Bitroot révolutionne la blockchain haute performance : le code technologique derrière une confirmation de 400 ms + 25600 TPS.

La racine du problème : pourquoi la Blockchain est-elle si lente

Imaginez que vous effectuez un swap de jetons sur ETH, vous devez attendre 12 secondes pour la confirmation, et les frais de transaction sont exorbitants. Ce n'est pas un cas isolé - c'est le point de douleur de toute l'industrie.

Ethereum ne peut traiter que 15 transactions par seconde, et le mécanisme de consensus BFT traditionnel traite les transactions de manière séquentielle, comme une autoroute à une seule voie. Peu importe la performance de votre voiture de course, vous devez faire la queue.

Bitroot doit briser ce sort. Il réalise cela grâce à 4 innovations clés : consensus Pipeline BFT, EVM parallèle optimiste, partitionnement d'état et agrégation de signatures BLS —

• Temps de confirmation : 400ms (30 fois plus rapide qu'Ethereum)
• Débit : 25 600 TPS (en référence à Solana)
• Frais de Gas : seulement 1/10 à 1/50 d'Ethereum
• Compatibilité : prise en charge complète de l'EVM, migration sans faille de l'écosystème Ethereum

Technique fatale 1 : Pipeline BFT - Transformer le consensus en pipeline

Les trois principaux défauts du BFT traditionnel

Le consensus BFT traditionnel ressemble à une chaîne de production d'une usine qui est cassée. Chaque Bloc doit attendre que le bloc précédent soit complètement confirmé avant de commencer, avec une dépendance sérieuse. Même des solutions vedettes comme Tendermint doivent passer par quatre étapes : Propose → Prevote → Precommit → Commit, pas à pas, sans aucune accélération possible en cours de route.

Pire encore, plus il y a de validateurs, plus le coût de communication augmente de manière quadratique. Avec 100 validateurs, cela représente 10 000 messages, et chaque validateurs doit vérifier 100 signatures, à ce moment-là, le temps de vérification des signatures est plus long que celui nécessaire pour atteindre le consensus.

Solution de Bitroot : pipeline parallèle

L'innovation clé se résume en quatre mots : décalage d'exécution.

Bitroot permet à des blocs de hauteurs différentes de progresser parallèlement à différentes étapes :

• Bloc N-1 est en train de faire un Commit (phase de confirmation finale)
• Bloc N est en phase de Precommit (phase de promesse)
• Bloc N+1 est en train de faire du Prevote (vote préliminaire)
• Bloc N+2 en phase de Propose (phase de proposition)

Ainsi, plusieurs blocs circulent simultanément dans le pipeline, saturant tous les processeurs. Quel est le résultat ? La latence passe de 1 seconde à 400 ms, le débit passe de 3200 TPS à 25600 TPS.

Agrégation de signatures BLS : technologie cryptographique de pointe

Rejoignez cette innovation : peu importe le nombre de validateurs, toutes les signatures agrégées ne font jamais que 96 octets, et la validation nécessite seulement un calcul de couplage.

Comparé au schéma ECDSA, vérifier 100 signatures nécessitait 100 vérifications, maintenant il n'en faut qu'une seule. C'est comme réduire le contrôleur de 100 à 1, l'efficacité est explosive.

Technique fatale 2 : EVM parallèle optimiste - les processeurs multicœurs trouvent enfin leur utilité

Le vieux problème de l'EVM : exécution séquentielle

La conception de l'EVM d'Ethereum est à thread unique - toutes les transactions doivent être exécutées une à une. Même si Alice transfère des fonds à Bob et que Charlie transfère des fonds à David, ces deux opérations totalement indépendantes doivent faire la queue. Cela est dû au fait que l'EVM craint de ne pas pouvoir prédire quels états seront accédés par les transactions, donc toutes les opérations sont effectuées en série, pour être prudent.

Mais les CPU modernes sont tous multicœurs. Dans ton processeur à 16 cœurs, seulement 1 cœur est en train de travailler, les autres 15 cœurs ne font rien. C'est trop gaspillé.

Détection de conflit en trois phases : parallélisme sous des conditions de sécurité

L'EVM parallèle de Bitroot effectue des contrôles de sécurité en trois phases :

Phase 1 : Filtrage avant exécution

• Utiliser un filtre de Bloom amélioré pour déterminer rapidement si deux transactions vont entrer en conflit.
• Utiliser un algorithme de coloriage avare pour regrouper les transactions, les transactions de la même couleur peuvent être exécutées en parallèle

Deuxième phase : Surveillance en cours

• Verrou de lecture/écriture à granularité fine (précis au niveau de l'emplacement de stockage, pas à l'ensemble du contrat)
• Gestion de l'état versionné : enregistre le numéro de version de l'état lu et vérifie après exécution si le numéro de version a été modifié.
• En cas de conflit, seul les transactions directement liées sont annulées, pas toutes.

Troisième étape : vérification post-exécution

• Vérification de la cohérence globale : calcul de l'arbre Merkle de la racine d'état, assurant qu'il n'y a pas de conflits manquants
• Le protocole de soumission en deux étapes garantit l'atomicité

Les données pratiques parlent.

• Scène de transfert simple : 16 threads en parallèle, performance passant de 1200 TPS à 8700 TPS (accélération de 7,25 fois)
• Contrats DeFi complexes : 5800 TPS atteints avec un taux de conflit de 5-10% sur 16 threads.
• Scénario de calcul AI : Taux de conflit <0,1 %, 16 threads passant de 600 TPS à 7200 TPS (accélération de 12 fois)

Il y a un autre détail : Bitwork a optimisé la planification des tâches, augmentant l'utilisation du CPU de 68 % à 90 %. La planification consciente de NUMA a réduit la latence mémoire de 35 %.

Technique mortelle 3 : le sharding d'état - la solution ultime pour l'extensibilité horizontale

L'état de la Blockchain (tous les comptes, données de contrat) est comme un grand livre de comptes, qui ne cesse de s'agrandir. La solution de Bitroot est : diviser ce livre de comptes en plusieurs fragments, stockés et traités de manière décentralisée.

Comment diviser ? La distribution se fait en fonction de la valeur de hachage de l'adresse du compte vers différents blocs. Les transactions inter-blocs sont traitées à l'aide d'un protocole de soumission en deux étapes, garantissant l'atomicité.

Les avantages de cette approche sont les suivants : avec l'augmentation du nombre de nœuds, la capacité de traitement augmente de manière linéaire, contrairement aux goulets d'étranglement de la validation complète traditionnelle.

Concurrents de référence

Pourquoi c'est important

Trading haute fréquence : confirmation de 400 ms + 25600 TPS, nous pouvons enfin trader aussi fluidement que sur les échanges CeFi, et les robots MEV ne sont plus si sauvages.

Révolution des frais de Gas : moins cher de 10 à 50 fois, le problème de la faiblesse des profits dans la DeFi pourrait être atténué.

NFT et jeux : faible latence + haute capacité, l'expérience utilisateur des jeux sur blockchain peut se rapprocher des jeux Web2.

Applications d'entreprise : chaîne d'approvisionnement, authentification, échange de données, ces scénarios commerciaux disposent enfin d'une infrastructure utilisable.

Logique sous-jacente

Le secret du succès de Bitroot ne réside pas dans une technologie en particulier, mais dans la pensée systémique :

• Découplage de la consensus et de l'exécution : il ne s'agit pas de faire attendre l'exécution pour la consensus, mais de faire avancer la consensus de manière continue, l'exécution se faisant en arrière-plan de manière asynchrone.
• Priorité à la parallélisation : Chaque étape a optimisé le niveau de parallélisme, de la Pipeline de consensus au multithreading de l'EVM en passant par le partitionnement du stockage.
• Sécurité sans compromis : détection des conflits en trois étapes, soumission en deux étapes, vérification des états, cette protection multiple qui semble complexe est en réalité un bénéfice de performance obtenu par des méthodes d'ingénierie.

La réalité actuelle

Ce n'est pas une conception PPT, les données de test sont réelles : 25600 TPS et 400 ms confirmés ont été vérifiés dans un environnement standard AWS c5.2xlarge.

La question clé est : L'écosystème peut-il suivre ? Peu importe la rapidité de la chaîne, si elle n'a pas d'applications et de liquidité, cela ne sert à rien. Mais la bonne nouvelle est que la compatibilité totale avec l'EVM signifie que le coût de migration est proche de zéro.

Attendons et voyons - la compétition pour les chaînes de blocs à haute performance ne fait que commencer.