Розкриття паралелізму: ключ до майбутнього розширення блокчейну

Швидкий вступ

Блокчейн-мережі наразі стикаються з основною проблемою: як обробляти тисячі транзакцій на секунду, не жертвуючи безпекою чи децентралізацією? Відповідь полягає у розумінні визначення паралелізму та механізмів його застосування. Ця концепція не є новою в комп'ютерних науках, але її застосування в блокчейні є стратегічною точкою повороту у вирішенні проблем масштабованості.

Що таке паралелізм у світі блокчейну?

Паралелізм означає обробку кількох транзакцій одночасно, а не по одній за раз. Уявіть собі різницю між одним працівником, який обслуговує клієнтів по черзі, і командою, яка обслуговує кількох клієнтів одночасно - це і є суть паралелізму.

У контексті блокчейну це передбачає розподіл завдань перевірки транзакцій через мережу різних вузлів. Замість того, щоб кожен вузол перевіряв кожну транзакцію по порядку, кожен вузол обробляє певну частину навантаження, що значно прискорює процес і зменшує затори.

Механізм роботи: як виконується паралелізм?

Коли застосовується паралельна обробка, мережа перевіряє кілька потенційних станів одночасно, кожен з яких відображає результати перевірки певної групи транзакцій. Це дозволяє мережі оцінити потенційні наслідки перед тим, як офіційно зареєструвати результати у фінансовому реєстрі.

Наступний критичний етап: всі вузли погоджуються на єдиний стан, що відображає колективний результат паралельних перевірок. Це узгодження забезпечує цілісність даних і мережі.

Два типи паралелізму: різниця та застосування

1. Оптимістичний паралелізм: спочатку швидкість, потім корекція

Ця модель обходить початковий етап сортування та безпосередньо обробляє транзакції в синхронному режимі. Вона виходить з припущення, що більшість транзакцій є незалежними одна від одної. Якщо згодом виявиться, що є взаємопов'язані транзакції, система автоматично переглядає та коригує результати.

Особливість: Значно швидша продуктивність у звичайних випадках. Виклик: Переобробка може знадобитися, якщо транзакції є більш взаємопов'язаними, ніж очікувалося.

2. Паралельний доступ до випадків: попереднє планування

Ця модель починається з організованої класифікації транзакцій на основі їхнього впливу на стан мережі - наприклад, взаємодії з певними смарт-контрактами або певними рахунками. Транзакції, які не суперечать одна одній, виконуються разом, в той час як пов'язані транзакції обробляються в логічному порядку, визначаючи пріоритети за комісіями транзакцій.

Особливість: Висока точність та уникнення помилок з самого початку. Виклик: це вимагає початкової класифікації, яка може споживати додаткові ресурси.

Три практичні види паралелізму

паралельність на рівні транзакцій

дозволяє виконувати кілька транзакцій одночасно, що значно підвищує продуктивність мережі - збільшує кількість транзакцій на секунду (TPS). Також зменшує час підтвердження, покращуючи загальну реакцію.

Але цей додаток відкриває шлях до залежностей даних: вихід однієї транзакції може вплинути на іншу, що вимагає складних стратегій управління даними для забезпечення узгодженості.

паралель на рівні блоків

включає створення та перевірку кількох блоків одночасно, суттєво покращуючи масштабованість. Мережа обробляє більше транзакцій і уникає узгоджень.

Однак це вимагає точного виконання для забезпечення безпеки, що споживатиме додаткові обчислювальні ресурси від вузлів, що може обмежити участь користувачів і вплинути на децентралізацію.

паралель смарт-контрактів

Дозволяє виконувати багато смарт-контрактів паралельно, що покращує продуктивність децентралізованих додатків та їхню масштабованість. Оптимістичні агрегати, наприклад, виконують транзакції поза ланцюгом і взаємодіють з блокчейном лише для остаточного запису, зменшуючи навантаження на основний ланцюг. Рішення, такі як Validium, поєднують нульові знання та обчислення поза ланцюгом для забезпечення масштабування з конфіденційністю.

Конкретні переваги паралелізму

1. Висока швидкість обробки

Розподіл завдань на кілька вузлів радикально скорочує час виконання. Мережі з паралельною обробкою перевершують ті, що використовують послідовну обробку.

2. Покращена масштабованість

Паралелізм вирішує проблему розширення блокчейну, розподіляючи процес верифікації на розрізнені вузли. Це підтримує горизонтальне масштабування, де вузли можна додавати або видаляти залежно від коливань попиту.

3. Зниження витрат на транзакції

Розподіл транзакцій на менш витратні дочірні вузли замість послідовної обробки, де кожен вузол перевіряє кожну транзакцію. Крім того, збільшення швидкості зменшує конкуренцію за місце, що сприяє подальшому зниженню зборів.

Перспектива

Визначення паралелізму не обмежується теоретичним поняттям - це практичний інструмент, який формує майбутнє блокчейну. У довгостроковій перспективі ми можемо спостерігати інтеграцію паралелізму з іншими рішеннями для масштабування, такими як шардінг, для досягнення якісних стрибків у масштабованості мереж. Поєднання кількох технологій відкриє нові горизонти для продуктивності та ефективності, яких ми раніше не бачили.