Bitroot rompe el estancamiento de las cadenas de bloques de alto rendimiento: el código técnico detrás de la confirmación de 400 ms + 25600 TPS

Raíz del problema: ¿por qué la Cadena de bloques es tan lenta?

Imagina que estás intercambiando un token en ETH, tienes que esperar 12 segundos para que se confirme, y las tarifas de cada transacción son exorbitantes. Este no es un caso aislado: este es un punto de dolor para toda la industria.

Ethereum solo puede procesar 15 transacciones por segundo, y el mecanismo de consenso BFT tradicional procesa de manera secuencial, como una autopista de un solo carril; no importa cuán potente sea tu auto deportivo, tendrás que hacer cola para avanzar.

Bitroot debe romper este hechizo. Lo logra a través de 4 innovaciones clave: consenso Pipeline BFT, EVM paralelo optimista, fragmentación de estado y agregación de firmas BLS.

• Tiempo de confirmación: 400ms (30 veces más rápido que Ethereum)
• Rendimiento: 25,600 TPS (en comparación con Solana)
• Gas fee: Solo de 1/10 a 1/50 de Ethereum
• Compatibilidad: soporte completo para EVM, migración sin problemas del ecosistema de Ethereum

Técnica mortal 1: Pipeline BFT——transformar el consenso en una línea de producción

Las tres grandes fallas del BFT tradicional

El consenso BFT antiguo es como una línea de producción en una fábrica que se ha roto. Cada bloque debe esperar a que el bloque anterior se confirme completamente antes de comenzar, lo que genera una dependencia en serie severa. Incluso soluciones destacadas como Tendermint deben pasar por cuatro etapas: Propose→Prevote→Precommit→Commit, paso a paso, sin posibilidad de acelerar en absoluto.

Peor aún, cuanto más validadores hay, el costo de comunicación crece exponencialmente. Con 100 validadores, hay 10,000 mensajes, y cada validador tiene que verificar 100 firmas, en este punto, el tiempo para verificar las firmas es más largo que el tiempo para alcanzar el consenso.

La solución de Bitroot: canalización en paralelo

La innovación clave se resume en cuatro palabras: ejecutar de manera escalonada.

Bitroot permite que bloques de diferentes alturas avancen en paralelo en diferentes etapas:

• Bloquear N-1 está haciendo Commit (fase de confirmación final)
• Bloquear N en la fase de Precompromiso (fase de compromiso)
• Bloquear N+1 está realizando Prevotación (votación preliminar)
• Bloquear N+2 en la fase de Propose (fase de propuesta)

Así, múltiples bloques fluyen simultáneamente en el canal, llenando todos los procesadores. ¿Cuál es el resultado? La latencia disminuyó de 1 segundo a 400 ms, y el rendimiento aumentó de 3200 TPS a 25600 TPS.

Agregación de firmas BLS: tecnología criptográfica avanzada

Únete a esta innovación: sin importar cuántos validadores haya, todas las firmas se agregan a 96 bytes y la verificación solo requiere una operación de emparejamiento.

En comparación con el esquema ECDSA, verificar 100 firmas requiere 100 comprobaciones, ahora solo se necesita 1. Es como reducir el número de verificadores de 100 a 1, la eficiencia es increíble.

Truco técnico 2: EVM paralela optimista - los procesadores multinúcleo finalmente tienen su lugar

El gran problema de EVM: ejecución en serie

El diseño de EVM de Ethereum es de un solo hilo: todas las transacciones deben ejecutarse una tras otra. Incluso si Alice transfiere a Bob y Charlie transfiere a David, que son dos operaciones completamente independientes, deben hacer fila. Esto se debe a que EVM teme no poder predecir qué estados accederán las transacciones, así que opta por la serialización total, por precaución.

Pero los CPU modernos son de múltiples núcleos. En tu procesador de 16 núcleos, solo 1 núcleo está trabajando, mientras que los otros 15 núcleos están inactivos. Esto es un gran desperdicio.

Detección de conflictos en tres fases: paralelismo bajo condiciones de seguridad

La verificación de seguridad del EVM paralelo de Bitroot se lleva a cabo en tres fases:

Fase uno: Filtrado previo a la ejecución

• Usar un filtro de Bloom mejorado para determinar rápidamente si dos transacciones entrarán en conflicto.
• Agrupar transacciones utilizando el algoritmo de coloreado codicioso, las transacciones del mismo color se pueden ejecutar en paralelo.

Segunda etapa: Monitoreo en ejecución

• Cerradura de lectura/escritura de alta granularidad (preciso al nivel de la ranura de almacenamiento, no al contrato completo)
• Gestión de estado versionado: registrar el número de versión del estado leído, verificar después de la ejecución si el número de versión ha sido modificado.
• Si hay un conflicto, solo deshacer las transacciones directamente relacionadas, no todas.

Tercera etapa: Verificación posterior a la ejecución

• Comprobación de consistencia global: calcular el árbol Merkle de la raíz del estado, asegurando que no haya conflictos omitidos
• El protocolo de compromiso en dos fases garantiza la atomicidad

Los datos prácticos hablan

• Escenario de transferencia simple: 16 hilos en paralelo, el rendimiento sube de 1200 TPS a 8700 TPS (7.25 veces más rápido)
• Contrato DeFi complejo: con una tasa de conflicto del 5-10%, 16 hilos alcanzan 5800 TPS
• Escenario de cálculo de IA: Tasa de conflicto <0.1%, 16 hilos de 600 TPS a 7200 TPS (12 veces más rápido)

Hay un detalle más: Bitwork optimizó la programación de tareas, aumentando la utilización de la CPU del 68% al 90%. La programación consciente de NUMA redujo la latencia de memoria en un 35%.

Técnica decisiva 3: Fragmentación del estado - La solución definitiva para la escalabilidad horizontal

El estado de la cadena de bloques (todas las cuentas, datos de contratos) es como un gran libro de contabilidad que sigue expandiéndose. La solución de Bitroot es: dividir este libro de contabilidad en múltiples fragmentos, almacenarlos y procesarlos de manera distribuida.

¿Cómo se divide? Se asigna a diferentes fragmentos según el valor hash de la dirección de la cuenta. Las transacciones entre fragmentos se manejan con un protocolo de confirmación en dos fases, garantizando la atomicidad.

La ventaja de hacer esto es que, a medida que aumentan los nodos, la capacidad de procesamiento crece de manera lineal, no como el cuello de botella de la validación total tradicional.

Competidores de referencia

Por qué esto es importante

Comercio de alta frecuencia: confirmación de 400 ms + 25600 TPS, finalmente se puede operar de manera tan fluida como en los intercambios CeFi, los robots MEV ya no son tan desenfrenados.

Revolución de Gas: 10-50 veces más barato, se espera que se alivie el problema de la delgadez de las ganancias en DeFi.

NFT y juegos: baja latencia + alta capacidad de procesamiento, la experiencia del usuario en juegos en la cadena se puede acercar a los juegos Web2.

Aplicaciones empresariales: Cadena de bloques, autenticación de identidad, intercambio de datos, estos escenarios comerciales finalmente tienen una infraestructura utilizable.

Lógica subyacente

El secreto del éxito de Bitroot no radica en una sola tecnología, sino en el pensamiento sistémico:

• Desacoplamiento de consenso y ejecución: no se trata de hacer que la ejecución espere al consenso, sino de que el consenso avance continuamente, mientras la ejecución se lleva a cabo de manera asíncrona en segundo plano.
• Prioridad de paralelismo: cada etapa ha optimizado el grado de paralelismo, desde el Pipeline de consenso hasta los hilos múltiples de EVM y el sharding de almacenamiento.
• Seguridad sin compromisos: Detección de conflictos en tres etapas, compromiso en dos etapas, verificación de estado; estas múltiples protecciones que parecen complejas, en realidad son ganancias de rendimiento logradas a través de métodos de ingeniería.

La realidad actual

Esto no es un diseño de PPT, los datos de prueba son reales: se ha verificado que se han alcanzado 25600 TPS y 400 ms en un entorno estándar de AWS c5.2xlarge.

La cuestión clave es: ¿El ecosistema puede mantenerse al día? Por rápida que sea la cadena, si no hay aplicaciones y liquidez, no sirve de nada. Pero la buena noticia es que la compatibilidad total con EVM significa que el costo de migración es casi cero.

Esperemos un momento: la competencia por la cadena de bloques de alto rendimiento apenas ha comenzado.