Bitroot تحقق النجاح في سلسلة الكتل عالية الأداء: 400 مللي ثانية للتأكيد + 25600 عملية في الثانية وراء سر التكنولوجيا

مصدر المشكلة: لماذا البلوكتشين بطيء جداً

تخيل أنك تقوم بتبادل رمز على ETH، وعليك الانتظار 12 ثانية لتأكيد المعاملة، و رسوم المعاملات باهظة للغاية. هذه ليست حالة فردية - إنها نقطة ألم في الصناعة بأكملها.

إيثريوم يمكنها معالجة 15 عملية فقط في الثانية، وآلية التوافق التقليدية BFT تعالج الأمور بشكل متسلسل خطوة بخطوة، مثل الطريق السريع ذو الحارة الواحدة، بغض النظر عن مدى قوة أداء سيارتك، سيتعين عليك الانتظار في الطابور.

Bitroot يجب أن تكسر هذه اللعنة. إنه يحقق ذلك من خلال 4 ابتكارات أساسية - إجماع Pipeline BFT، EVM المتوازي المتفائل، تقسيم الحالة وتجميع توقيعات BLS -:

• وقت التأكيد: 400ms (أسرع بـ 30 مرة من Ethereum)
• السعة: 25,600 TPS (مقارنة بـ Solana)
• رسوم الغاز: فقط 1/10 إلى 1/50 من Ethereum
• التوافق: يدعم EVM بالكامل، انتقال سلس إلى نظام Ethereum البيئي

التقنية القاتلة 1: Pipeline BFT - تحويل الإجماع إلى خط إنتاج

عيوب ثلاث كبيرة في BFT التقليدي

إن توافق BFT القديم يشبه خط التجميع في المصنع الذي تعطل. يجب على كل كتلة الانتظار حتى يتم تأكيد الكتلة السابقة بالكامل قبل أن تبدأ، مما يسبب اعتماد تسلسلي شديد. حتى الحلول اللامعة مثل Tendermint يجب أن تمر عبر أربع مراحل Propose→Prevote→Precommit→Commit، خطوة بخطوة، ولا يمكن تسريع الأمر قليلاً في هذه الأثناء.

أسوأ من ذلك، كلما زاد عدد المدققين، زادت تكلفة الاتصالات بشكل مربع. 100 مدقق تعني 10,000 رسالة، ويجب على كل مدقق التحقق من 100 توقيع، وفي هذه الحالة، فإن الوقت المستغرق للتحقق من التوقيعات يكون أطول من الوصول إلى الإجماع.

حل Bitroot: خط أنابيب متوازي

الابتكار الأساسي هو أربع كلمات: تنفيذ متباين.

Bitroot تسمح لكتل مختلفة الارتفاع بالتقدم بالتوازي في مراحل مختلفة:

• كتلةN-1 في مرحلة الالتزام (مرحلة التأكيد النهائية)
• كتلة N في مرحلة Precommit (مرحلة الالتزام)
• كتلةN+1 في إجراء Prevote (التصويت الأولي)
• كتلةN+2 في مرحلة المقترحات (مرحلة الاقتراح)

تتدفق عدة كتل في نفس الوقت عبر الأنبوب، مما يملأ جميع المعالجات. ما هي النتيجة؟ انخفضت التأخيرات من 1 ثانية إلى 400 مللي ثانية، وزادت القدرة الاستيعابية من 3200 TPS إلى 25600 TPS.

تجميع توقيع BLS: تكنولوجيا سرية متقدمة

انضم إلى هذا الابتكار: بغض النظر عن عدد المدققين، فإن جميع التوقيعات المجمعة ستكون دائمًا 96 بايت، والتحقق يحتاج فقط إلى عملية مطابقة واحدة.

مقارنةً بخطة ECDSA، يحتاج التحقق من 100 توقيع إلى 100 عملية فحص، الآن يحتاج فقط إلى عملية واحدة. هذا يشبه تقليل عدد مفتشي التذاكر من 100 إلى 1، مما يزيد الكفاءة بشكل كبير.

التقنية القاتلة 2: EVM المتوازي المتفائل - أخيرًا يوجد مكان مفيد لمعالج متعدد النوى

صعوبة EVM الكبرى: التنفيذ التسلسلي

تصميم EVM الخاص بـ Ethereum هو تصميم أحادي الخيط - يجب تنفيذ جميع المعاملات واحدة تلو الأخرى. حتى لو كانت عملية تحويل Alice إلى Bob و عملية تحويل Charlie إلى David عمليتين مستقلتين تمامًا، يجب أن تنتظر في الصف. وذلك لأن EVM قلقة من أنه قد لا يمكن التنبؤ بالحالات التي ستقوم المعاملات بالوصول إليها، لذا فهي تتعامل مع جميع العمليات بشكل متسلسل، كإجراء احترازي.

لكن وحدات المعالجة المركزية الحديثة متعددة النوى. في معالجك ذو 16 نواة، فقط نواة واحدة تعمل، و15 نواة الأخرى لا تفعل شيئًا. هذا مضيعة كبيرة.

ثلاث مراحل للكشف عن الصراعات: توازي تحت شروط الأمان

تتم الفحوصات الأمنية المتوازية لـ Bitroot EVM على ثلاث مراحل:

المرحلة الأولى: تصفية قبل التنفيذ

• استخدام فلتر بلوم المحسن لتحديد بسرعة ما إذا كانت عمليتان ستتعارضان
• استخدم خوارزمية تلوين جشع لتجميع المعاملات، حيث يمكن تنفيذ المعاملات بنفس اللون بشكل متوازي.

المرحلة الثانية: المراقبة أثناء التنفيذ

• قفل قراءة وكتابة دقيق (بدقة على مستوى فتحة التخزين، وليس العقد بأكمله)
• إدارة حالة النسخة: تسجيل رقم إصدار الحالة المقروءة، والتحقق بعد التنفيذ مما إذا كان رقم الإصدار قد تم تغييره.
• إذا حدث تعارض، استرجع فقط المعاملات ذات الصلة المباشرة، وليس جميعها

المرحلة الثالثة: التحقق بعد التنفيذ

• فحص التناسق العالمي: حساب شجرة ميركل لجذر الحالة، لضمان عدم وجود تعارضات مفقودة
• بروتوكول الالتزام ذو المرحلتين يضمن الذرية

البيانات العملية تتحدث

• سيناريو التحويلات البسيطة: 16 خيطًا متوازيًا، الأداء من 1200 TPS إلى 8700 TPS (تسريع بمعدل 7.25 مرات)
• عقد DeFi المعقدة: بمعدل صراع 5-10%، تصل 16 خيط إلى 5800 TPS
• سيناريوهات حساب الذكاء الاصطناعي: معدل النزاع < 0.1%، 16 خيطاً من 600 TPS إلى 7200 TPS (تسريع 12 مرة)

هناك تفصيل آخر: قامت Bitwork بتحسين جدولة المهام، حيث ارتفعت نسبة استخدام وحدة المعالجة المركزية من 68% إلى 90%. قلل الجدولة المدركة لـ NUMA من تأخير الذاكرة بنسبة 35%.

التقنية القاتلة 3: تقسيم الحالة - الحل النهائي للتوسع الأفقي

حالة البلوكتشين (جميع الحسابات، بيانات العقود) تشبه دفتر حسابات ضخم، وهي في حالة توسع مستمر. الحل من Bitroot هو: تقسيم هذا الدفتر إلى عدة قطع، وتخزينها ومعالجتها بشكل موزع.

كيف يتم التوزيع؟ يتم تخصيصه إلى شظايا مختلفة بناءً على قيمة تجزئة عنوان الحساب. يتم معالجة المعاملات عبر الشظايا باستخدام بروتوكول الالتزام ذي المرحلتين لضمان الذرية.

فائدة القيام بذلك هي: مع زيادة عدد العقد، تزداد القدرة على المعالجة بشكل خطي، وليس كاختناق التحقق الكامل التقليدي.

مقارنة المنافسين

لماذا هذا مهم

تداول عالي التردد: تأكيد 400 مللي ثانية + 25600 عملية في الثانية، أخيرًا يمكن أن يكون سلسًا مثل منصات CeFi، ولم تعد روبوتات MEV بهذا الانتشار.

ثورة رسوم الغاز: أرخص بمعدل 10-50 مرة، ومن المتوقع أن يتم تخفيف مشكلة ربحية DeFi الضعيفة.

NFT والألعاب: تأخير منخفض + سعة عالية، تجربة المستخدم في ألعاب البلوكتشين يمكن أن تقترب من ألعاب الويب 2.

تطبيقات الأعمال: سلسلة التوريد، مصادقة الهوية، تداول البيانات، هذه السيناريوهات التجارية لديها أخيرًا بنية تحتية قابلة للاستخدام.

المنطق الأساسي

سر نجاح Bitroot ليس في تقنية معينة، بل في التفكير النظامي:

• فصل الاتفاق والتنفيذ: ليس من المفترض أن تنتظر التنفيذ الاتفاق، بل يجب أن يستمر الاتفاق في التقدم، وينفذ التنفيذ في الخلفية بشكل غير متزامن.
• الأولوية المتوازية: تم تحسين كل مرحلة لزيادة التوازي، من خط أنابيب الإجماع إلى تعدد خيوط EVM إلى تقسيم التخزين.
• الأمان بدون تنازلات: الكشف عن النزاعات في ثلاث مراحل، التسليم في مرحلتين، والتحقق من الحالة، تبدو الحماية المتعددة المعقدة، في الحقيقة، هي مكاسب الأداء المستبدلة بأساليب هندسية

الواقع الحالي

هذه ليست تصميمات PPT، البيانات التجريبية حقيقية: تم التحقق من 25600 TPS و400 مللي ثانية التي خرجت من بيئة AWS c5.2xlarge القياسية.

السؤال الرئيسي هو: هل سيتماشى النظام البيئي؟ حتى أسرع كتلة، إذا لم يكن هناك تطبيقات وسيولة، فلا فائدة. لكن الخبر الجيد هو أن التوافق الكامل مع EVM يعني أن تكلفة الانتقال قريبة من الصفر.

انتظر وانظر - المنافسة في بلوكتشين عالي الأداء قد بدأت للتو.