Libro bianco di Artela

Il 20 giugno, Artela, il progetto parallelo all'avanguardia EVM Layer 1, ha pubblicato il white paper "Full Stack Parallelization", con l'obiettivo di liberare completamente la scalabilità della blockchain e consentire alle DApp di avere "prestazioni prevedibili".

Le prestazioni prevedibili si riferiscono alla fornitura di TPS prevedibile per le DApp, che è fondamentale per le DApp in determinati scenari aziendali. Le DApp distribuite sulla catena pubblica devono generalmente competere con altre DApp per la potenza di calcolo e lo spazio di archiviazione della blockchain. Pertanto, in caso di congestione della rete, ciò comporterà costi di esecuzione delle transazioni relativamente elevati e ritardi nelle operazioni aziendali ha limitato il rapido sviluppo delle DApp. È concepibile che se un utente utilizza un software di messaggistica istantanea decentralizzato, poiché lo spazio di blocco della rete blockchain sottostante è occupato da altre DApp, i messaggi dell'utente difficilmente possono essere inviati e ricevuti, il che è un disastro per l'esperienza dell'utente .

Per risolvere il problema delle "prestazioni prevedibili", l'approccio più comune è quello di utilizzare una blockchain specifica per l'applicazione (Application-specific blockchain), nota anche come catena di applicazioni (Appchain), che è uno spazio di blocco dedicato all'Application- blockchain specifica.

Artela propone in modo innovativo la soluzione Elastic Block Space (EBS), che si basa sul concetto di calcolo elastico e adatta dinamicamente le risorse dei blocchi in base alle esigenze specifiche delle DApp dal livello di protocollo per fornire un'espansione indipendente per le DApp con elevata domanda.

Questo articolo introdurrà rispettivamente la catena di applicazione e lo spazio dei blocchi elastici e confronterà i vantaggi e gli svantaggi dei due.

Il percorso di sviluppo della catena applicativa

Le catene di applicazioni sono blockchain create per eseguire una singola DApp. Invece di basarsi su una blockchain esistente, gli sviluppatori di applicazioni creano una nuova blockchain da zero con una macchina virtuale personalizzata che esegue transazioni da parte degli utenti che interagiscono con l’applicazione. Gli sviluppatori possono anche personalizzare diversi elementi dello stack di rete blockchain (consenso, rete ed esecuzione) per soddisfare requisiti di progettazione specifici, risolvendo così problemi come elevata congestione, costi elevati e funzionalità fisse su reti condivise.

Le catene di applicazioni non sono un concetto nuovo: Bitcoin può essere visto come una catena di applicazioni per "oro digitale", Arweave può essere visto come una catena di applicazioni per l'archiviazione permanente e Celestia può essere vista come una catena di applicazioni che fornisce la disponibilità dei dati.

A partire dal 2016, la catena applicativa non comprende solo blockchain a chip singolo, ma comprende anche forme multi-catena, ovvero un ecosistema costruito da più blockchain interconnesse, di cui Cosmos e Palkadot sono i principali rappresentanti. Cosmos è il primo a immaginare più mondi blockchain interconnessi e si impegna a risolvere il problema dell'interazione cross-chain delle blockchain. Può sviluppare e lanciare rapidamente una catena attraverso Cosmos SDK. Ha progettato il protocollo IBC per condurre l'interazione senza ostacoli , ecc.; Palkadot mira a diventare una soluzione perfetta per l'espansione della blockchain. Le catene nella sua ecologia sono chiamate parachain. Palkadot sostiene la sicurezza condivisa fin dall'inizio e diverse parachain possono comunicare attraverso informazioni di consenso incrociato.

Alla fine del 2020, mentre la ricerca sull’espansione di Ethereum si concentrava su diverse soluzioni come catene laterali, sottoreti e layer 2 rollup, la catena di applicazioni ha anche generato moduli corrispondenti. Le catene laterali come Polygon e le sottoreti come Avalanche migliorano le capacità complessive del servizio migliorando l'esperienza e le prestazioni delle catene laterali o delle sottoreti; I rollup Layer 2 supportano le catene di applicazioni sotto forma di stack modulari, tra cui OP Stack e Polygon CDK sono stati adottati da molti progetti come una soluzione Rollup Layer 2 che mira ad aumentare il throughput e la scalabilità della rete Ethereum per soddisfare le crescenti richieste di transazioni e fornire una più ampia interoperabilità e interoperabilità.

Attualmente esiste già un gran numero di applicazioni realizzate in catene di applicazioni su varie piattaforme. Ad esempio, Axie ha lanciato la sua catena laterale Ethereum Ronin all'inizio del 2021; DeFi Kingdoms ha annunciato la sua migrazione da Harmony alla sottorete Avalanche alla fine del 2021. Injective ha lanciato la sua catena di applicazioni DeFi costruita utilizzando Cosmos SDK a metà novembre 2021; 2022 È stato annunciato che la versione V4 del prodotto utilizzerà la tecnologia Cosmos SDK per costruire una catena di applicazioni indipendente; Uptick Network lancerà la catena di applicazioni ecologiche Uptick Chain nel 2023 come infrastruttura per lo sviluppo di applicazioni ecologiche Web3 un ricco livello di protocollo commerciale.

Vantaggi e svantaggi della catena applicativa

Le catene di applicazioni acquisiscono pieno potere per gestire la loro blockchain sovrana invece di fare affidamento sul Livello 1 sottostante, che è un’arma a doppio taglio.

Ci sono tre vantaggi principali:

  • Sovranità: la catena applicativa può risolvere i problemi attraverso le proprie soluzioni di governance, mantenere l'indipendenza e l'autonomia dei singoli progetti applicativi e prevenire varie interferenze e ostacoli;

  • Prestazioni: può soddisfare la bassa latenza e l'elevato throughput richiesti dalle applicazioni, fornire agli utenti una buona esperienza e migliorare notevolmente l'effettiva efficienza operativa di DApp;

  • Personalizzazione: gli sviluppatori di DApp possono personalizzare la catena in base alle proprie esigenze e persino creare un ecosistema, fornendo un metodo di evoluzione sufficientemente flessibile.

Ci sono anche tre svantaggi:

  • Problemi di sicurezza: la catena di applicazione deve essere responsabile della propria sicurezza, compresa la valutazione del numero di nodi, il mantenimento dei meccanismi di consenso, l’evitamento dei rischi di impegno, ecc. La rete è relativamente pericolosa;

  • Problemi cross-chain: essendo una catena indipendente, la catena delle applicazioni manca di interoperabilità con altre catene (applicazioni) e deve affrontare problemi cross-chain. L’integrazione dei protocolli cross-chain aumenterà i rischi cross-chain;

  • Problema relativo ai costi: la catena applicativa richiede molta infrastruttura aggiuntiva, che comporta notevoli costi e tempi di progettazione. Inoltre, ci sono costi per gestire e mantenere i nodi.

Per le start-up, gli svantaggi delle catene di applicazioni hanno un grande impatto sulle DApp che entrano nel mercato. I team di sviluppo della maggior parte delle start-up non solo non sono in grado di risolvere bene i problemi di sicurezza e quelli trasversali alla catena, ma lo sono anche gravati da un’elevata manodopera, convincerli a smettere costa tempo e denaro. Tuttavia, prestazioni prevedibili sono una necessità per DApp specifiche, pertanto il mercato ha urgente bisogno di una soluzione con prestazioni prevedibili di livello 1.

Spazio di blocco flessibile

Nel Web2, l'elastic computing è un modello di cloud computing comune che consente ai sistemi di aumentare o ridurre dinamicamente le risorse di elaborazione, memoria e archiviazione del computer in base alle esigenze per soddisfare le mutevoli richieste senza preoccuparsi della pianificazione e dell'ingegneria della capacità per l'utilizzo di punta.

Lo spazio di blocco elastico regola automaticamente il numero di transazioni ospitate nel blocco in base al grado di congestione della rete, per le transazioni di applicazioni specifiche, la rete blockchain fornisce spazio di blocco stabile e garanzia TPS attraverso il calcolo elastico, che raggiunge "prestazioni prevedibili" ”.

MegaETH ha anche proposto un concetto simile di "espansione dinamica elastica" e ritiene che sia un percorso di sviluppo inevitabile per le DApp supportare l'adozione su larga scala. Nei prossimi 1-3 anni sono previsti i seguenti sviluppi tecnologici:

  • Fase 1: Espansione orizzontale a livello di nodo di verifica;

  • La seconda fase: espansione statica a livello di catena;

  • La terza fase: espansione orizzontale dinamica a livello di catena.

Artela ha realmente implementato questo concetto e risolto il problema centrale nella prima fase di "come coordinare l'espansione orizzontale dei nodi di verifica per supportare il calcolo elastico". Man mano che un protocollo cresce nella rete Artela, può iscriversi allo spazio di blocco elastico per gestire la crescita degli utenti del protocollo e del throughput. Lo spazio di blocco elastico fornisce spazio di blocco indipendente per le DApp con elevate esigenze di throughput delle transazioni, consentendo loro di scalare man mano che crescono. In sostanza, lo spazio del blocco determina la quantità di dati che possono essere archiviati in ciascun blocco della blockchain, influenzando direttamente il throughput delle transazioni. Quando le DApp sperimentano un aumento della domanda di transazioni, la sottoscrizione allo spazio di blocco elastico diventa utile per gestire in modo efficiente l’aumento del carico senza influire sulla blockchain sottostante.

L'implementazione del calcolo elastico è divisa in "elasticità in tempo reale" ed "elasticità non in tempo reale". L'"elasticità in tempo reale" si riferisce generalmente alla risposta a livello minuto all'espansione della capacità, mentre l'"elasticità non in tempo reale" deve solo rispondere all’espansione della capacità entro un tempo limitato. Artela adotta un metodo di "elasticità non in tempo reale", ovvero quando la rete rileva la necessità di espansione, avvierà una proposta di espansione, e i nodi di verifica dell'intera rete completeranno l'espansione dopo una o più epoche ( piuttosto che in tempo reale) e sottoporre la prova di espansione affinché altri validatori possano contestarla.

La soluzione elastica di spazio a blocchi di Artela si basa in realtà su molti concetti di database distribuiti ed è anche una continuazione della tecnologia di sharding blockchain. Dal punto di vista del "computing sharding", la capacità viene ampliata in base al traffico applicativo che ne ha bisogno, evitando il problema delle "transazioni cross-shard", in modo che l'esperienza dello sviluppatore e dell'utente non sia diversa da prima. Allo stesso tempo, l'adozione della "elasticità non in tempo reale", che è relativamente difficile da implementare, ha migliorato l'applicabilità soddisfacendo al tempo stesso le reali esigenze di molte DApp.

Vale la pena ricordare che lo spazio elastico dei blocchi, come soluzione per espandere orizzontalmente le prestazioni della blockchain, si basa sulla premessa che "le transazioni possono essere parallelizzate". Solo quando il parallelismo delle transazioni viene aumentato, le risorse della macchina del nodo devono essere espanse orizzontalmente ., per migliorare il throughput delle transazioni.

Pertanto, per il livello 1 come Ethereum, il problema della serializzazione delle transazioni è il collo di bottiglia prestazionale più diretto e la dimensione del blocco è anche limitata dal limite di gas del blocco di dimensione variabile (il limite superiore è 30.000.000 di gas), quindi possiamo solo cercare una soluzione di espansione Layer 2.

Per il Livello 1 ad alte prestazioni come Solana, sebbene supporti l'esecuzione parallela delle transazioni e possa scalare orizzontalmente, non può far fronte al problema delle "prestazioni prevedibili" delle DApp durante i periodi di punta della domanda. Implementando una soluzione di “mercato a tariffa locale”, Solana mira a impedire che qualsiasi transazione a richiesta singola monopolizzi lo scarso spazio di blocco, limitando gli aumenti delle tariffe basati sul tempo e mitigando l’impatto negativo di improvvisi picchi di domanda. Ad esempio, durante un'emissione NFT, l'emittente NFT consumerà rapidamente il limite di unità di calcolo (CU) di ciascun conto e le transazioni successive dovranno aumentare la commissione prioritaria per essere elaborate entro lo spazio limitato del conto.

Si può dire che la soluzione flessibile di Block Space di Artela per far fronte all'aumento della domanda di transazioni estende ulteriormente il concetto di "mercato a tariffa locale" in Solana, che non solo garantisce la "prestazione prevedibile" di DApp, ma impedisce anche a tutta la rete L'impennata dei costi e la congestione hanno preso due piccioni con una fava.

Riassumere

Che si tratti di catena di applicazioni o spazio di blocco elastico, servono essenzialmente a risolvere il problema che diverse DApp hanno richieste diverse di prestazioni blockchain, o il problema delle "prestazioni prevedibili". Non c'è niente di buono o di cattivo tra le due soluzioni, solo quella appropriata uno e inappropriato. Queste due soluzioni mi ricordano la "teoria dei protocolli fat" - una teoria proposta da Joel Monegro nel 2016, che ruota attorno a "come i protocolli crittografici dovrebbero catturare più valore (rispetto al valore collettivo catturato dalle applicazioni costruite su di essi)" si espande.

La catena dell'applicazione è in realtà un protocollo sottile. Soprattutto quando il livello 1 adotta un'architettura modulare, il livello del protocollo è completamente personalizzato dal livello dell'applicazione. Anche se apporta un meccanismo di accumulo di valore migliore all'applicazione, comporta anche costi elevati e sicurezza limitata.

Lo spazio di blocco elastico è in realtà un protocollo grasso, un'estensione del livello di protocollo Layer 1 sottostante, che abbassa efficacemente la barriera di ingresso per i partecipanti con requisiti di "prestazioni prevedibili". Allo stesso tempo, il protocollo può anche acquisire il valore dell'applicazione e generare un risultato positivo ciclo di feedback. .