为何包括下一代区块链解决方案？

原文标题：《并行执行：下一代区块链》

撰文：Paul Timofeev、Mike Jin、Gabe Tramble

编辑：Chris，Techub News

区块链是虚拟机，一种软件基础的计算模型，它运行在由每个人可以加入但极难被单一实体控制的分布式操作系统上。区块链的概念最初在2008 年中本聪的白皮书中被提出，作为支持区块链加密货币安全点对点支付的核心基础设施。 对于区块链而言，交易就像是社交媒体和互联网公司的日志；它们作为特定网络活动记录，关键区别在于区块链上的交易是不可篡改的，通常也是公开可知的。

交易的具体原因

区块链上的交易涉及将数字资产交给那个人发起分布式账本，这个分布式账本过程通过公钥密码学技术来保护。交易不仅可以用于去中心化的点对点转账，还可以用于各种认证和验证流程。

谁可以在SeiTrace等区块链浏览器上观察者工具示例

区块链交易如何运作

: 当 Bob 决定向 Alice 发送代币时，他的操作会立即告知整个区块链网络。在这个过程中，它关闭了其区块链（验证节点）开始活动，它们核实了足够多的数据节点确认无误后，首次交易便会被记录下一个新区块，并与其他用户项目一同打包。一旦区块填满，它就会被永久添加到区块链上，因此形成了这一技术名称。

在区块链中，每笔交易都携带了区块链基础设施，帮助人们实现分布式指令和参数化。交易通常包括高级数据，如转账金额、接收地址和用以验证交易的数字签名，以及自动生成的底层数据，并且根据不同的网络设计确定具体内容。

尽管这些过程适用，具体的细节会根据所使用区块链架构有所不同。

Mempool 本质上是一个缓存矿池或「等候矿池」，用于存放尚未被成为区块的工具。

这里是采用内存矿池的区块链中，交易的一般寿命：

• 用户发起并签署交易。

• 区块链网络的验证节点检查交易的充分利用参数正确。

• 一旦通过验证，交易便会进入矿池，与其他处理该物品一同被打包。

• 根据交易所的燃料费用与内存矿池中的其他交易费用比较，最终决定将哪些交易打包到下一个区块中。一旦打包，交易状态变为“成功”。

• 在一段时间或达到某个区块生成的阈值后，区块得到最终确认，交易便永久记录在区块链上，除非承担如 51% 攻击这样的极端情况，否则信息是不可更改的。

无内存矿池 (Solana)

与上述相反，像 Solana 这样的一些区块链平台未能使用内存矿池，而是将交易发送给阻塞的制造者，这样做可以提高处理速度和吞吐量，通过不断地阻塞来实现。

让我们继续通过非 mempool区块链上的交易生命周期来了解：

1. 用户在使用这个应用的过程中，需要进行综合布线。
2. 调用 RPC 函数来处理信息到进程。
3. RPC提供商将交易发送给当前指定的区块生产者，以及接下来的三个生产者；这是在当前第一个区块生产者无法及时执行交易时的预防步骤。
4. 矿工们可以通过签名来生成共识节点，并提交验证。
5. 共识节点投票验证交易内容，一旦完成，交易状态就会被回RPC > 应用程序 > 用户，显示为「成功」或「失败」。
6. 与基于 mempool 的区块链类似，区块本身在一定时间或基于区块的阈值通过后会被最终确定。

顺序执行

: 旧的区块链，尤其是以太坊和以太坊，采用顺序执行进行交易。每添加一个新区块链就会引发网络状态的变化，并且虚拟机的体系结构一次处理一个状态变化。

这也导致了平台的瓶颈，无法添加到区块中，导致无法等待时间，同时也导致成本的降低，因此很难为用户提供更好的用户体验。

执行

计算机是一种计算机架构的关键技术，它的发展历程可以追溯到20世纪50年代中期，而其背后的理念和理论最早可以追溯到1837年。这种技术允许多个处理单元同时工作以解决单一的问题，赢得了大型的发展任务细分成小块，实现比传统串行处理更的一个任务完成方式。

最初，这种技术主要应用于射频计算系统中，但随着互联网时代到来以及计算需求的指数级增长，加之近几十年来处理器速度提升的物理量，不仅成为现代计算机架构的主流模式。

在区块链技术中，这种处理模式不仅被采用，还意味着同时处理和执行多个交易，或者从智能合约到另一个智能合约的价值转移，因此被称为“不仅执行”。

由此之后区块链的概念使得区块链能够同时处理多个互不冲突项目，这大幅提升了区块链的吞吐量，增强了其扩展性，使得区块链能够更有效地应对更高的活动量和更大的区块需求。

可以通过一个简单的比喻来理解：相比于市场上有多个杂货店的通道，我们的客户使用这一通道显然效率要低得多。 这些通道不仅难以处理，而且降低了整体效率和客户服务水平。

为什么你执行重要

在区块链技术中，实施它的主要目标是提升网络的速度和整体性能，例如面对高流量和大量资源请求的情况下。例如，在加密货币生态系统中，当Bob打算创建流行的NFT系列，而Alice希望因币时购买她偏爱的模拟货币，区块链网络能够同时响应出现问题的操作，而无需牺牲性能或用户体验。

这种能力虽然看似只是提升了用户体验的简单特性，但实际上通过提高网络的效率，为开发新的创意应用和工作负载提供了平坦的道路。这些应用和工作负载能够利用到的低成本和高处理能力，为增加更多的用户群体到加密货币领域提供了重要的基础，预示着着技术向更广泛应用的转变。

执行如何工作

尽管底层区块链的设计相对简单，但底层区块链设计显著区别于底层区块链的过程。设计包含以下内容：区块链最相关的功能是交易访问其底层网络状态的能力，包括账户余额、存储和智能合约。

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当前的第一个商品

Solana 虚拟机（SVM）

Solana 是第一个围绕以太坊 (ETH) 设计的区块链网络，其灵感来自创始人 Anatoly Yakovenko 在电信行业以往的经验。Solana 旨在提供一个开发平台，其运行速度和效率是以太坊 (ETH) 的一个简单设计选择。

实现Solana快速和高吞吐量密钥组件是Sealevel，它是网络的以下内容：它包含基于EVM和WASM的环境不同，Sealevel采用多线程架构，这意味着它可以在验证器内核的容量范围内同时处理多个交易。

Solana 由此步骤为基础在交易时，为该交易分配一系列要执行的指令，具体是访问哪些账户和状态以及执行哪些更改——这是确定哪些交易不可以同时执行步骤，同时也允许访问相同状态的分支同时进行。

Solana 还利用 Cloudbreak，其自定义的 accountsDB，用于存储和管理状态数据，以支持交易的并发读写。Cloudbreak 针对其执行进行了优化，可以水平扩展以跨多个节点分布和管理状态数据。

得益于其架构，Solana能够处理大量交易，同时仍然快速执行，为交易提供近乎即时的最终性。Solana目前平均每秒处理 2,000 到 10,000 笔交易（TPS）。此外，随着像 Eclipse 这样的团队推出旨在利用 SVM 作为执行环境的第 2 层基础设施，SVM 的工作负载正在缓慢但其扩展。

虚拟机

以太坊 (EVM) 描述了一种新的区块ChainLink境，旨在实现 Solana 和以太坊的“两全其美”的设计，具有 Solana 的速度和性能以及以太坊的安全性和流动性。通过以太坊处理交易而不是按照传统 EVM 设计顺序处理交易，以太坊开发者可以在高性能网络上构建应用程序，同时能够利用 EVM 流动性和以太坊开发者工具的结合。

Sei 网络

Sei Network 是一个与 EVM 兼容的开源 Layer1区块链，它支持围绕高性能构建各种去中心化应用程序。Sei 旨在为用户和开发者提供快速的速度和层面，而不仅仅实现这一性能和用户体验工具。目前，Sei 提供了 390 毫秒的区块确认时间，并在太平洋主网上处理了超过 19 亿笔交易。

最初，SEI采用的是初始版本1.1.1版本，它采用了智能合约首先声明其所需的状态访问，以便系统能够同时运行不冲突的码头产品。 在SEI V2升级到来之前，SEI正在过渡期的第一个阶段是一个模型，这意味着所有交易都将提交到网络时它既是执行阶段，然后在验证阶段检查其冲突信息。 如果发现两个或更多的冲突交易，即尝试访问相同的网络状态码头产品，然后根据冲突的性质，或者顺序重新运行码头产品。

为了维护交易数据，Sei 引入了 SeiDB，这是一个定制数据库，通过优化其中包括执行改进 v1 版本不足之处。SeiDB 业务减少未知数据的字节，并保持每个磁盘使用率，以提高网络性能。V2 系统的跟踪和所需的存储量，并启用了预写日志，以帮助在崩盘事件中恢复数据。

最后，Sei 最近还宣布推出其 Parallel Stack，这是一个开源框架，用于使第 2 层扩展解决方案（例如 rollups）能够利用除执行 stack 之外的其余部分。

单子

Monad 是一个即将到来的以太坊 EVM 第 1 层区块链，为以太坊应用程序和基础设施提供完整的字节码和 RPC 兼容性。通过一些创新的技术实现，Monad 设计在保持较低交易成本的基础上，通过优化性能和可移植性，提供比现有区块链更具互动性的体验，具有 1 秒的区块时间和高达 10,000 TPS 的最终确定性。

Monad 实现了其中包括执行和超标流水技术，以优化交易的速度和吞吐量。类似于 Sei v2，Monad 将采用咨询执行模型，这意味着将同时执行所有输入到项目中，然后分析和验证以寻找交易并重新执行，最终目标，如果按顺序执行，结果将是相同的。

值得注意的是，在与以太坊保持同步的时间里，Monad 会以线性顺序对区块中的交易进行排序，并顺序更新每个交易。

为了比当前以太坊客户端提供更佳维护和访问区块链数据，Monad 创建确实是定制的 MonadDB，这是为区块链本地构建的。Monad DB 利用先进的 Linux 内核特性，实现你的异步磁盘操作，消除了同步输入/输出访问的限制。MonadDB 提供异步输入/输出（async I/O）访问，这是实现除了执行关键特性之外，系统可以在等待读取之后的优点的同时开始处理下一笔交易。

一个简单的类比就是，考虑烹饪一个多步骤的餐点（比如肉丸意面）。 准备步骤是1）准备酱汁，2）肉丸，和3）面条。 一个小厨师会先为条状食物加水，然后准备酱汁，接着煮肉丸，最后煮肉丸，而不是一次完成一个步骤，每完成一个任务后再进行下一个。

移动

Move 是一种编程语言，最初由 Facebook 团队在 2019 年为简易废弃的 Diem项目开发。Move 旨在以安全的方式处理智能合约和交易数据，消除了其他语言固有的攻击向量，如可重入性攻击。

MoveVM 是基于 Move 的区块链的本地环境，利用其来提供更快速的区块链服务以及更高的整体效率。

阿普托斯

Aptos 由前 Diem项目成员开发的基于 Move 的 Layer1区块链，它通过执行其中包括一个哥伦比亚省的高性能环境给应用开发者。Aptos 利用 Block-STM，类似于软件事务内存（STM）并发控制机制的修改实现。

Block-STM 是一个多线程执行引擎，它允许乐观执行。交易在区块内被预排序和策略性排序，它有助于解决冲突和重新执行交易。Aptos 的研究发现，使用 Block-STM 的区块链理论上可以支持高达 160,000 TPS。

隋

与 Aptos 类似，Sui 由前 Diem项目成员开发的第 1 层区块链，本科生使用 Move 语言。 然而，Sui 花钱自定义 Move 实现，该实现从原始的 Diem 设计中改变了数据模型和资产权限。 特别是，这允许 Sui 使用状态数据模型将独立交易表示为对象。 每个对象在 Sui 的执行获取，从而可以轻松识别没有冲突的操作既可以处理它们，也可以用于其他对象。

与 Solana 类似，Sui 实施了确定性除此之外还执行了要求交易提前声明它们需要访问的账户。

运动实验室

MoveVM 正在为开发者提供 AWS 基础架构和区块链基础设施，以便开发者能够轻松地在 Move 上构建应用。MoveVM 是一个模块化的环境，它允许开发者通过 AWS 基础架构和区块链基础设施扩展其处理能力，从而增强其区块链基础设施的可用性和可伸缩性。

Movement 搁置推出 M2，这是一个将与 EVM 和 Move 客户端互操作的 ZK-rollup。M2 将继承 Block-STM 除此之外还有化引擎，并有望因此实现数万 TPS。

一方面的挑战

关于虚拟现实区块链技术的应用，我们必须考虑几个关键问题以及涉及的要点：

• 为实现更好的性能而付出的努力和造成的损失？

• 值得注意的是，中国政府宣布放松对验证者保护网络可以加快验证和执行力度，但这将损害区块链的安全性，使其更容易受到验证者的攻击？

• 是否存在大量的验证者地址？ 此类在加密货币非加密货币地区都常见的极端延迟的策略，但如果特定数据中心受到威胁，网络大小是多少？

• 对于全球经济而言，这是一个巨大的浪费，因为全球经济正在面临巨大的供需矛盾，而供需矛盾的扩大又将导致供需矛盾的扩大。

• 从高层次来看，其中包括区块链面临风险本一致，即双重支出和交易顺序变化（事实上，这是主要好处）。确定性除此之外是通过为底层区块链创建内部代码来建立区块链系统。实施乐观对待区块链必须确保它们用于验证和重新执行交易的机制是安全且有效的，并且能够合理地实现对性能的权衡。

未来展望

Solana 背后的区块链技术历史告诉我们，区块链的延迟、可靠性和可用性。Solana 背后的区块链技术用于基础设施的扩展，包括 EVM rollups、区块链应用程序和区块链应用。Solana 最近的网络挑战突出了它的核心价值，包括区块链开发中很大的改进空间，以及区块链底层大规模用户群体和采用区块链原生应用和生态系统，它们能够高效处理网络活动量、轻松匹配 Web2 公司规模的系统以及区块链基础设施。