Bitroot yüksek performanslı halka açık zincir: 400ms onay + 25600 TPS arkasındaki teknik şifre

Sorunun Kaynağı: Neden Blok Zinciri Bu Kadar Yavaş?

Hayal et, ETH üzerinde bir token swap'liyorsun, onaylanması için 12 saniye beklemen gerekiyor ve her işlem için işlem ücreti de aşırı pahalı. Bu bir istisna değil - bu, tüm sektörün acı noktası.

Ethereum saniyede yalnızca 15 işlem gerçekleştirebilir, geleneksel BFT konsensüs mekanizması ise adım adım seri bir şekilde işlem yapar, bu da tek şeritli bir otoyol gibidir; ne kadar güçlü bir spor arabaya sahip olursanız olun, sırada beklemek zorundasınız.

Bitroot bu laneti kırmak istiyor. Pipeline BFT konsensüsü, optimistik paralel EVM, durum parçalama ve BLS imza birleştirmesi ile 4 temel yenilik aracılığıyla bunu gerçekleştirdi:

• Onay Süresi: 400ms (Ethereum'dan 30 kat daha hızlı)
• İşlem Hacmi: 25,600 TPS (Solana ile karşılaştırıldığında)
• Gas Ücreti: Sadece Ethereum'un 1/10 ile 1/50'si kadar
• Uyumluluk: EVM'yi tamamen destekler, Ethereum ekosistemine sorunsuz geçiş.

Teknik Hamle 1: Pipeline BFT——Konsensüsü Akış Şeklinde Dönüştürmek

Geleneksel BFT'nin üç büyük zayıflığı

Eski BFT konsensüsü, bir fabrikanın montaj hattının bozulması gibidir. Her blok, bir önceki bloğun tamamen onaylanmasını beklemek zorundadır, bu da ciddi bir seri bağımlılığına yol açar. Tendermint gibi yıldız bir çözüm bile, Propose→Prevote→Precommit→Commit dört aşamasından geçmek zorundadır; adım adım ilerler, arada hiç hızlandırma yoktur.

Daha da kötüsü, doğrulayıcı sayısı arttıkça iletişim maliyetleri kare olarak artıyor. 100 doğrulayıcı, 10.000 mesaj demektir; her doğrulayıcının 100 imzayı doğrulaması gerekir ve bu noktada imzaları doğrulama süresi, uzlaşmaya varma süresinden bile daha uzun hale gelir.

Bitroot'un çözümü: Paralel boru hattı

Temel yenilik dört kelime: Uygulamayı kaydırmak.

Bitroot, farklı yüksekliklerdeki blokların farklı aşamalarda paralel olarak ilerlemesini sağlar:

• Blok N-1, Commit (son onay aşaması) yapıyor.
• Blok N Precommit (Taahhüt Aşaması) yapıyor.
• Blok N+1, Prevote (ilk oylama) yapıyor.
• Blok N+2 Propose (Teklif aşaması) yapıyor

Bu şekilde birden fazla blok, boru hattında akarken tüm işlemcileri doldurur. Sonuç nedir? Gecikme 1 saniyeden 400 ms'ye düştü, throughput 3200 TPS'den 25600 TPS'ye fırladı.

BLS imza toplama: kriptografik kara teknoloji

Bu yeniliğe katılın: Kaç tane doğrulayıcı olursa olsun, tüm imzalar toplandığında her zaman 96 bayt olacak ve doğrulama sadece bir eşleştirme işlemi gerektirecek.

ECDSA çözümü ile karşılaştırıldığında, 100 imzayı doğrulamak için 100 kez kontrol yapmam gerekiyordu, şimdi sadece 1 kez yapmam yeterli. Bu, bilet kontrol görevlisini 100'den 1'e indirmek gibi, verimlilik patlama yapıyor.

Teknik Hamle 2: İyimser Paralel EVM - Çok Çekirdekli İşlemciler Nihayet Kullanışlı Hale Geldi

EVM'nin en büyük sorunu: Seri yürütme

Ethereum'in EVM tasarımı tek iş parçacıklıdır - tüm işlemler bir biri ardına yürütülmelidir. Alice'in Bob'a, Charlie'nin David'e transfer yaptığı bu tamamen bağımsız işlemler bile sıraya girmelidir. Bunun nedeni, EVM'nin işlemlerin hangi duruma erişeceğini öngörememesi ve bu nedenle tüm işlemleri sıralı olarak, tedbiren yürütmesidir.

Ancak modern CPU'lar çok çekirdekli. 16 çekirdekli işlemcinde sadece 1 çekirdek çalışıyor, diğer 15 çekirdek ise boşa harcıyor. Bu çok israf.

Üç Aşamalı Çatışma Tespiti: Güvenli Koşullarda Paralel

Bitroot'un paralel EVM'si üç aşamada güvenlik kontrolünden geçmektedir:

Birinci Aşama: Uygulama Öncesi Filtreleme

• İyileştirilmiş Bloom filtresi ile iki işlem arasında çakışma olup olmadığını hızlıca belirleyin.
• Ticaretleri gruplamak için açgözlü renklendirme algoritması kullanın, aynı renkli işlemler paralel olarak gerçekleştirilebilir.

İkinci Aşama: Uygulama Süresince İzleme

• İnce taneli okuma/yazma kilidi (depolama yuvası düzeyinde, tüm sözleşme değil)
• Sürümleştirilmiş durum yönetimi: Okunan durum sürüm numarasını kaydedin, işlemi gerçekleştirdikten sonra sürüm numarasının değiştirilip değiştirilmediğini doğrulayın.
• Eğer bir çelişki olursa, yalnızca doğrudan ilgili işlemleri geri al, hepsini değil.

Üçüncü Aşama: Uygulama Sonrası Doğrulama

• Küresel tutarlılık kontrolü: Durum kökü Merkle ağacını hesapla, kaçırılmış çatışma olmadığından emin ol.
• İki aşamalı taahhüt protokolü atomikliği garanti eder

Pratik veriler konuşuyor

• Basit Transfer Senaryosu: 16 iş parçacığı paralel, performans 1200 TPS'ten 8700 TPS'e (7.25 kat hızlanma)
• Karmaşık DeFi Sözleşmeleri: %5-10 çakışma oranında, 16 iş parçacığı ile 5800 TPS'ye ulaşılıyor.
• AI Hesaplama Senaryosu: Çatışma oranı <0.1%, 16 iş parçacığı ile 600 TPS'den 7200 TPS'ye (12 kat hızlanma)

Bir detay daha var: Bitwork görev zamanlamasını optimize etti, CPU kullanım oranı %68'den %90'a yükseldi. NUMA farkındalığı ile zamanlama, bellek gecikmesini %35 azalttı.

Teknik Hamle 3: Durum Parçalama - Yatay Ölçeklenmenin Nihai Çözümü

Blok Zinciri'nin durumu (tüm hesaplar, sözleşme verileri) devasa bir defter gibidir ve sürekli olarak genişlemektedir. Bitroot'un çözümü ise: bu defteri birden fazla parçaya ayırmak, dağıtık depolamak ve işlemek.

Nasıl bölünür? Hesap adresinin hash değeri kullanılarak farklı parçalar arasında dağıtılır. Parçalar arası işlemler, atomikliği sağlamak için iki aşamalı onay protokolü ile işlenir.

Bunun faydası, düğümlerin artmasıyla birlikte işlem gücünün lineer bir şekilde artmasıdır, geleneksel tam doğrulama gibi bir darboğaz değildir.

Rakiplerle Karşılaştırma

Neden Bu Önemli

Yüksek Frekanslı İşlem: 400ms onay + 25600 TPS, artık CeFi borsaları gibi pürüzsüz işlem yapabiliyoruz, MEV robotları da bu kadar azgın değil.

Gas Ücreti Devrimi: 10-50 kat daha ucuz, DeFi'nin kâr marjı sorununu hafifletme umudu var.

NFT ve Oyun: Düşük gecikme + Yüksek throughput, zincir oyunlarının kullanıcı deneyimi Web2 oyunlarına yaklaşabiliyor.

Kurumsal Uygulamalar: Tedarik Zinciri, Kimlik Doğrulama, Veri Ticareti, bu ticari senaryolar sonunda kullanılabilir bir altyapıya sahip.

Temel Mantık

Bitroot'un başarı sırrı belirli bir teknolojide değil, sistem düşüncesindedir:

• Konsensüs ve yürütme ayrımı: Yürütmenin konsensüsü beklemesini sağlamak yerine, konsensüs sürekli olarak ilerler ve yürütme arka planda asenkron olarak gerçekleşir.
• Paralel Öncelik: Her aşama, konsensustan Pipeline'a, EVM'nin çok iş parçacıklı yapısına ve depolamanın parçalanmasına kadar paralellik açısından optimize edilmiştir.
• Güvenlik İndirim Yapmaz: Üç aşamalı çakışma tespiti, iki aşamalı onay, durum doğrulama, karmaşık görünümlü çoklu koruma aslında mühendislik yöntemleriyle elde edilen performans kazancıdır.

Mevcut Gerçek

Bu bir PPT tasarımı değil, test verileri gerçektir: AWS c5.2xlarge standart ortamında elde edilen 25600 TPS ve 400ms onayı doğrulanmıştır.

Ana soru şudur: Ekosistem buna ayak uydurabiliyor mu? Ne kadar hızlı bir blok zinciri olursa olsun, eğer uygulama ve likidite yoksa, hiçbir anlamı yok. Ama iyi haber şu ki, EVM tamamen uyumlu olması, taşınma maliyetinin neredeyse sıfır olması anlamına geliyor.

Bekleyin - yüksek performanslı blok zinciri rekabeti daha yeni başladı.