Расшифровка параллелизма: ключ к будущему расширению блокчейна

Быстрый ввод

Блокчейн-сети в настоящее время сталкиваются с основным вызовом: как обрабатывать тысячи транзакций в секунду, не жертвуя безопасностью или децентрализацией? Ответ заключается в понимании определения параллелизма и механизмов его применения. Эта концепция не нова в информатике, но ее применение в блокчейне представляет собой стратегическую точку поворота в решении проблем масштабируемости.

Что такое параллелизм в мире блокчейна?

Параллелизм означает обработку нескольких транзакций одновременно, вместо того чтобы обрабатывать их одну за другой. Представьте себе разницу между одним сотрудником, обслуживающим клиентов по очереди, и командой, обслуживающей нескольких клиентов одновременно - это суть параллелизма.

В контексте блокчейна это включает распределение задач верификации транзакций по сети различных узлов. Вместо того чтобы каждый узел проверял каждую транзакцию по порядку, каждый узел обрабатывает определенную часть нагрузки, что значительно ускоряет процесс и уменьшает загруженность.

Механизм работы: Как осуществляется параллелизм?

Когда применяется параллельная обработка, сеть проверяет несколько потенциальных состояний одновременно, каждое из которых отражает результаты проверки определенной группы транзакций. Это позволяет сети оценивать потенциальные последствия перед тем, как официально зарегистрировать результаты в финансовом реестре.

Ключевой шаг приходит после этого: все узлы согласовывают единое состояние, отражающее коллективный результат параллельных проверок. Это согласие обеспечивает целостность данных и сети.

Два примера параллельности: различия и применение

1. Оптимистичный параллелизм: сначала скорость, затем коррекция

Эта модель преодолевает начальную фазу сортировки и обрабатывает транзакции напрямую в синхронном режиме. Она исходит из предположения, что большинство транзакций независимы друг от друга. Если позже выяснится, что есть взаимосвязанные транзакции, система автоматически пересматривает и корректирует результаты.

Особенность: Гораздо более высокая производительность в обычных условиях. Вызов: Может потребоваться повторная обработка, если транзакции связаны больше, чем ожидалось.

2. Параллельный доступ к случаям: предварительное планирование

Эта модель начинается с организованной классификации транзакций на основе их влияния на состояние сети - таких как взаимодействия с определёнными смарт-контрактами или определёнными счетами. Транзакции, которые не конфликтуют друг с другом, выполняются вместе, в то время как связанные транзакции обрабатываются в логическом порядке с определением приоритетов в зависимости от комиссий за транзакции.

Особенность: высокая точность и избегание ошибок с самого начала. Вызов: требует предварительной классификации, которая может потребовать дополнительных ресурсов.

Три практических типа параллелизма

Параллельность на уровне транзакций

Позволяет выполнять несколько транзакций одновременно, что значительно повышает производительность сети - увеличивает количество транзакций в секунду (TPS). Также сокращает время подтверждения, улучшая общую отзывчивость.

Но это приложение открывает путь для зависимостей данных: результат одной транзакции может повлиять на другую, что требует сложных стратегий управления данными для обеспечения согласованности.

Параллелизм на уровне блоков

Это включает в себя создание и проверку нескольких блоков одновременно, значительно улучшая масштабируемость. Сеть обрабатывает больше транзакций и избегает узких мест.

Однако это требует точного выполнения мер безопасности, что потребует дополнительных вычислительных ресурсов от узлов, что может ограничить участие пользователей и повлиять на децентрализацию.

эквивалент смарт-контрактов

Позволяет выполнять несколько смарт-контрактов параллельно, что улучшает производительность децентрализованных приложений и их масштабируемость. Оптимистические агрегаты, например, выполняют транзакции вне цепи и взаимодействуют с блокчейном только для окончательной регистрации, снижая нагрузку на основную цепь. Решения, такие как Validium, сочетают в себе доказательства нулевого разглашения и вычисления вне цепи для обеспечения масштабируемости с конфиденциальностью.

Осязаемые преимущества параллелизма

1. Высокая скорость обработки

Распределение задач на несколько узлов радикально сокращает время выполнения. Сети с параллельной обработкой превосходят производительность тех, которые следуют последовательной обработке.

2. Улучшенная масштабируемость

Параллелизм решает проблему расширения блокчейна, распределяя процесс проверки по разным узлам. Это поддерживает горизонтальное расширение, поскольку узлы могут добавляться или удаляться в зависимости от колебаний спроса.

3. Снижение затрат на транзакции

Распределение транзакций на дочерние узлы менее затратное, чем последовательная обработка, где каждый узел проверяет каждую транзакцию. Более того, увеличение скорости снижает конкуренцию за пространство, что дополнительно снижает сборы.

Перспективы

Определение параллелизма не ограничивается теоретическим понятием - это практический инструмент, который формирует будущее блокчейна. На длинном пути мы можем стать свидетелями интеграции параллелизма с другими решениями для масштабирования, такими как шардирование, для достижения качественного скачка в масштабируемости сетей. Смешение различных технологий откроет новые горизонты для производительности и эффективности, которых мы никогда не видели ранее.