Официальный документ Артела
20 июня передовой параллельный проект EVM Layer 1 Artela опубликовал официальный документ «Полная параллелизация стека», целью которого является полная реализация масштабируемости блокчейна и обеспечение «предсказуемой производительности» DApps.
Под предсказуемой производительностью подразумевается обеспечение предсказуемого TPS для децентрализованных приложений, что имеет решающее значение для децентрализованных приложений в определенных бизнес-сценариях. Децентрализованные приложения, развернутые в общедоступной цепочке, обычно должны конкурировать с другими децентрализованными приложениями за вычислительную мощность и пространство для хранения блокчейна. Поэтому в случае перегрузки сети это приведет к относительно высоким затратам на выполнение транзакций и значительным затратам на бизнес-операции. ограничил быстрое развитие DApps. Вполне возможно, что если пользователь использует децентрализованное программное обеспечение для обмена мгновенными сообщениями, поскольку пространство блоков базовой сети блокчейна занято другими DApp, сообщения пользователя вряд ли могут быть отправлены и получены, что является катастрофой для пользовательского опыта. .
Чтобы решить проблему «предсказуемой производительности», наиболее распространенным подходом является использование блокчейна, специфичного для приложения (блокчейн приложения), также известного как цепочка приложений (Appchain), который представляет собой пространство блоков, предназначенное для приложений. конкретный блокчейн.
Artela предлагает инновационное решение Elastic Block Space (EBS), которое основано на концепции эластичных вычислений и динамически настраивает ресурсы блоков в соответствии с конкретными потребностями DApps на уровне протокола, чтобы обеспечить независимое расширение для DApps с высоким спросом на блочное пространство.
В этой статье будут представлены цепочка приложений и пространство эластичных блоков соответственно, а также сравнены их преимущества и недостатки.
Путь развития цепочки приложений
Цепочки приложений — это блокчейны, созданные для запуска одного DApp. Вместо того, чтобы использовать существующую цепочку блоков, разработчики приложений создают новую цепочку блоков с нуля с помощью специальной виртуальной машины, которая выполняет транзакции пользователей, взаимодействующих с приложением. Разработчики также могут настраивать различные элементы сетевого стека блокчейна — консенсус, сеть и исполнение — в соответствии с конкретными требованиями к проектированию, тем самым решая такие проблемы, как высокая перегрузка, высокие затраты и фиксированные функции в общих сетях.
Цепочки приложений не являются новой концепцией: Биткойн можно рассматривать как цепочку приложений для «цифрового золота», Arweave можно рассматривать как цепочку приложений для постоянного хранения, а Celestia можно рассматривать как цепочку приложений, обеспечивающую доступность данных.
Начиная с 2016 года, цепочка приложений включает не только одночиповые блокчейны, но и мультицепочные формы, то есть экосистему, построенную из множества взаимосвязанных блокчейнов, основными представителями которых являются Cosmos и Palkadot. Cosmos первым представил несколько взаимосвязанных миров блокчейнов и стремится решить проблему межцепочного взаимодействия блокчейнов. Он может быстро разработать и запустить цепочку с помощью Cosmos SDK. Он разработал протокол IBC для беспрепятственного взаимодействия блокчейнов. и т. д.; Palkadot стремится стать идеальным решением для расширения блокчейна. Цепочки в своей экологии называются парачейнами с самого начала, и различные парачейны могут обмениваться информацией посредством перекрестного консенсуса.
В конце 2020 года, когда исследования по расширению Ethereum были сосредоточены на нескольких решениях, таких как сайдчейны, подсети и накопительные пакеты уровня 2, цепочка приложений также обрела соответствующие формы. Боковые цепи, такие как Polygon, и подсети, такие как Avalanche, улучшают общие возможности обслуживания за счет улучшения опыта и производительности боковых цепей или подсетей. Объединенные пакеты уровня 2 поддерживают цепочки приложений в форме модульных стеков, среди которых OP Stack и Polygon CDK были приняты; Многие проекты представляют собой решение Layer 2 Rollups, целью которого является увеличение пропускной способности и масштабируемости сети Ethereum для удовлетворения растущих потребностей в транзакциях и обеспечения более широкой совместимости и совместимости.
В настоящее время уже существует большое количество приложений, встроенных в цепочки приложений на различных платформах. Например, Axie запустила свою боковую цепочку Ethereum Ronin в начале 2021 года; DeFi Kingdoms объявила о переходе из Harmony в подсеть Avalanche в конце 2021 года; в середине ноября 2021 года Injective запустила свою цепочку приложений DeFi, созданную с использованием Cosmos SDK; 2022 г. Было объявлено, что версия продукта V4 будет использовать технологию Cosmos SDK для построения независимой цепочки приложений; Uptick Network запустит цепочку экологических приложений Uptick Chain в 2023 г. в качестве инфраструктуры для разработки экологических приложений Web3. богатый уровень коммерческого протокола.
Преимущества и недостатки цепочки приложений
Цепочки приложений получают полную мощность для запуска своей независимой цепочки блоков вместо того, чтобы полагаться на базовый уровень 1, который является палкой о двух концах.
Есть три основных преимущества:
Суверенитет: цепочка приложений может решать проблемы с помощью собственных решений управления, поддерживать независимость и автономию отдельных проектов приложений, а также предотвращать различные вмешательства и препятствия;
Производительность: он может обеспечить низкую задержку и высокую пропускную способность, необходимые приложениям, предоставить пользователям удобство работы и значительно повысить фактическую эффективность работы DApp;
Настраиваемость: разработчики DApp могут настраивать цепочку в соответствии со своими потребностями и даже создавать экосистему, обеспечивая достаточно гибкий метод развития.
Есть также три недостатка:
Проблемы безопасности. Цепочка приложений должна нести ответственность за собственную безопасность, включая взвешивание количества узлов, поддержание механизмов консенсуса, избежание рисков залога и т. д. Сеть относительно небезопасна;
Межсетевые проблемы. Будучи независимой цепочкой, цепочка приложений не обладает функциональной совместимостью с другими цепочками (приложениями) и сталкивается с межсетевыми проблемами. Интеграция межсетевых протоколов увеличит межсетевые риски;
Проблема стоимости: цепочка приложений требует большого количества дополнительной инфраструктуры, что требует больших затрат и времени на разработку. Кроме того, существуют затраты на эксплуатацию и обслуживание узлов.
Для начинающих компаний недостатки цепочек приложений оказывают большое влияние на DApps, которые они выходят на рынок. обременены большим количеством рабочей силы. Чтобы убедить их уйти, требуются время и деньги. Однако предсказуемая производительность необходима для конкретных приложений DApp. Поэтому рынок остро нуждается в решении с предсказуемой производительностью уровня 1.
Гибкое пространство блоков
В Web2 эластичные вычисления — это распространенная модель облачных вычислений, которая позволяет системам динамически увеличивать или уменьшать ресурсы компьютерной обработки, памяти и хранилища по мере необходимости для удовлетворения меняющихся потребностей, не беспокоясь о планировании мощности и проектировании для пикового использования.
Эластичное пространство блоков автоматически регулирует количество транзакций, размещаемых в блоке, в зависимости от степени перегрузки сети. Для транзакций конкретных приложений сеть блокчейна обеспечивает стабильное пространство блоков и гарантию TPS за счет эластичных вычислений, что обеспечивает «предсказуемую производительность».
MegaETH также предложил аналогичную концепцию «эластичного динамического расширения» и считает, что это неизбежный путь развития DApps для поддержки крупномасштабного внедрения. В ближайшие 1-3 года прогнозируются следующие технологические разработки:
Этап 1: Горизонтальное расширение на уровне узла проверки;
Второй этап: статическое расширение на уровне сети;
Третий этап: динамическое горизонтальное расширение на уровне сети.
Artela действительно реализовала эту концепцию и решила основную проблему на первом этапе: «как координировать горизонтальное расширение узлов проверки для поддержки эластичных вычислений». По мере роста протокола в сети Artela он может подписаться на эластичное пространство блоков, чтобы справиться с ростом числа пользователей протокола и пропускной способности. Эластичное пространство блоков предоставляет независимое пространство блоков для приложений DApp с высокой пропускной способностью транзакций, позволяя им масштабироваться по мере роста. По сути, пространство блоков определяет объем данных, которые могут храниться в каждом блоке блокчейна, что напрямую влияет на пропускную способность транзакций. Когда DApps испытывают резкий рост спроса на транзакции, подписка на эластичное пространство блоков становится полезной для эффективной обработки возросшей нагрузки, не влияя на базовый блокчейн.
Реализация эластичных вычислений делится на «эластичность в реальном времени» и «эластичность не в реальном времени». «Эластичность в реальном времени» обычно относится к минутному реагированию на расширение емкости, а «эластичность не в реальном времени». необходимо лишь отреагировать на расширение мощностей в течение ограниченного времени. Artela использует метод «эластичности не в реальном времени», то есть, когда сеть обнаруживает необходимость расширения, она инициирует предложение о расширении, а узлы проверки всей сети завершают расширение через одну или несколько эпох ( а не в режиме реального времени). И отправьте подтверждение расширения другим валидаторам для проверки.
Решение Artela с эластичным блочным пространством фактически основано на многих концепциях распределенных баз данных, а также является продолжением технологии сегментирования блокчейна. С точки зрения «вычислительного сегментирования» емкость расширяется в соответствии с трафиком приложения, которому она необходима, что позволяет избежать проблемы «межсегментных транзакций», так что опыт разработчика и пользователя ничем не отличается от предыдущего. В то же время принятие «эластичности не в реальном времени», которую относительно сложно реализовать, расширило применимость, одновременно удовлетворяя фактические потребности многих DApps.
Стоит отметить, что эластичное пространство блоков как решение для горизонтального расширения производительности блокчейна основано на предпосылке, что «транзакции могут быть распараллелены». Только когда параллелизм транзакций увеличивается, машинные ресурсы узла необходимо расширять горизонтально. ., чтобы улучшить пропускную способность транзакций.
Таким образом, для уровня 1, такого как Ethereum, проблема сериализации транзакций является наиболее прямым узким местом производительности, а размер блока также ограничен пределом газа блока переменного размера (верхний предел составляет 30 000 000 газа), поэтому мы можем только ищите решение для расширения уровня 2.
Для высокопроизводительного уровня 1, такого как Solana, хотя он и поддерживает параллельное выполнение транзакций и может масштабироваться по горизонтали, он не может справиться с проблемой «предсказуемой производительности» DApps в периоды пикового спроса. Внедряя решение «рынка местных комиссий», Solana стремится не допустить монополизации ограниченного пространства блоков любой транзакцией с одним требованием, ограничить увеличение комиссий в зависимости от времени и смягчить негативное влияние внезапных пиков спроса. Например, во время выпуска NFT эмитент NFT быстро израсходует лимит вычислительной единицы (CU) каждой учетной записи, а последующие транзакции должны увеличить приоритетную комиссию для обработки в ограниченном пространстве учетной записи.
Можно сказать, что гибкое решение Artela по пространству блоков, позволяющее справиться с ростом спроса на транзакцию, также еще больше расширяет концепцию «рынка местных комиссий» в Solana, которая не только обеспечивает «предсказуемую производительность» DApp, но и предотвращает общесетевые Рост цен и пробки убили двух зайцев одним выстрелом.
Подведем итог
Будь то цепочка приложений или эластичное пространство блоков, они, по сути, призваны решить проблему, заключающуюся в том, что разные децентрализованные приложения предъявляют разные требования к производительности блокчейна, или проблему «предсказуемой производительности». Между этими двумя решениями нет ничего хорошего или плохого, есть только соответствующие. один и неуместен. Эти два решения напоминают мне «теорию толстых протоколов» — теорию, предложенную Джоэлом Монегро в 2016 году, которая вращается вокруг того, «как криптографические протоколы должны захватывать больше (чем коллективная ценность, которую получают приложения, построенные на их основе)» расширяется.
Цепочка приложений на самом деле представляет собой тонкий протокол, особенно когда уровень 1 принимает модульную архитектуру, уровень протокола полностью настраивается на уровне приложения. Хотя он обеспечивает лучший механизм накопления ценности для приложения, он также приводит к высоким затратам и ограниченной безопасности.
Эластичное пространство блоков на самом деле представляет собой толстый протокол, расширение базового уровня протокола уровня 1, которое эффективно снижает входной барьер для участников с требованиями «предсказуемой производительности». В то же время протокол может также улавливать ценность приложения и генерировать положительный результат. Обратная связь. .
