التنفيذ المتوازي: الجيل القادم من البلوكتشين

متقدم5/20/2024, 4:55:29 AM
يستكشف المقال تطبيق تقنية التنفيذ المتوازي في مجال blockchain ، لا سيما كيف يعزز كفاءة المعاملات ، ويقلل التكاليف ، ويحسن تجربة المستخدم. Solana ، كشركة رائدة في التنفيذ المتوازي ، توضح مزاياها في سرعة المعالجة والإنتاجية. تقدم المقالة شرحا مفصلا لكيفية عمل معاملات blockchain ، بما في ذلك دورة حياة المعاملة ، ودور mempool ، وتشغيل blockchains بدون mempool. يسمح التنفيذ المتوازي لسلاسل الكتل بمعالجة معاملات متعددة غير متضاربة في وقت واحد ، وبالتالي زيادة إنتاجية الشبكة وقابلية التوسع. يناقش المقال أيضا نماذج مختلفة للتنفيذ المتوازي ، بما في ذلك النماذج الحتمية والمتفائلة ، ويحلل الفرق والمشاريع التي تقود التنفيذ المتوازي في السوق ، مثل Solana و Parallel EVM و Sei Network و Monad و Move Language و Aptos و Sui و Movement Labs.

مقدمة

1.0 معاملات البلوكشين

البلوكتشين هي آلات افتراضية، نموذج حوسبة مستند إلى البرمجيات يعمل على رأس شبكة موزعة من الحواسيب الفعلية التي يمكن لأي شخص الانضمام إليها ولكن من الصعب للغاية على أي كيان واحد السيطرة عليها. تم وضع مفهوم البلوكتشين لأول مرة في كتابة في ورقة بيضاء بيتكوين الساحرة لساتوشي ناكوموتو في عام 2008، كبنية أساسية تمكين المدفوعات ند لند محمية بشكل تشفيري في بيتكوين. المعاملات هي للبلوكتشين ما تسجيلات النشاط لشركات وسائل التواصل الاجتماعي والإنترنت؛ إنها تعمل كسجلات للنشاط في تلك الشبكة المعينة، مع الفارق الرئيسي يكمن في أن المعاملات على البلوكتشين لا يمكن تغييرها وغالبًا ما يمكن مشاهدتها علنًا.

شكرا لقراءة بحوث Shoal! اشترك مجانًا لتلقي مقالات جديدة ودعم عملي.

الاشتراك

ولكن ما هو بالضبط عملية تحويل الأموال؟

المعاملات على البلوكتشين تتضمن نقل الأصول الرقمية من عنوان واحد على دفتر الأستاذ الموزع إلى آخر، مؤمنة باستخدام التشفير بالمفتاح العام. يمكن استخدام المعاملات للتحويلات النقالة اللامركزية، أو لمختلف عمليات المصادقة والتحقق أيضًا.


مثال على معاملة يمكن لأي شخص مراقبتها على مستكشف البلوكتشين مثل سيتريس

1.1 كيف تعمل معاملات البلوكتشين

عندما يتم بدء عملية تحويل، أي أن بوب يرسل بعض الرموز إلى أليس، يتم بث عملية بوب إلى شبكة البلوكتشين الأساسية. بعد ذلك، تقوم مجموعات من العقدة المتخصصة على الشبكة بالعمل على التحقق والتحقق من صحة العملية. بمجرد أن يقوم عدد كافٍ من هذه العقد بالتحقق من محتويات العملية، يتم إضافة العملية إلى كتلة جنبًا إلى جانب مع عمليات المستخدم الأخرى. بمجرد أن تمتلئ الكتلة، يتم إضافتها إلى السلسلة، ومن هنا يأتي اسم 'البلوكتشين'. تصبح عملية بوب الآن جزءًا من دفتر الأستاذ الآمن والشفاف، ويمكن لكل منه وأليس التحقق من المحتويات.

بشكل عام، تحتوي جميع معاملات البلوكتشين على البيانات الوصفية التي تساعد العقد التشغيلية وتأمين الشبكة في تحديد وتنفيذ مجموعة معينة من التعليمات والمعلمات. ستحتوي كل معاملة على بيانات مدخلات عالية المستوى من المرسل الأصلي، مثل المبلغ المراد نقله، وعنوان الوجهة، والتوقيع الرقمي لتأكيد المعاملة، فضلاً عن العديد من البيانات منخفضة المستوى التي تم إنشاؤها والتي ترتبط تلقائيا، على الرغم من أن هذه البيانات تختلف من شبكة إلى أخرى وتصميم.

في النهاية، ومع ذلك، تختلف العمليات التي تقوم بها خلف الكواليس على طبقة الشبكات قبل تنفيذ المعاملة حسب تصميم البلوكتشين.

1.1.1 Mempool

حوض الذاكرة، أو mempool، هو ميزة شائعة في تصاميم البلوكتشين، يتم تنفيذها بواسطة شبكات البلوكتشين التقليدية مثل بيتكوين وإيثيريوم. تعتبر حوض الذاكرة ببساطة مناطق تخزين مؤقتة، أو 'غرف انتظار'، للمعاملات المعلقة التي لم يتم إضافتها بعد إلى كتلة وتنفيذها.

لفهم أفضل، يمكننا رسم دورة حياة عملية على سلسلة كتلية تستخدم محفظة الذاكرة؛

  1. يقوم المستخدم ببدء وتوقيع عملية.
  2. العقد المتخصصة المشاركة في شبكة البلوكتشين تحقق محتويات العملية لتكون شرعية وتحتوي على معلمات مناسبة.
  3. بمجرد التحقق، يتم توجيه الصفقة إلى مجموعة الذاكرة العامة بجانب الصفقات المعلقة الأخرى.
  4. في النهاية، وذلك اعتمادًا على رسوم الغاز المدفوعة للمعاملة مقارنة بالمعاملات الأخرى في ذاكرة التخزين المؤقتة، يتم اختيار معاملة المستخدم القادمة مع مجموعة من المعاملات الأخرى القادمة لتشكيل الكتلة التالية على البلوكتشين. في هذه المرحلة، سيظهر حالة معاملتنا بأنها 'ناجحة'.
  5. بعد مرور فترة زمنية معينة أو تجاوز الحد القائم على أساس الكتلة، يتم تثبيت الكتلة نفسها وتصبح الصفقة سجل لا يمكن تغييره مسجل على البلوكتشين، والذي يمكن أن يُعرض للخطر فقط في حالة هجوم بنسبة 51%، وهو مهمة صعبة للغاية للقيام بها بطريقة أخرى.

1.1.2. لا توجد ذاكرة مؤقتة (سولانا)

من المهم ملاحظة أن بعض البلوكتشين، مثل سولانا، لا تستخدم مسبح الصفقات المعلقة، وقد تقوم بتوجيه الصفقات مباشرة إلى منتج الكتلة كوسيلة لتمكين السرعة العالية والإنتاج المستمر للكتلة.

دعنا نتعرف على دورة حياة المعاملة على blockchain غير mempool:

  1. المستخدم يبدأ ويوقع على عملية لتطبيق يستخدمه.
  2. توجه التطبيق معلومات المعاملة إلى خادم الاستدعاء الإجرائي عن بعد (RPC).
  3. يُرسِل مُزوِّد خدمة RPC المُعاملة إلى منتج الكُتل المُعيَّن حالياً، والمُنتجين الثلاثة القادمين؛ فهذه خطوة احترازية في حال عدم قدرة القائد الحالي على تنفيذ المُعاملة في الوقت المُناسب. يُستخدم في سولانا جدول زعماء الفتحة الذي يُساعد خدمات RPC على توجيه المُعاملات بشكل أسهل.
  4. يقوم منتج الكتلة بإرسال المعاملة الموقعة إلى أعقد الإجماع للتحقق.
  5. تصوت عقد الإجماع للتحقق من محتويات المعاملة ، وبمجرد اكتمالها ، يتم توجيه حالة المعاملة مرة أخرى إلى تطبيق RPC > > المستخدم إما "نجاح" أو "فشل".
  6. على غرار سلسلات الكتل القائمة على ذاكرة التخزين المؤقت، يتم تحديد الكتلة نفسها بعد فترة معينة أو بعد تجاوز عتبة معينة قائمة على الكتل.

1.2 التنفيذ التسلسلي

تستخدم البلوكتشينات القديمة، وتحديدًا بيتكوين وإيثيريوم، آلية تنفيذ تسلسلية للمعاملات. كل معاملة مُضافة إلى البلوكتشين تُحدث تغييرًا في حالة الشبكة، والآلة الظاهرية مُهيأة لمعالجة تغيير حالة واحد في كل مرة لأغراض الأمان.

هذا أدى إلى ارتفاع كبير في تكدس الشبكة الأساسية، حيث يقتصر عدد المعاملات التي يمكن إضافتها إلى الكتلة، مما يؤدي إلى زمن انتظار أطول وارتفاع غير مسبوق في تكاليف المعاملات التي يمكن أن تجعل الشبكة غير قابلة للاستخدام في بعض الأحيان. علاوة على ذلك، نماذج التنفيذ التسلسلي تستخدم مكونات الأجهزة بشكل غير كفء، وبالتالي لا تستفيد من الابتكارات في مجال الحوسبة، أي أنوية المعالج المتعددة.

التنفيذ المتوازي

2.0 ما هو التنفيذ الموازي؟

الحوسبة الموازية هي مكون رئيسي في هندسة الحواسيب التي يمكن تتبع أصولها إلى ما بعد الكتلة بقدر ما يُمكن تتبعهاأواخر الخمسينيات, على الرغم من أن تصوره ونظريته يمكن تتبعها حتى الوراء إلى 1837. بالتعريف، يشير الحوسبة الموازية إلى استخدام عناصر المعالجة المتعددة في وقت واحد لحل عملية، حيث يتم تقسيم مهمة أكبر وأكثر تعقيدًا إلى مهام أصغر لإكمالها بكفاءة أكبر من التنفيذ التتابعي.

في الأصل تم تنفيذ الحوسبة المتوازية فقط في أنظمة الحوسبة عالية الأداء، وقد تطورت لتصبح المذهب السائد في هندسة الحواسيب اليوم، نظرًا لزيادة الطلب على الحساب بشكل هائل في عصر الإنترنت، الذي تفاقمت فيه القيود المتعلقة بتحجيم التردد في العقود السابقة.

تنطبق هذه المعيارية المعمارية على البلوكتشين بنفس الطريقة تقريبًا، إلا أن المهمة الأساسية التي يقوم بها الحواسيب هي معالجة وتنفيذ المعاملات، أو نقل القيمة من العقد الذكي أ إلى العقد الذكي ب، ومن هنا جاء مصطلح التنفيذ المتوازي.

يعني التنفيذ الموازي أنه بدلاً من معالجة المعاملات بتسلسل، يمكن للبلوكتشين معالجة معاملات متعددة غير متعارضة في نفس الوقت. يمكن أن يزيد ذلك بشكل كبير من إنتاجية شبكة البلوكتشين، مما يجعلها أكثر قابلية للتوسيع وكفاءة في التعامل مع أحمال نشاط أعلى وطلب لمساحة الكتلة.

للحصول على تشبيه أبسط. اعتبر كفاءة متجر بقالة يحتوي على ممرات متعددة للزبائن للدفع مقابل ممر واحد للجميع.

لماذا تعتبر التنفيذ المتوازي مهمًا؟

تم تصميم التنفيذ المتوازي في البلوكتشينات لفتح الكفاءة في سرعة وأداء الشبكة، خاصة عندما تشهد الشبكة حركة مرور وطلب موارد أعلى. في سياق النظم الأيكولوجية للعملات المشفرة، يعني التنفيذ المتوازي أنه إذا أراد بوب إصدار مجموعة NFT الأحدث والأكثر شهرة، وأرادت أليس شراء عملتها المفضلة، فإن الشبكة ستخدم كلا المستخدمين دون المساس بأي جودة في الأداء وبالتالي تجربة المستخدم.

في حين أن هذا قد يبدو ببساطة كميزة توازن الحياة الذاتية، إلا أن فتحات في أداء الشبكة التي تمكنها التنفيذ الموازي تفتح الباب أمام تطوير حالات استخدام وتطبيقات جديدة ومبتكرة يمكن أن تستفيد من انخفاض التأخير والأحجام العالية، وهو ما يمهد بدوره الطريق لاستقطاب الفوج الضخم التالي من المستخدمين للنظم الرمزية.

كيف يعمل التنفيذ المتوازي؟

على الرغم من أن مبدأ التنفيذ المتوازي بسيط نسبياً، إلا أن الدقات في تصاميم البلوكتشين الأساسية تؤثر على كيفية سير عملية التنفيذ المتوازي ذاتها. أكثر ميزة ذات صلة لتصميم البلوكتشين بالتنفيذ المتوازي هي قدرة المعاملات على الوصول إلى حالة شبكتها الأساسية، بما في ذلك أرصدة الحسابات والتخزين والعقود الذكية.

يمكن تصنيف التنفيذ المتوازي على سلاسل الكتل على أنه إما حتمي أو متفائل. يتطلب التنفيذ الموازي الحتمي ، الذي تستخدمه سلاسل الكتل مثل Solana ، بطبيعته المعاملات للإعلان عن جميع تبعيات الذاكرة مقدما ، أي أجزاء الدولة العالمية التي يرغبون في الوصول إليها مقدما. في حين أن هذه الخطوة تخلق عبئا إضافيا للمطورين ، إلا أنها تسمح للشبكة على نطاق أوسع بفرز وتحديد المعاملات غير المتضاربة قبل التنفيذ ، مما يؤدي إلى إنشاء نظام محسن يمكن التنبؤ به وفعال. على العكس من ذلك ، يتم تنظيم التنفيذ المتوازي المتفائل لمعالجة جميع المعاملات بالتوازي ، ويعمل في ظل افتراض متأصل بعدم وجود تعارضات. وهذا يمكن blockchain الأساسي من تقديم تنفيذ أسرع للمعاملات ، على الرغم من أنه على حساب إعادة التنفيذ المحتملة بعد ذلك في حالة حدوث تعارض. إذا تم العثور على معاملتين متعارضتين ، فيمكن للنظام بعد ذلك إعادة معالجتهما وإعادة تنفيذهما إما بالتوازي أو بالتتابع.

من أجل فهم أفضل لتداعيات هذه التفاصيل التصميمية، يمكن أن يكون من المفيد تحليل التنفيذ المتوازي من خلال عدسة الفرق التي تدفع حدود التنفيذ المتوازي اليوم.

حالة التنفيذ المتوازي اليوم

من أجل فهم أفضل لتداعيات هذه التفاصيل التصميمية، يمكن أن يكون من المفيد تحليل التنفيذ المتوازي من خلال عدسة الفرق التي تدفع حدود التنفيذ المتوازي اليوم.

3.1 آلة سولانا الافتراضية (SVM)

كانت سولانا أول شبكة بلوكشين تم تصميمها حول التنفيذ المتوازي، مستلهمة من تجربة مؤسسها أناتولي ياكوفينكو السابقة في صناعة الاتصالات. تهدف سولانا إلى توفير منصة للمطورين تعمل بأقصى سرعة تسمح بها الفيزياء، ولذلك كانت سرعة وكفاءة التي تم إطلاقها بواسطة الحوسبة المتوازية اختيارًا تصميميًا بسيطًا وبديهيًا.

في البيئات القائمة على SM، يستخدم Sealevel بنية متعددة الخيوط، مما يعني أنه يمكنه معالجة عدة معاملات في نفس الوقت إلى حد قدرة نواة المحقق.

المفتاح لتمكين التنفيذ المتزامن لـ سولانا هو أنه عند تمكين عملية معينة، ستقوم الشبكة بتعيين قائمة من التعليمات لتنفيذ تلك العملية، بشكل خاص أي الحسابات والحالة التي يتعين الوصول إليها وما الإجراءات التي يجب اتخاذها - هذا هو المفتاح لتحديد أي العمليات تكون غير متعارضة ويمكن تنفيذها بشكل متزامن، بالإضافة إلى تمكين العمليات التي تحاول الوصول إلى نفس الحالة من القيام بذلك بشكل متزامن.

النظر في الكفاءة التي توفرها التسميات لأنظمة الأمتعة المدروسة في المطارات.

تستخدم سولانا أيضًا كلوبيريك، قاعدة بيانات حساباتها المخصصة الخاصة، لتخزين وإدارة بيانات الحالة لتمكين القراءات والكتابات المتزامنة للمعاملات. يتم تحسين كلوبيريك للتنفيذ المتوازي، ويتم توسيعه أفقيًا لتوزيع وإدارة بيانات الحالة عبر عدة عقد.

بفضل تركيبته المتوازية، يمكن لسولانا التعامل مع عدد كبير من المعاملات وتنفيذها بسرعة، مما يمنح المعاملات نهائية تقريبية فورية. تتعامل سولانا بين 2،000 و10،000 معاملة في الثانية (TPS) في المتوسط اليوم. علاوة على ذلك، حالات الاستخدام لـ SVM تتوسع ببطء ولكن بتأكيد، حيث تقوم الفرق مثل Eclipse بإطلاق بنية تحتية من الطبقة الثانية تهدف إلى الاستفادة من SVM كبيئة تنفيذ.

3.2 بيئة تنفيذ العقود الذكية المتوازية

يصف Parallel EVM بيئة تنفيذية جديدة لسلاسل الكتل التي تهدف إلى جلب "أفضل ما في العالمين" من تصاميم Solana وEthereum، مع سرعة وأداء Solana، وأمان وسيولة Ethereum. من خلال معالجة المعاملات بشكل متوازي بدلاً من تتابعي كما هو الحال في تصميم EVM التقليدي، تمكن Parallel EVMs المطورين من بناء تطبيقات على شبكة ذات أداء عالٍ بينما يمكنهم الاستفادة من الاتصالات بسيولة EVM وأدوات التطوير.

3.2.1 شبكة سي

شبكة Sei هي سلسلة كتل متوافقة مع EVM ، مصدر مفتوح من الطبقة 1 تستضيف مجموعة متنوعة من التطبيقات اللامركزية المبنية حول الأداء العالي. تم بناء Sei حول تقديم سرعات سريعة بتكاليف منخفضة للمستخدمين والمطورين ، والتنفيذ المتوازي هو مكون رئيسي لتمكين هذا الأداء وتجربة المستخدم. حالياً، تقدم Sei أوقات تأكيد كتلة تبلغ 390 مللي ثانية وقد تم معالجة أكثر من 1.9 مليار عملية على شبكة الباسيفيك الرئيسية الخاصة بها.

في الأصل ، استخدم Sei نموذج تنفيذ متوازي حتمي ، حيث تعلن جهات الاتصال الذكية عن الوصول المطلوب إلى الحالة في وقت مبكر حتى يتمكن النظام من تشغيل المعاملات غير المتضاربة في وقت واحد. مع بداية ترقية V2 الخاصة بهم ، تنتقل Sei إلى نموذج مواز متفائل بدلا من ذلك ، مما يعني أنه ستتم معالجة جميع المعاملات بالتوازي عند تقديمها إلى الشبكة (مرحلة التنفيذ) ، ثم ستتم مراجعتها بحثا عن معلومات متضاربة مع المعاملات السابقة (مرحلة التحقق من الصحة). في حالة وجود معاملتين متعارضتين أو أكثر ، أي المعاملات التي تحاول الوصول إلى نفس حالة الشبكة ، يحدد Sei نقطة التعارض هذه ثم يعيد تشغيل المعاملات إما بالتوازي أو بالتتابع اعتمادا على طبيعة التعارض.

من أجل تخزين وصيانة بيانات المعاملات، ستقوم Sei أيضًا بإدخال SeiDB، وهو قاعدة بيانات مخصصة تهدف إلى تحسين نقاط الضعف في الإصدار الأول من خلال تحسين التنفيذ المتوازي. يهدف SeiDB إلى تقليل التكلفة الإضافية لتخزين البيانات الزائدة والحفاظ على استخدام القرص الفعال من أجل أداء شبكة أفضل. يقلل الإصدار الثاني من كمية البيانات الوصفية المطلوبة لأغراض التتبع والتخزين، ويمكن تمكين سجل الكتابة السابق للمساعدة في استعادة البيانات في حالة وقوع حادث.

وأخيرًا، أعلنت Sei مؤخرًا أيضًا عن إطلاق Parallel Stack الخاص بها، وهو إطار مفتوح المصدر لتمكين حلول توسيع الطبقة 2، أي rollups، من الاستفادة من التنفيذ المتوازي.

3.2.2 Monad

Monad هو سلسلة كتلية من الطبقة 1 المتوازية القادمة التي تجلب التوافق الكامل للبايت كود و RPC لتطبيقات وبنية البيانات على إثريوم. من خلال عدد من التنفيذات التقنية المبتكرة، تهدف Monad إلى تقديم تجارب تفاعلية أكثر من السلاسل الكتلية الحالية مع الحفاظ على تكاليف المعاملات الأقل من خلال تحسين الأداء والنقل، مع أوقات كتلة تصل إلى ثانية واحدة واتساق يصل إلى 10،000 TPS.

ينفذ Monad التنفيذ المتوازي وأنابيب الأنابيب الفائقة لتحسين سرعة وإنتاجية المعاملات. على غرار Sei v2 ، ستستخدم Monad نموذج التنفيذ المتفائل ، مما يعني أن الشبكة تبدأ في تنفيذ جميع المعاملات الواردة بشكل متزامن ، ثم تحلل وتحقق المعاملات للبحث عن الصراعات وإعادة التنفيذ وفقًا لذلك ، مع الهدف النهائي يكون أن يكون الناتج متطابقًا لو تم تنفيذ المعاملات بشكل تسلسلي.

من المهم أن نلاحظ أنه في الحفاظ على التزامن مع إيثيريوم، تقوم Monad بترتيب المعاملات في كتلة بترتيب خطي، حيث يتم تحديث كل معاملة بشكل تسلسلي.

من أجل الحفاظ على الوصول إلى بيانات البلوكتشين وصيانتها بشكل أكثر كفاءة من حالة عملاء إيثيريوم الحالية التي تقدمها، أنشأ Monad قاعدة بيانات MonadDB المخصصة الخاصة به، المبنية بشكل أصلي للبلوكتشينات. تستفيد Monad DB من ميزات نواة Linux المتقدمة لعمليات القرص اللا متزامنة الكفؤة، مما يقضي على قيود الوصول المتزامن للإدخال/الإخراج. تقدم MonadDB وصولًا للإدخال/الإخراج اللا متزامن (async I/O)، وهو ميزة رئيسية في تمكين التنفيذ الموازي، حيث يمكن للنظام بدء معالجة المعاملة التالية بينما ينتظر قراءة الحالة لمعاملة سابقة.

لمقارنة بسيطة، تخيل طهي وجبة متعددة الجوانب (معكرونة بالكرات اللحم). الخطوات المعنية هي 1) تحضير صلصة، 2) طهي الكرات اللحم، وج) طهي المعكرونة. يبدأ الطاهي الفعال بغلي الماء للمعكرونة، ثم تحضير مكونات الصلصة، ثم رمي المعكرونة في الماء المغلي الآن، ثم طهي الصلصة، وأخيرًا الكرات اللحم، بدلا من القيام بكل خطوة واحدة تلو الأخرى، واستكمال مهمة واحدة بشكل كامل قبل المضي قدمًا.

3.3 تحرك

يعد Move لغة برمجة طورها فريق فيسبوك الأصلي في عام 2019 لمشروع Diem الذي تم إغلاقه الآن. تم تصميم Move للتعامل مع بيانات العقود الذكية والمعاملات بطريقة آمنة، مما يقضي على نواقل الهجوم الأصلية للغات أخرى مثل هجمات الإعادة.

يعمل MoveVM كبيئة تنفيذية أصلية لسلاسل الكتل القائمة على Move، مستفيدًا من التوازي لتقديم سرعات تنفيذ المعاملات أسرع وكفاءة عامة أكبر.

3.3.1 Aptos

يعتبر أبتوس بلوكشين من الطبقة 1 القائم على حركة والذي طوره أعضاء في مشروع ديم السابق، والذي ينفذ التنفيذ المتوازي لتوفير بيئة أداء عالية لمطوري التطبيقات. يستخدم أبتوس بلوك-STM، وهو تنفيذ معدل من آلية التحكم في التنفيذ المتزامن للذاكرة الناعمة (STM).

كتلة-STM هو محرك تنفيذ متعدد الخيوط يتيح التنفيذ المتوازي المتفائل. تم ترتيب المعاملات مسبقًا وتسلسلها استراتيجيًا داخل الكتل، وهذا أمر أساسي لحل الصراعات بكفاءة وإعادة تنفيذ تلك المعاملات. أظهرت الأبحاث التي أجرتها Aptos أنه يمكن نظريًا دعم تصل إلى 160 ألف عملية في الثانية باستخدام توازي كتلة-STM.

3.3.2 Sui

مشابهًا لـ Aptos، يُعتبر Sui بلوكشين من الطبقة 1 تم تطويره من قبل أعضاء سابقين في مشروع Diem، الذي يستخدم لغة Move. ومع ذلك، يستخدم Sui تنفيذًا مخصصًا لـ Move يغير نموذج التخزين وأذونات الأصول من تصميم Diem الأصلي. وبشكل خاص، يتيح هذا لـ Sui استخدام نموذج تخزين الحالة لتمثيل المعاملات المستقلة ككائنات. يحتوي كل كائن على معرف فريد داخل بيئة تنفيذ Sui، وبذلك، يتيح هذا للنظام تحديد المعاملات غير المتعارضة بسهولة ومعالجتها بشكل متوازٍ.

مشابه لـ Solana، ينفذ Sui التنفيذ الموازي الحتمي، الذي يتطلب من المعاملات أن تحدد مسبقًا الحسابات التي تحتاج إلى الوصول إليها.

3.3.3 حركة المختبرات

ما هو الحركة؟

يقوم Movement ببناء مجموعة من أدوات تطوير البرمجيات وخدمات البنية التحتية للبلوكتشين لتمكين المطورين من الوصول بسهولة إلى فوائد البناء على Move. بتشغيله كموفر خدمة تنفيذ كخدمة AWS لمطوري Move، ينفذ Movement التوازي كميزة تصميم أساسية لتمكين زيادة الإنتاجية وزيادة كفاءة الشبكة العامة. يعد MoveVM بيئة تنفيذ معمارية تمكن شبكات البلوكتشين من توسيع وضبط قدرات معالجة المعاملات الخاصة بها حسب الحاجة لدعم زيادة حجم المعاملات، معززة قدراتها على معالجة وتنفيذ المعاملات بتوازي.

بنية MoveVM

سيتم إطلاق M2 أيضًا، وهو ZK-rollup الذي سيكون قابلًا للتشغيل مع عملاء EVM و Move على حد سواء. سيورث M2 محرك التوازن الأساسي للكتلة، ومن المتوقع أن يوفر عشرات الآلاف من عمليات التحويل في الثانية نتيجة لذلك.

أفكار الختام

4.1 التحديات التي تواجه أنظمة التوازي اليوم

بعض الأسئلة والاعتبارات المهمة التي يجب التفكير فيها بشأن تطوير البلوكتشينات المتوازية؛

  • ما هي التنازلات التي يقوم بها الشبكة لتمكين أداء أفضل من خلال التنفيذ المتوازي؟
    • تقليل عدد المدققين الذين يؤمنون الشبكة يسمح بسرعة أكبر في التحقق وسرعات التنفيذ، ولكن هل يؤدي هذا إلى تعريض أمان البلوكتشين للخطر بحيث يصبح من الأسهل على المدققين التواطؤ ضد الشبكة؟
    • هل هناك عدد كبير من المحققين المتمركزين في موقع واحد؟ هذه هي استراتيجية شائعة لتقليل التأخير في الأنظمة العملات المشفرة وغير المشفرة على حد سواء، ولكن ماذا يحدث للشبكة في حالة تعرض مركز البيانات المعين للخطر؟
  • بالنسبة لأنظمة التوازي المتفائلة، هل يُخلق عملية إعادة تنفيذ المعاملات غير الصالحة Eng كعائق عندما يتوسع الشبكة؟ كيف يتم اختبار وتقييم كفاءة هذا؟

على مستوى عالٍ، تواجه البلوكتشينات المتوازية خطر تناقضات الدفتر، أي الإنفاق المزدوج والتغييرات في ترتيب المعاملات (بالفعل، هذه هي الفائدة الرئيسية للتنفيذ التسلسلي). تعالج التوازن الموزع هذه المشكلة عن طريق إنشاء نظام تسمية داخلي للمعاملات على سلسلة الكتل الأساسية. يجب على بلوكتشينات الطرح التفاؤلي التأكد من أن الآليات التي يستخدمونها للتحقق وإعادة تنفيذ المعاملات آمنة وفعالة، ويمكن تنفيذ التناقضات التي تم إجراؤها من أجل الأداء بشكل معقول.

4.2 الرؤية المستقبلية / الفرص

علمتنا تاريخ الحواسيب أن الأنظمة المتوازية تميل إلى أن تكون أكثر كفاءة وقابلية للتوسع مع مرور الوقت من الأنظمة التسلسلية. صعود البلوكشينات المتوازية بعد سولانا يسلط الضوء على أن هذا المفهوم ينطبق أيضًا على البنية التحتية للعملات المشفرة. حتى فيتاليك ألمح إلىتوازنكواحدة من الحلول الرئيسية المحتملة لتحسين قابلية التوسع لـ EVM rollups مؤخرًا. بصفة عامة، يتطلب نمو اعتماد العملات الرقمية/البلوكتشين أنظمة أكثر أداءً مما هو متاح اليوم، بما في ذلك البلوكتشينات المتوازية. لقد أبرزت مشاكل شبكة سولانا الأخيرة أن هناك الكثير من الفرص للتحسين في تطوير البلوكتشينات المتوازية. وكلما سعت المزيد من الفرق لدفع حدود الحدود الأولية واستقطاب الجماهير القادمة من المستخدمين واعتماد التطبيقات والنظم البلوكتشينية الأصلية، فإن نماذج التنفيذ المتوازية توفر إطارًا بديهيًا لبناء أنظمة يمكنها التعامل بكفاءة مع مستويات كبيرة من النشاط الشبكي على نطاق يتوافق مع شركات الويب 2 بسهولة.

ليس هذا المضمون نصيحة مالية أو ضريبية. الغرض من هذه النشرة هو تعليمي بحت ولا ينبغي اعتبارها نصيحة استثمارية أو قانونية، أو طلبًا لشراء أو بيع أي أصول، أو اقتراحًا لاتخاذ أي قرارات مالية. إنها ليست بديلًا عن النصيحة الضريبية. يرجى التشاور مع محاسبك وإجراء بحوثك الخاصة.

الكشف. جميع المشاركات هي ملك للمؤلفين ذاتهم، وليست آراء أرباب عملهم. تم رعاية هذه المشاركة من قبل مؤسسة Aster. بينما حصلت شركة Shoal Research على تمويل لهذه المبادرة، إلا أن الرعاة لا يؤثرون على المحتوى التحليلي. في شركة Shoal Research، نهدف إلى ضمان أن يكون جميع المحتوى موضوعيًا ومستقلاً. تحافظ عملياتنا الداخلية للمراجعة على أعلى معايير النزاهة، ويتم الكشف عن جميع الصراعات المحتملة للمصالح وإدارتها بحزم من أجل الحفاظ على مصداقية وحيادية بحوثنا.

إخلاء المسؤولية:

  1. تم نسخ هذه المقالة من [أبحاث Shoal]. جميع حقوق الطبع والنشر تنتمي إلى الكاتب الأصلي [بول تيموفييف، مايك جين، وغاب ترامبل]. إذا كان هناك اعتراضات على هذا النقل، يرجى الاتصال بالبوابة تعلمالفريق، وسوف يتولى التعامل معها على الفور.
  2. تنصل المسؤولية: الآراء والآراء الواردة في هذا المقال هي فقط تلك الخاصة بالكاتب ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
  3. يتم إجراء ترجمات المقالة إلى لغات أخرى من قبل فريق Gate Learn. ما لم يذكر غير ذلك، فإن نسخ أو توزيع أو سرقة المقالات المترجمة ممنوعة.

التنفيذ المتوازي: الجيل القادم من البلوكتشين

متقدم5/20/2024, 4:55:29 AM
يستكشف المقال تطبيق تقنية التنفيذ المتوازي في مجال blockchain ، لا سيما كيف يعزز كفاءة المعاملات ، ويقلل التكاليف ، ويحسن تجربة المستخدم. Solana ، كشركة رائدة في التنفيذ المتوازي ، توضح مزاياها في سرعة المعالجة والإنتاجية. تقدم المقالة شرحا مفصلا لكيفية عمل معاملات blockchain ، بما في ذلك دورة حياة المعاملة ، ودور mempool ، وتشغيل blockchains بدون mempool. يسمح التنفيذ المتوازي لسلاسل الكتل بمعالجة معاملات متعددة غير متضاربة في وقت واحد ، وبالتالي زيادة إنتاجية الشبكة وقابلية التوسع. يناقش المقال أيضا نماذج مختلفة للتنفيذ المتوازي ، بما في ذلك النماذج الحتمية والمتفائلة ، ويحلل الفرق والمشاريع التي تقود التنفيذ المتوازي في السوق ، مثل Solana و Parallel EVM و Sei Network و Monad و Move Language و Aptos و Sui و Movement Labs.

مقدمة

1.0 معاملات البلوكشين

البلوكتشين هي آلات افتراضية، نموذج حوسبة مستند إلى البرمجيات يعمل على رأس شبكة موزعة من الحواسيب الفعلية التي يمكن لأي شخص الانضمام إليها ولكن من الصعب للغاية على أي كيان واحد السيطرة عليها. تم وضع مفهوم البلوكتشين لأول مرة في كتابة في ورقة بيضاء بيتكوين الساحرة لساتوشي ناكوموتو في عام 2008، كبنية أساسية تمكين المدفوعات ند لند محمية بشكل تشفيري في بيتكوين. المعاملات هي للبلوكتشين ما تسجيلات النشاط لشركات وسائل التواصل الاجتماعي والإنترنت؛ إنها تعمل كسجلات للنشاط في تلك الشبكة المعينة، مع الفارق الرئيسي يكمن في أن المعاملات على البلوكتشين لا يمكن تغييرها وغالبًا ما يمكن مشاهدتها علنًا.

شكرا لقراءة بحوث Shoal! اشترك مجانًا لتلقي مقالات جديدة ودعم عملي.

الاشتراك

ولكن ما هو بالضبط عملية تحويل الأموال؟

المعاملات على البلوكتشين تتضمن نقل الأصول الرقمية من عنوان واحد على دفتر الأستاذ الموزع إلى آخر، مؤمنة باستخدام التشفير بالمفتاح العام. يمكن استخدام المعاملات للتحويلات النقالة اللامركزية، أو لمختلف عمليات المصادقة والتحقق أيضًا.


مثال على معاملة يمكن لأي شخص مراقبتها على مستكشف البلوكتشين مثل سيتريس

1.1 كيف تعمل معاملات البلوكتشين

عندما يتم بدء عملية تحويل، أي أن بوب يرسل بعض الرموز إلى أليس، يتم بث عملية بوب إلى شبكة البلوكتشين الأساسية. بعد ذلك، تقوم مجموعات من العقدة المتخصصة على الشبكة بالعمل على التحقق والتحقق من صحة العملية. بمجرد أن يقوم عدد كافٍ من هذه العقد بالتحقق من محتويات العملية، يتم إضافة العملية إلى كتلة جنبًا إلى جانب مع عمليات المستخدم الأخرى. بمجرد أن تمتلئ الكتلة، يتم إضافتها إلى السلسلة، ومن هنا يأتي اسم 'البلوكتشين'. تصبح عملية بوب الآن جزءًا من دفتر الأستاذ الآمن والشفاف، ويمكن لكل منه وأليس التحقق من المحتويات.

بشكل عام، تحتوي جميع معاملات البلوكتشين على البيانات الوصفية التي تساعد العقد التشغيلية وتأمين الشبكة في تحديد وتنفيذ مجموعة معينة من التعليمات والمعلمات. ستحتوي كل معاملة على بيانات مدخلات عالية المستوى من المرسل الأصلي، مثل المبلغ المراد نقله، وعنوان الوجهة، والتوقيع الرقمي لتأكيد المعاملة، فضلاً عن العديد من البيانات منخفضة المستوى التي تم إنشاؤها والتي ترتبط تلقائيا، على الرغم من أن هذه البيانات تختلف من شبكة إلى أخرى وتصميم.

في النهاية، ومع ذلك، تختلف العمليات التي تقوم بها خلف الكواليس على طبقة الشبكات قبل تنفيذ المعاملة حسب تصميم البلوكتشين.

1.1.1 Mempool

حوض الذاكرة، أو mempool، هو ميزة شائعة في تصاميم البلوكتشين، يتم تنفيذها بواسطة شبكات البلوكتشين التقليدية مثل بيتكوين وإيثيريوم. تعتبر حوض الذاكرة ببساطة مناطق تخزين مؤقتة، أو 'غرف انتظار'، للمعاملات المعلقة التي لم يتم إضافتها بعد إلى كتلة وتنفيذها.

لفهم أفضل، يمكننا رسم دورة حياة عملية على سلسلة كتلية تستخدم محفظة الذاكرة؛

  1. يقوم المستخدم ببدء وتوقيع عملية.
  2. العقد المتخصصة المشاركة في شبكة البلوكتشين تحقق محتويات العملية لتكون شرعية وتحتوي على معلمات مناسبة.
  3. بمجرد التحقق، يتم توجيه الصفقة إلى مجموعة الذاكرة العامة بجانب الصفقات المعلقة الأخرى.
  4. في النهاية، وذلك اعتمادًا على رسوم الغاز المدفوعة للمعاملة مقارنة بالمعاملات الأخرى في ذاكرة التخزين المؤقتة، يتم اختيار معاملة المستخدم القادمة مع مجموعة من المعاملات الأخرى القادمة لتشكيل الكتلة التالية على البلوكتشين. في هذه المرحلة، سيظهر حالة معاملتنا بأنها 'ناجحة'.
  5. بعد مرور فترة زمنية معينة أو تجاوز الحد القائم على أساس الكتلة، يتم تثبيت الكتلة نفسها وتصبح الصفقة سجل لا يمكن تغييره مسجل على البلوكتشين، والذي يمكن أن يُعرض للخطر فقط في حالة هجوم بنسبة 51%، وهو مهمة صعبة للغاية للقيام بها بطريقة أخرى.

1.1.2. لا توجد ذاكرة مؤقتة (سولانا)

من المهم ملاحظة أن بعض البلوكتشين، مثل سولانا، لا تستخدم مسبح الصفقات المعلقة، وقد تقوم بتوجيه الصفقات مباشرة إلى منتج الكتلة كوسيلة لتمكين السرعة العالية والإنتاج المستمر للكتلة.

دعنا نتعرف على دورة حياة المعاملة على blockchain غير mempool:

  1. المستخدم يبدأ ويوقع على عملية لتطبيق يستخدمه.
  2. توجه التطبيق معلومات المعاملة إلى خادم الاستدعاء الإجرائي عن بعد (RPC).
  3. يُرسِل مُزوِّد خدمة RPC المُعاملة إلى منتج الكُتل المُعيَّن حالياً، والمُنتجين الثلاثة القادمين؛ فهذه خطوة احترازية في حال عدم قدرة القائد الحالي على تنفيذ المُعاملة في الوقت المُناسب. يُستخدم في سولانا جدول زعماء الفتحة الذي يُساعد خدمات RPC على توجيه المُعاملات بشكل أسهل.
  4. يقوم منتج الكتلة بإرسال المعاملة الموقعة إلى أعقد الإجماع للتحقق.
  5. تصوت عقد الإجماع للتحقق من محتويات المعاملة ، وبمجرد اكتمالها ، يتم توجيه حالة المعاملة مرة أخرى إلى تطبيق RPC > > المستخدم إما "نجاح" أو "فشل".
  6. على غرار سلسلات الكتل القائمة على ذاكرة التخزين المؤقت، يتم تحديد الكتلة نفسها بعد فترة معينة أو بعد تجاوز عتبة معينة قائمة على الكتل.

1.2 التنفيذ التسلسلي

تستخدم البلوكتشينات القديمة، وتحديدًا بيتكوين وإيثيريوم، آلية تنفيذ تسلسلية للمعاملات. كل معاملة مُضافة إلى البلوكتشين تُحدث تغييرًا في حالة الشبكة، والآلة الظاهرية مُهيأة لمعالجة تغيير حالة واحد في كل مرة لأغراض الأمان.

هذا أدى إلى ارتفاع كبير في تكدس الشبكة الأساسية، حيث يقتصر عدد المعاملات التي يمكن إضافتها إلى الكتلة، مما يؤدي إلى زمن انتظار أطول وارتفاع غير مسبوق في تكاليف المعاملات التي يمكن أن تجعل الشبكة غير قابلة للاستخدام في بعض الأحيان. علاوة على ذلك، نماذج التنفيذ التسلسلي تستخدم مكونات الأجهزة بشكل غير كفء، وبالتالي لا تستفيد من الابتكارات في مجال الحوسبة، أي أنوية المعالج المتعددة.

التنفيذ المتوازي

2.0 ما هو التنفيذ الموازي؟

الحوسبة الموازية هي مكون رئيسي في هندسة الحواسيب التي يمكن تتبع أصولها إلى ما بعد الكتلة بقدر ما يُمكن تتبعهاأواخر الخمسينيات, على الرغم من أن تصوره ونظريته يمكن تتبعها حتى الوراء إلى 1837. بالتعريف، يشير الحوسبة الموازية إلى استخدام عناصر المعالجة المتعددة في وقت واحد لحل عملية، حيث يتم تقسيم مهمة أكبر وأكثر تعقيدًا إلى مهام أصغر لإكمالها بكفاءة أكبر من التنفيذ التتابعي.

في الأصل تم تنفيذ الحوسبة المتوازية فقط في أنظمة الحوسبة عالية الأداء، وقد تطورت لتصبح المذهب السائد في هندسة الحواسيب اليوم، نظرًا لزيادة الطلب على الحساب بشكل هائل في عصر الإنترنت، الذي تفاقمت فيه القيود المتعلقة بتحجيم التردد في العقود السابقة.

تنطبق هذه المعيارية المعمارية على البلوكتشين بنفس الطريقة تقريبًا، إلا أن المهمة الأساسية التي يقوم بها الحواسيب هي معالجة وتنفيذ المعاملات، أو نقل القيمة من العقد الذكي أ إلى العقد الذكي ب، ومن هنا جاء مصطلح التنفيذ المتوازي.

يعني التنفيذ الموازي أنه بدلاً من معالجة المعاملات بتسلسل، يمكن للبلوكتشين معالجة معاملات متعددة غير متعارضة في نفس الوقت. يمكن أن يزيد ذلك بشكل كبير من إنتاجية شبكة البلوكتشين، مما يجعلها أكثر قابلية للتوسيع وكفاءة في التعامل مع أحمال نشاط أعلى وطلب لمساحة الكتلة.

للحصول على تشبيه أبسط. اعتبر كفاءة متجر بقالة يحتوي على ممرات متعددة للزبائن للدفع مقابل ممر واحد للجميع.

لماذا تعتبر التنفيذ المتوازي مهمًا؟

تم تصميم التنفيذ المتوازي في البلوكتشينات لفتح الكفاءة في سرعة وأداء الشبكة، خاصة عندما تشهد الشبكة حركة مرور وطلب موارد أعلى. في سياق النظم الأيكولوجية للعملات المشفرة، يعني التنفيذ المتوازي أنه إذا أراد بوب إصدار مجموعة NFT الأحدث والأكثر شهرة، وأرادت أليس شراء عملتها المفضلة، فإن الشبكة ستخدم كلا المستخدمين دون المساس بأي جودة في الأداء وبالتالي تجربة المستخدم.

في حين أن هذا قد يبدو ببساطة كميزة توازن الحياة الذاتية، إلا أن فتحات في أداء الشبكة التي تمكنها التنفيذ الموازي تفتح الباب أمام تطوير حالات استخدام وتطبيقات جديدة ومبتكرة يمكن أن تستفيد من انخفاض التأخير والأحجام العالية، وهو ما يمهد بدوره الطريق لاستقطاب الفوج الضخم التالي من المستخدمين للنظم الرمزية.

كيف يعمل التنفيذ المتوازي؟

على الرغم من أن مبدأ التنفيذ المتوازي بسيط نسبياً، إلا أن الدقات في تصاميم البلوكتشين الأساسية تؤثر على كيفية سير عملية التنفيذ المتوازي ذاتها. أكثر ميزة ذات صلة لتصميم البلوكتشين بالتنفيذ المتوازي هي قدرة المعاملات على الوصول إلى حالة شبكتها الأساسية، بما في ذلك أرصدة الحسابات والتخزين والعقود الذكية.

يمكن تصنيف التنفيذ المتوازي على سلاسل الكتل على أنه إما حتمي أو متفائل. يتطلب التنفيذ الموازي الحتمي ، الذي تستخدمه سلاسل الكتل مثل Solana ، بطبيعته المعاملات للإعلان عن جميع تبعيات الذاكرة مقدما ، أي أجزاء الدولة العالمية التي يرغبون في الوصول إليها مقدما. في حين أن هذه الخطوة تخلق عبئا إضافيا للمطورين ، إلا أنها تسمح للشبكة على نطاق أوسع بفرز وتحديد المعاملات غير المتضاربة قبل التنفيذ ، مما يؤدي إلى إنشاء نظام محسن يمكن التنبؤ به وفعال. على العكس من ذلك ، يتم تنظيم التنفيذ المتوازي المتفائل لمعالجة جميع المعاملات بالتوازي ، ويعمل في ظل افتراض متأصل بعدم وجود تعارضات. وهذا يمكن blockchain الأساسي من تقديم تنفيذ أسرع للمعاملات ، على الرغم من أنه على حساب إعادة التنفيذ المحتملة بعد ذلك في حالة حدوث تعارض. إذا تم العثور على معاملتين متعارضتين ، فيمكن للنظام بعد ذلك إعادة معالجتهما وإعادة تنفيذهما إما بالتوازي أو بالتتابع.

من أجل فهم أفضل لتداعيات هذه التفاصيل التصميمية، يمكن أن يكون من المفيد تحليل التنفيذ المتوازي من خلال عدسة الفرق التي تدفع حدود التنفيذ المتوازي اليوم.

حالة التنفيذ المتوازي اليوم

من أجل فهم أفضل لتداعيات هذه التفاصيل التصميمية، يمكن أن يكون من المفيد تحليل التنفيذ المتوازي من خلال عدسة الفرق التي تدفع حدود التنفيذ المتوازي اليوم.

3.1 آلة سولانا الافتراضية (SVM)

كانت سولانا أول شبكة بلوكشين تم تصميمها حول التنفيذ المتوازي، مستلهمة من تجربة مؤسسها أناتولي ياكوفينكو السابقة في صناعة الاتصالات. تهدف سولانا إلى توفير منصة للمطورين تعمل بأقصى سرعة تسمح بها الفيزياء، ولذلك كانت سرعة وكفاءة التي تم إطلاقها بواسطة الحوسبة المتوازية اختيارًا تصميميًا بسيطًا وبديهيًا.

في البيئات القائمة على SM، يستخدم Sealevel بنية متعددة الخيوط، مما يعني أنه يمكنه معالجة عدة معاملات في نفس الوقت إلى حد قدرة نواة المحقق.

المفتاح لتمكين التنفيذ المتزامن لـ سولانا هو أنه عند تمكين عملية معينة، ستقوم الشبكة بتعيين قائمة من التعليمات لتنفيذ تلك العملية، بشكل خاص أي الحسابات والحالة التي يتعين الوصول إليها وما الإجراءات التي يجب اتخاذها - هذا هو المفتاح لتحديد أي العمليات تكون غير متعارضة ويمكن تنفيذها بشكل متزامن، بالإضافة إلى تمكين العمليات التي تحاول الوصول إلى نفس الحالة من القيام بذلك بشكل متزامن.

النظر في الكفاءة التي توفرها التسميات لأنظمة الأمتعة المدروسة في المطارات.

تستخدم سولانا أيضًا كلوبيريك، قاعدة بيانات حساباتها المخصصة الخاصة، لتخزين وإدارة بيانات الحالة لتمكين القراءات والكتابات المتزامنة للمعاملات. يتم تحسين كلوبيريك للتنفيذ المتوازي، ويتم توسيعه أفقيًا لتوزيع وإدارة بيانات الحالة عبر عدة عقد.

بفضل تركيبته المتوازية، يمكن لسولانا التعامل مع عدد كبير من المعاملات وتنفيذها بسرعة، مما يمنح المعاملات نهائية تقريبية فورية. تتعامل سولانا بين 2،000 و10،000 معاملة في الثانية (TPS) في المتوسط اليوم. علاوة على ذلك، حالات الاستخدام لـ SVM تتوسع ببطء ولكن بتأكيد، حيث تقوم الفرق مثل Eclipse بإطلاق بنية تحتية من الطبقة الثانية تهدف إلى الاستفادة من SVM كبيئة تنفيذ.

3.2 بيئة تنفيذ العقود الذكية المتوازية

يصف Parallel EVM بيئة تنفيذية جديدة لسلاسل الكتل التي تهدف إلى جلب "أفضل ما في العالمين" من تصاميم Solana وEthereum، مع سرعة وأداء Solana، وأمان وسيولة Ethereum. من خلال معالجة المعاملات بشكل متوازي بدلاً من تتابعي كما هو الحال في تصميم EVM التقليدي، تمكن Parallel EVMs المطورين من بناء تطبيقات على شبكة ذات أداء عالٍ بينما يمكنهم الاستفادة من الاتصالات بسيولة EVM وأدوات التطوير.

3.2.1 شبكة سي

شبكة Sei هي سلسلة كتل متوافقة مع EVM ، مصدر مفتوح من الطبقة 1 تستضيف مجموعة متنوعة من التطبيقات اللامركزية المبنية حول الأداء العالي. تم بناء Sei حول تقديم سرعات سريعة بتكاليف منخفضة للمستخدمين والمطورين ، والتنفيذ المتوازي هو مكون رئيسي لتمكين هذا الأداء وتجربة المستخدم. حالياً، تقدم Sei أوقات تأكيد كتلة تبلغ 390 مللي ثانية وقد تم معالجة أكثر من 1.9 مليار عملية على شبكة الباسيفيك الرئيسية الخاصة بها.

في الأصل ، استخدم Sei نموذج تنفيذ متوازي حتمي ، حيث تعلن جهات الاتصال الذكية عن الوصول المطلوب إلى الحالة في وقت مبكر حتى يتمكن النظام من تشغيل المعاملات غير المتضاربة في وقت واحد. مع بداية ترقية V2 الخاصة بهم ، تنتقل Sei إلى نموذج مواز متفائل بدلا من ذلك ، مما يعني أنه ستتم معالجة جميع المعاملات بالتوازي عند تقديمها إلى الشبكة (مرحلة التنفيذ) ، ثم ستتم مراجعتها بحثا عن معلومات متضاربة مع المعاملات السابقة (مرحلة التحقق من الصحة). في حالة وجود معاملتين متعارضتين أو أكثر ، أي المعاملات التي تحاول الوصول إلى نفس حالة الشبكة ، يحدد Sei نقطة التعارض هذه ثم يعيد تشغيل المعاملات إما بالتوازي أو بالتتابع اعتمادا على طبيعة التعارض.

من أجل تخزين وصيانة بيانات المعاملات، ستقوم Sei أيضًا بإدخال SeiDB، وهو قاعدة بيانات مخصصة تهدف إلى تحسين نقاط الضعف في الإصدار الأول من خلال تحسين التنفيذ المتوازي. يهدف SeiDB إلى تقليل التكلفة الإضافية لتخزين البيانات الزائدة والحفاظ على استخدام القرص الفعال من أجل أداء شبكة أفضل. يقلل الإصدار الثاني من كمية البيانات الوصفية المطلوبة لأغراض التتبع والتخزين، ويمكن تمكين سجل الكتابة السابق للمساعدة في استعادة البيانات في حالة وقوع حادث.

وأخيرًا، أعلنت Sei مؤخرًا أيضًا عن إطلاق Parallel Stack الخاص بها، وهو إطار مفتوح المصدر لتمكين حلول توسيع الطبقة 2، أي rollups، من الاستفادة من التنفيذ المتوازي.

3.2.2 Monad

Monad هو سلسلة كتلية من الطبقة 1 المتوازية القادمة التي تجلب التوافق الكامل للبايت كود و RPC لتطبيقات وبنية البيانات على إثريوم. من خلال عدد من التنفيذات التقنية المبتكرة، تهدف Monad إلى تقديم تجارب تفاعلية أكثر من السلاسل الكتلية الحالية مع الحفاظ على تكاليف المعاملات الأقل من خلال تحسين الأداء والنقل، مع أوقات كتلة تصل إلى ثانية واحدة واتساق يصل إلى 10،000 TPS.

ينفذ Monad التنفيذ المتوازي وأنابيب الأنابيب الفائقة لتحسين سرعة وإنتاجية المعاملات. على غرار Sei v2 ، ستستخدم Monad نموذج التنفيذ المتفائل ، مما يعني أن الشبكة تبدأ في تنفيذ جميع المعاملات الواردة بشكل متزامن ، ثم تحلل وتحقق المعاملات للبحث عن الصراعات وإعادة التنفيذ وفقًا لذلك ، مع الهدف النهائي يكون أن يكون الناتج متطابقًا لو تم تنفيذ المعاملات بشكل تسلسلي.

من المهم أن نلاحظ أنه في الحفاظ على التزامن مع إيثيريوم، تقوم Monad بترتيب المعاملات في كتلة بترتيب خطي، حيث يتم تحديث كل معاملة بشكل تسلسلي.

من أجل الحفاظ على الوصول إلى بيانات البلوكتشين وصيانتها بشكل أكثر كفاءة من حالة عملاء إيثيريوم الحالية التي تقدمها، أنشأ Monad قاعدة بيانات MonadDB المخصصة الخاصة به، المبنية بشكل أصلي للبلوكتشينات. تستفيد Monad DB من ميزات نواة Linux المتقدمة لعمليات القرص اللا متزامنة الكفؤة، مما يقضي على قيود الوصول المتزامن للإدخال/الإخراج. تقدم MonadDB وصولًا للإدخال/الإخراج اللا متزامن (async I/O)، وهو ميزة رئيسية في تمكين التنفيذ الموازي، حيث يمكن للنظام بدء معالجة المعاملة التالية بينما ينتظر قراءة الحالة لمعاملة سابقة.

لمقارنة بسيطة، تخيل طهي وجبة متعددة الجوانب (معكرونة بالكرات اللحم). الخطوات المعنية هي 1) تحضير صلصة، 2) طهي الكرات اللحم، وج) طهي المعكرونة. يبدأ الطاهي الفعال بغلي الماء للمعكرونة، ثم تحضير مكونات الصلصة، ثم رمي المعكرونة في الماء المغلي الآن، ثم طهي الصلصة، وأخيرًا الكرات اللحم، بدلا من القيام بكل خطوة واحدة تلو الأخرى، واستكمال مهمة واحدة بشكل كامل قبل المضي قدمًا.

3.3 تحرك

يعد Move لغة برمجة طورها فريق فيسبوك الأصلي في عام 2019 لمشروع Diem الذي تم إغلاقه الآن. تم تصميم Move للتعامل مع بيانات العقود الذكية والمعاملات بطريقة آمنة، مما يقضي على نواقل الهجوم الأصلية للغات أخرى مثل هجمات الإعادة.

يعمل MoveVM كبيئة تنفيذية أصلية لسلاسل الكتل القائمة على Move، مستفيدًا من التوازي لتقديم سرعات تنفيذ المعاملات أسرع وكفاءة عامة أكبر.

3.3.1 Aptos

يعتبر أبتوس بلوكشين من الطبقة 1 القائم على حركة والذي طوره أعضاء في مشروع ديم السابق، والذي ينفذ التنفيذ المتوازي لتوفير بيئة أداء عالية لمطوري التطبيقات. يستخدم أبتوس بلوك-STM، وهو تنفيذ معدل من آلية التحكم في التنفيذ المتزامن للذاكرة الناعمة (STM).

كتلة-STM هو محرك تنفيذ متعدد الخيوط يتيح التنفيذ المتوازي المتفائل. تم ترتيب المعاملات مسبقًا وتسلسلها استراتيجيًا داخل الكتل، وهذا أمر أساسي لحل الصراعات بكفاءة وإعادة تنفيذ تلك المعاملات. أظهرت الأبحاث التي أجرتها Aptos أنه يمكن نظريًا دعم تصل إلى 160 ألف عملية في الثانية باستخدام توازي كتلة-STM.

3.3.2 Sui

مشابهًا لـ Aptos، يُعتبر Sui بلوكشين من الطبقة 1 تم تطويره من قبل أعضاء سابقين في مشروع Diem، الذي يستخدم لغة Move. ومع ذلك، يستخدم Sui تنفيذًا مخصصًا لـ Move يغير نموذج التخزين وأذونات الأصول من تصميم Diem الأصلي. وبشكل خاص، يتيح هذا لـ Sui استخدام نموذج تخزين الحالة لتمثيل المعاملات المستقلة ككائنات. يحتوي كل كائن على معرف فريد داخل بيئة تنفيذ Sui، وبذلك، يتيح هذا للنظام تحديد المعاملات غير المتعارضة بسهولة ومعالجتها بشكل متوازٍ.

مشابه لـ Solana، ينفذ Sui التنفيذ الموازي الحتمي، الذي يتطلب من المعاملات أن تحدد مسبقًا الحسابات التي تحتاج إلى الوصول إليها.

3.3.3 حركة المختبرات

ما هو الحركة؟

يقوم Movement ببناء مجموعة من أدوات تطوير البرمجيات وخدمات البنية التحتية للبلوكتشين لتمكين المطورين من الوصول بسهولة إلى فوائد البناء على Move. بتشغيله كموفر خدمة تنفيذ كخدمة AWS لمطوري Move، ينفذ Movement التوازي كميزة تصميم أساسية لتمكين زيادة الإنتاجية وزيادة كفاءة الشبكة العامة. يعد MoveVM بيئة تنفيذ معمارية تمكن شبكات البلوكتشين من توسيع وضبط قدرات معالجة المعاملات الخاصة بها حسب الحاجة لدعم زيادة حجم المعاملات، معززة قدراتها على معالجة وتنفيذ المعاملات بتوازي.

بنية MoveVM

سيتم إطلاق M2 أيضًا، وهو ZK-rollup الذي سيكون قابلًا للتشغيل مع عملاء EVM و Move على حد سواء. سيورث M2 محرك التوازن الأساسي للكتلة، ومن المتوقع أن يوفر عشرات الآلاف من عمليات التحويل في الثانية نتيجة لذلك.

أفكار الختام

4.1 التحديات التي تواجه أنظمة التوازي اليوم

بعض الأسئلة والاعتبارات المهمة التي يجب التفكير فيها بشأن تطوير البلوكتشينات المتوازية؛

  • ما هي التنازلات التي يقوم بها الشبكة لتمكين أداء أفضل من خلال التنفيذ المتوازي؟
    • تقليل عدد المدققين الذين يؤمنون الشبكة يسمح بسرعة أكبر في التحقق وسرعات التنفيذ، ولكن هل يؤدي هذا إلى تعريض أمان البلوكتشين للخطر بحيث يصبح من الأسهل على المدققين التواطؤ ضد الشبكة؟
    • هل هناك عدد كبير من المحققين المتمركزين في موقع واحد؟ هذه هي استراتيجية شائعة لتقليل التأخير في الأنظمة العملات المشفرة وغير المشفرة على حد سواء، ولكن ماذا يحدث للشبكة في حالة تعرض مركز البيانات المعين للخطر؟
  • بالنسبة لأنظمة التوازي المتفائلة، هل يُخلق عملية إعادة تنفيذ المعاملات غير الصالحة Eng كعائق عندما يتوسع الشبكة؟ كيف يتم اختبار وتقييم كفاءة هذا؟

على مستوى عالٍ، تواجه البلوكتشينات المتوازية خطر تناقضات الدفتر، أي الإنفاق المزدوج والتغييرات في ترتيب المعاملات (بالفعل، هذه هي الفائدة الرئيسية للتنفيذ التسلسلي). تعالج التوازن الموزع هذه المشكلة عن طريق إنشاء نظام تسمية داخلي للمعاملات على سلسلة الكتل الأساسية. يجب على بلوكتشينات الطرح التفاؤلي التأكد من أن الآليات التي يستخدمونها للتحقق وإعادة تنفيذ المعاملات آمنة وفعالة، ويمكن تنفيذ التناقضات التي تم إجراؤها من أجل الأداء بشكل معقول.

4.2 الرؤية المستقبلية / الفرص

علمتنا تاريخ الحواسيب أن الأنظمة المتوازية تميل إلى أن تكون أكثر كفاءة وقابلية للتوسع مع مرور الوقت من الأنظمة التسلسلية. صعود البلوكشينات المتوازية بعد سولانا يسلط الضوء على أن هذا المفهوم ينطبق أيضًا على البنية التحتية للعملات المشفرة. حتى فيتاليك ألمح إلىتوازنكواحدة من الحلول الرئيسية المحتملة لتحسين قابلية التوسع لـ EVM rollups مؤخرًا. بصفة عامة، يتطلب نمو اعتماد العملات الرقمية/البلوكتشين أنظمة أكثر أداءً مما هو متاح اليوم، بما في ذلك البلوكتشينات المتوازية. لقد أبرزت مشاكل شبكة سولانا الأخيرة أن هناك الكثير من الفرص للتحسين في تطوير البلوكتشينات المتوازية. وكلما سعت المزيد من الفرق لدفع حدود الحدود الأولية واستقطاب الجماهير القادمة من المستخدمين واعتماد التطبيقات والنظم البلوكتشينية الأصلية، فإن نماذج التنفيذ المتوازية توفر إطارًا بديهيًا لبناء أنظمة يمكنها التعامل بكفاءة مع مستويات كبيرة من النشاط الشبكي على نطاق يتوافق مع شركات الويب 2 بسهولة.

ليس هذا المضمون نصيحة مالية أو ضريبية. الغرض من هذه النشرة هو تعليمي بحت ولا ينبغي اعتبارها نصيحة استثمارية أو قانونية، أو طلبًا لشراء أو بيع أي أصول، أو اقتراحًا لاتخاذ أي قرارات مالية. إنها ليست بديلًا عن النصيحة الضريبية. يرجى التشاور مع محاسبك وإجراء بحوثك الخاصة.

الكشف. جميع المشاركات هي ملك للمؤلفين ذاتهم، وليست آراء أرباب عملهم. تم رعاية هذه المشاركة من قبل مؤسسة Aster. بينما حصلت شركة Shoal Research على تمويل لهذه المبادرة، إلا أن الرعاة لا يؤثرون على المحتوى التحليلي. في شركة Shoal Research، نهدف إلى ضمان أن يكون جميع المحتوى موضوعيًا ومستقلاً. تحافظ عملياتنا الداخلية للمراجعة على أعلى معايير النزاهة، ويتم الكشف عن جميع الصراعات المحتملة للمصالح وإدارتها بحزم من أجل الحفاظ على مصداقية وحيادية بحوثنا.

إخلاء المسؤولية:

  1. تم نسخ هذه المقالة من [أبحاث Shoal]. جميع حقوق الطبع والنشر تنتمي إلى الكاتب الأصلي [بول تيموفييف، مايك جين، وغاب ترامبل]. إذا كان هناك اعتراضات على هذا النقل، يرجى الاتصال بالبوابة تعلمالفريق، وسوف يتولى التعامل معها على الفور.
  2. تنصل المسؤولية: الآراء والآراء الواردة في هذا المقال هي فقط تلك الخاصة بالكاتب ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
  3. يتم إجراء ترجمات المقالة إلى لغات أخرى من قبل فريق Gate Learn. ما لم يذكر غير ذلك، فإن نسخ أو توزيع أو سرقة المقالات المترجمة ممنوعة.
Bắt đầu giao dịch
Đăng ký và giao dịch để nhận phần thưởng USDTEST trị giá
$100
$5500