e inapropiado. Estas dos soluciones me recuerdan la "teoría del protocolo gordo", una teoría propuesta por Joel Monegro en 2016, que gira en torno a "cómo los protocolos criptográficos deberían capturar más (que el valor colectivo capturado por las aplicaciones construidas sobre ellos)" Valor". se expande.

La cadena de aplicaciones es en realidad un protocolo delgado. Especialmente cuando Layer1 adopta una arquitectura modular, la capa de protocolo está completamente personalizada por la capa de aplicación. Aunque aporta un mejor mecanismo de acumulación de valor a la aplicación, también conlleva altos costos y seguridad limitada.

El espacio de bloque elástico es en realidad un protocolo grueso, una extensión de la capa de protocolo de Capa 1 subyacente, que efectivamente reduce la barrera de entrada para los participantes con requisitos de "rendimiento predecible". Al mismo tiempo, el protocolo también puede capturar el valor de la aplicación y generar un valor positivo. Bucle de retroalimentación.