深度解讀並行執行：潛力、挑戰與未來

以太坊通過EVM 引入了可編程智能合約。

原文標題：《Parallel Power Unlocked》

撰文：ROBERT MCTAGUE，Amber Labs 投資分析師

編譯：Yvonne

當前區塊鏈行業所面臨的挑戰

目前，主流區塊鏈提供了一系列的應用，包括DeFi、NFT、社交媒體，甚至遊戲。然而，這些應用程序的質量和能力受到一個根本性的限制：區塊鏈難以同時處理多個交易。在去中心化應用程序中，並行執行至關重要，因為它允許智能合約平台同時處理多個交易，從而提高網絡的整體吞吐量和響應能力。為解決這一關鍵障礙，過去五年中，行業的發展主要致力於通過並行化改善區塊鏈的性能。

在之前的報告中，我們深入研究了增強可擴展性的各種方法，展示了模塊化設計、DAG 等創新架構以及Aptos 和Sui 等案例研究。然而，區塊鏈領域中一個經常被忽視的方面是網絡如何處理並行執行以及如何比較這些方法。

本研究報告旨在揭示即將到來的第1 層區塊鏈，這將有助於解決當前區塊鏈的問題，並為未來的並行執行建立分類框架。我們將重點關注這些解決方案如何實現並行執行，並比較它們克服現有區塊鍊網絡限制的方法。通過研究這些下一代區塊鏈採用的各種策略和技術，我們希望為並行執行的未來及其在推動區塊鏈創新中的作用提供有價值的見解。

虛擬機

目前大多數智能合約平台都依賴於以太坊虛擬機(EVM)，但它存在一個主要缺點：無法並發執行交易。這一限制促使新一波L1 解決方案發展，強調並行執行作為提高可擴展性和效率的手段。

智能合約區塊鏈有兩個主要組成部分：共識機制和虛擬機，前者幫助節點就交易排序和納入達成一致，後者運行應用程序代碼並更新應用狀態和賬戶餘額。以太坊通過EVM 引入了可編程智能合約，EVM 是一個共享系統，每個節點保留所有應用程序及其狀態的副本。儘管它很受歡迎，但使用EVM 的區塊鏈在處理速度方面受限。例如，以太坊每秒可以處理大約10 筆交易(tps)，而最快的EVM 鏈BinanceChain 僅能達到200 多tps。這種低效是由於EVM 的順序處理模式，即交易是一個接一個地處理。

Monad，一個專注於可擴展性的L1，在最近的一篇文章中對此進行了正確的分析，「作為參考：一個簡單的紙牌遊戲，每10 秒有10,000 個用戶移動一次，需要1000tps。」就目前的情況來看，EVM 不太可能在一條鏈中支持這麼多的交易。

為了應對這一挑戰，開發者正在探索支持並行執行的解決方案。本報告旨在創建一個框架，對這些區塊鏈如何實現並行化進行分類，重點關注並行執行的提升。通過實施這些策略，智能合約生態系統可以克服順序處理的限制，並為更廣泛地採用去中心化應用程序鋪平道路。

並行執行是什麼?

在區塊鏈中，並行執行可以通過一個簡單的類比來理解。想像一下，一家雜貨店需要為顧客的購買行為收取費用。如果商店只有一條結賬通道和收銀機，那麼隊伍就會移動緩慢，使顧客感到沮喪，並可能促使他們去其他地方購物。這家商店採用了多條結賬通道和收銀機來加快流程。這是在行動中的並行處理，使商店能夠同時處理多個顧客的需求，而不是一次一個。

將此類比應用於區塊鏈，多個結賬通道代表處理交易的不同路徑或通道。在並行執行中，這些通道存在於單個系統中，使其能夠同時處理多個交易。這種設置允許單個區塊鏈系統更有效地處理更大量的交易，從而提高整體性能。

現在我們已經掌握了並行執行對區塊鏈效率和可擴展性的重要性，讓我們更深入地研究其機制。

並行執行是如何工作的?

區塊鏈中的並行執行意味著同時處理不相關的交易。把不相關的交易看作互不影響的事件。例如，如果兩個人在不同的交易平台上交易代幣，他們的交易可以同時處理。但是，如果它們在同一平台上交易，則可能需要按照特定的順序執行交易。

實現並行執行的主要挑戰是確定哪些交易是不相關的，哪些是獨立的。這包括了解每個交易如何影響區塊鏈的數據。對於許多相互連接的應用程序，確定哪些交易相互依賴可能很棘手。

不同的區塊鏈系統使用不同的方法來識別不相關的交易，通常是通過管理對區塊鏈數據的訪問。每個賬戶或智能合約都有自己指定的可以更改的數據范圍。獨立交易不會嘗試更改同一區塊中的相同數據，而相關交易則會。

有些交易比其他交易更容易被認定為不相關。例如，兩個人之間簡單的代幣轉移不會影響其他人，因此很明顯，這些類型的交易幾乎總是獨立的。然而，涉及同一智能合約或賬戶的交易可以更改其數據，並且不能並行執行。一個例子是涉及多個平台的代幣交易，其中所有參與的平台必須等待初始交易完成後才能處理其他交易。

在接下来的章节中，我们将深入研究在区块链系统中实现并行执行的三种不同方法：状态访问 /optimistic、分片和基于计算的并行执行。值得注意的是，传统上，只有状态访问和 optimistic 模型被区块链行业的其他人认为是真正的并行执行方法，因为它们使单个区块链能够同时处理交易。然而，随着复杂的跨链通信协议的出现，构成并行执行的概念得到了显著扩展。例如，分片虽然传统上不被视为并行执行的方法，但它确实促进了跨多个分片的交易并行处理，因此值得考虑。最后，我们将探讨相对较新的基于计算的并行执行概念。这一创新的模型虽然尚未广为人知，但它代表了区块链系统中并行交易处理的革命性方法，我们将在本文后面详细介绍。当我们探索这些方法时，我们将揭开每一种方法如何提供独特的优势和挑战，为区块链技术的更高效和可扩展。

並行執行：狀態訪問和Optimistic模型

目前，大多數具有並行執行功能的區塊鏈依賴於兩種流行的方法：狀態訪問方法和Optimistic 模型。狀態訪問方法是一種戰略性方法，它可以先發製人地識別哪些交易可以訪問區塊鏈狀態的哪一部分，從而允許區塊鏈輕鬆聲明哪些是獨立的。另一方面，Optimistic 模型在所有交易都是獨立的假設下運行，只是回顧性地驗證這一假設並在必要時進行調整。幾個區塊鏈利用這些方法來促進並行化，展示了這些理論方法中的每一個行動。當人們討論並行區塊鏈時，這些通常是他們所指的模型。本節將解釋這兩種方法及其在區塊鏈領域的應用。

Solana：並行區塊鏈的先驅

Solana 已經成為區塊鏈領域的先驅，開創了一種獨特的方法來管理交易和擴大可擴展性。它的突破性創新是確定區塊鏈狀態的哪些部分——所有賬戶或資產的綜合記錄——可以通過特定操作訪問。

把它想像成一個龐大的歸檔系統。每個交易提交一個訪問特定文件的請求。如果文件請求是唯一的，則可以獨立處理交易。但如果它們請求相同的文件，這些交易就會交織在一起，需要協調。真正的訣竅是確定哪個交易請求哪個文件。

作為第一個並行區塊鏈，Solana 引入了一種解決方案。每個交易必須預先聲明它打算訪問哪個文件。這一要求包含在Solana 的「SeaLevel」執行模型中，其中所有功能都在基於賬戶的框架內運行。每個帳戶只能由與其關聯的交易訪問，從而防止潛在的衝突。

至關重要的是，Solana 還使用了這些賬戶中包含的無狀態程序。無狀態程序是在執行之間不記住任何數據的代碼片段——它們每次運行時都從頭開始。當進行函數調用時，這些程序被激活，在不依賴任何過去數據的情況下執行它們的任務。這一概念有助於保持交易獨立性，並有助於Solana 改善區塊鏈可擴展性的創新方法。

Sui：Objects 概念

Sui 最近首次亮相，在區塊鏈領域引起了不小的轟動。但是，Sui 到底帶來了什麼?為了深入研究Sui 架構的細微差別，我們的團隊製作了一份全面的論文，將其與Aptos( 我們將進一步探索的另一個區塊鏈) 進行比較。然而，在這個關鍵時刻，我們主要關注的是理解Sui 實現並行交易執行的獨特方法。

Sui 的並行化策略與Solana 相似，但有一個獨特的要點：用一個被稱為「objects」的結構代替賬戶。 Sui 交易不引用賬戶，相反，它們改變objects 的屬性，這些objects 可以是資產或智能合約。如果一個交易被指定為獨立的( 也就是說，如果沒有其他交易與目標對象交互)，它將完全繞過共識機制——這一特性被稱為拜占庭一致性廣播。

舉例說明，假設Alice 擁有一個獨特的NFT，在Sui 的環境中，它被表示為一個objects，「Alice」被列為其「所有者」。如果Alice 將此NFT 轉移給Bob，則該交易作為獨立的對象交易，繞過了共識過程。但是，如果Alice 決定執行更複雜的操作，例如通過市場購買NFT，動態就會發生變化。因為objects 可以被其他交易操作，該交易可能被指定為依賴性交易，並可能需要在執行前進行順序排序。

Fuel：利用UTXO 增強執行力

Fuel 是区块链领域的佼佼者，它充分利用了 UTXO( 未使用交易输出 ) 模型。如果你把 UTXO 模型看作是一种实物现金交易，它就类似于用 10 美元的钞票买 7 美元的东西，然后得到 3 美元的零钱。通过使用 UTXO 模型，Fuel 可以高效地并行处理事务。这是因为 UTXO 模型允许轻松地识别独立的交易—那些在与之交互的对象或「账单」中没有重叠的交易。这种独立性意味着可以同时处理这些交易而不产生冲突，从而显著提高交易吞吐量。

比特幣也採用了UTXO 模型，Fuel 利用它來建立嚴格的訪問列表。這些列表充當監管機構，控制區塊鏈狀態的哪些部分可以訪問。該策略依賴於規範交易排序的思路，它在區塊內安排交易的方式，簡化了識別交易間依賴關係的過程。

Fuel 通過開發新的虛擬機FuelVM 和創新的編程語言Sway，將這一概念變為現實。 FuelVM 被設計為以太坊虛擬機(EVM) 的精簡但完全兼容的替代品，這使得開發者更直接地融入Fuel 生態系統。

除此之外，Fuel 強調模塊化的區塊鏈結構。這種模塊化方法允許在Fuel 內執行的交易在以太坊主網網絡上結算。因此，Fuel 有能力處理大量交易，所有這些交易都在以太坊上進行整合和結算。這一戰略舉措使Fuel 能夠有效地管理繁重的交易負載。

Aptos：以optimistic 方式執行

在我們對區塊鏈並行化的探索中，我們首先描述了區塊鏈如何在交易啟動時建立依賴關係。我們稱之為狀態訪問方法，其中智能合約或開發者定義哪些交易可以訪問狀態的哪一部分。現在我們轉向另一種技術，叫做optimistic 執行。 optimistic 執行是一種策略，在這種策略中，每個交易都被處理，就好像它沒有連接到任何其他交易一樣，允許所有交易同時處理。但是，如果結果證明某些交易有聯繫，則會停止，其結果也會被清除，繼而重新運行。當交易大多是獨立的時候，這可以加快速度，但當許多交易相連時，處理過程必須經常停止和重置，這可能會使交易變慢。

Aptos 使用一種稱為區塊軟件事務性內存(Block-STM) 的方法來應用optimistic 執行。 Aptos 是建立在Diem 的Move 語言和MoveVM 之上的，它可以自動發現交易鏈接。它不需要交易說明它們觸及區塊鏈狀態的哪個部分( 如內存位置)。

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圖源：Block-STM 白皮書

（該圖展示瞭如果某些交易相連，驗證將被暫停，結果將被刪除，然後重新運行。）

在block-stm 中，交易首先在區塊內按照一定的順序進行設置，然後在不同的處理線程之間進行拆分，以便同時執行。在處理這些交易時，系統會跟踪每個交易更改的內存位置。在每一輪處理之後，系統檢查所有的交易結果。如果它發現某個交易觸及了由早期交易更改的內存位置，則擦除其結果並再次運行。這一過程一直持續到區塊中的每個交易都被處理完畢。

Block-STM 的成功很大程度上取決於交易之間的聯繫。根據Aptos 團隊的說法，當交易高度關聯時，使用32 個處理核心可以使速度提高8 倍，當關聯較低時可以提高16 倍。但是，如果區塊中的每個交易都是連接的，那麼與逐個執行相比，block-stm 可能會導致稍微慢一些。

Monad:EVM 鏈的引領者

Monad 在EVM 兼容區塊鏈中開創了一種新方法，是第一個在EVM 第一層引入並行架構的區塊鏈。與Aptos 一樣，它採用optimistic 執行路徑，在交易不相互連接的假設下操作，並在出現依賴關係時加以解決。

這一新穎的方法並非沒有挑戰。對區塊鏈技術進行重大修改是一項複雜和長期的承諾。儘管如此，Monad 仍然致力於創新，並已成為其他區塊鍊網絡的燈塔，旨在增強自己的架構。

以Polygon 和BinanceSmartChain 為例，這兩個知名的區塊鏈現在都在努力升級其係統，採用類似的策略。 Monad 在optimistic 執行方面的開創性工作的重要性怎麼強調都不為過，因為它影響了大型平台重新評估和修改自己的架構。

例如，Polygon 擁有快速的吞吐量和數百萬的日交易量。其網絡API 已經提供了足夠的數據來驅動可並行化的引擎，並且通過探索EVM 專用的Block-STM，他們已成功地避免了對API 的改變。然而，考慮到PolygonPoS 鏈上的龐大交易量，任何區塊之間零依賴的假設是不切實際的。因此，他們採用了最小的元數據方法，將交易依賴記錄為區塊中的元數據，減少冗餘和計算需求。

同樣，BinanceSmartChain 也在探索通過optimistic 執行在其EVM 鏈內並行執行的機會，這反映了Monad 創新方法對整個行業的影響。

Monad 的創新精神及其對推動區塊鏈技術邊界的承諾在EVM 領域開創了新的趨勢。它在EVM 層1 中採用並行架構的方法不僅提高了自己系統的效率，而且還影響和激勵了該領域的其他重要參與者效仿，標誌著區塊鏈行業未來的重大轉變。

基於分片的並行執行

到目前為止，我們已經討論了各種區塊鏈如何通過帳戶、對象（objects）、UTXO 和optimistic 模型等概念打破順序排序並實現並行化。然而，我們即將研究的下一代區塊鏈採用了一種獨特的並行化方法。這些平台類似於分片模型，而不是擁有能夠並行處理交易的單個區塊鏈。區塊鏈被劃分為多個部分，每個部分負責處理自己的交易。

Shardeum：EVM 的分片方法

Shardeum 通過動態分片為區塊鏈可擴展性帶來了突破性的方法，實現了線性可擴展性。分片是網絡的子部分，每個分片處理網絡交易的一部分，從而提高了資源效率和吞吐量。考慮到一個用戶在Shardeum 上託管的去中心化應用程序（dapp）上進行交易，該交易根據其關聯數據分配給特定的分片。分片與其管轄範圍內的其他分片並發處理交易，就像一個迷你區塊鏈。用戶受益於更快的處理，優化用戶體驗。

Shardeum 的一個關鍵特性是它與以太坊虛擬機(EVM) 兼容性。開發者可以輕鬆地將他們基於以太坊的dapp 遷移到Shardeum，將Shardeum 的動態分片和並行處理與廣泛的以太坊生態系統相結合。

動態分片保證了網絡對波動需求的適應性，促進了系統的可擴展性和高效率。 Shardeum 自動執行跨分片交易，允許無縫執行需要多個用戶輸入的複雜應用程序，從而增強可擴展性。

Shardeum 的獨特之處在於它的線性擴展能力。隨著節點的增加，網絡呈線性擴展，這意味著交易吞吐量與節點數量成比例地增加。這種線性擴展，結合節點靈活性和自動擴展功能，使Shardeum 能夠以最佳方式處理不同的工作負載和網絡增長。 Shardeum 通過增強複雜應用程序的可擴展性並為現實世界的交易需求提供實用的解決方案，並為現實世界的交易需求提供了一個實用的解決方案。

Linera：革命性的多鏈協議

Linera 對區塊鏈可擴展性的創新解決方案通過其動態多鏈協議脫穎而出，該協議包括用戶鏈、公共鍊和臨時鏈。

上圖顯示了Linera 系統中的三種不同的鏈類型：用戶鏈、公共鍊和臨時鏈。每種鏈類型都有一個獨特的角色，對協議的整體功能和可擴展性做出貢獻。

與Shardeum 不同，Linera 開創了用戶控制鏈的概念，Shardeum 將其網絡劃分為許多碎片鏈，每個碎片鏈負責一個子集的交易。這一細化的方法為用戶提供了更多的控制和自主權，同時優化了整個網絡的資源分配。

由用户单独拥有和控制的用户链构成了 Linera 架构的支柱。这些链独立地处理特定最终用户的交易，允许并行执行，并在减少延迟的同时显著提高吞吐量。

公共鍊是Linera 設計的另一個重要組成部分。這些鍊是去中心化的應用程序，如自動做市商(AutomatedMarketMakers,amm) 的所在。公共鏈對所有網絡參與者開放，為需要開放和不受限制的交互的應用程序提供一個公共平台。

Linera 还引入了临时链的概念，专门用于处理原子交换等复杂操作。与需要在主链上记录交易的协议相比，该特性提供了一个显著的优势，后者可能会造成瓶颈。在 Linera 中，在原子交换期间创建一个临时链，独立于其他交易并与其他交易并行处理。一旦交换结束，临时链就会消失，更新后的状态会反映在相关的用户链中。

該協議的結構支持橫向擴展，這是在不同負載下保持系統性能的基本特性。隨著流量的增加，驗證者可以添加更多的工作機器來管理增加的活動，並在高負載下保持高吞吐量。

与 Cosmos 等其他协议不同，其中每个区块链或「区域」由一组不同的验证者操作，Linera 将所有链统一在一组验证器中。这种统一的方法增强了 Linera 协议的效率和安全性，通过消除单独验证器集验证的复杂性来简化跨链交互，这可能会导致延迟或差异的增加。因此，交易在整个生态系统中得到更有效的处理，显著降低了冲突的风险。

QuaiNetwork：通過工作量證明增強並行性和互操作性

QuaiNetwork 以其獨特的可擴展性方法在區塊鏈行業中開闢了自己的道路。通過實現動態和可互操作的多鏈架構，Quai 為可擴展性問題提供了獨特的基於工作量證明的解決方案，通過無限執行分片實現交易並行化。這種方法將Quai 與Linera 等協議區分開來，Linera 利用用戶控制的鏈，同時與Shardeum 的動態分片有一些相似之處。

Quai 使用的分片版本類似於用於增強中心化系統中數據庫性能的傳統方法。然而，Quai 不同於典型的分片方案，它具有動態、適應性強、深度交織的多鏈架構。這有點類似於Shardeum 的動態分片，其中網絡被劃分為獨立處理交易的分片鏈。然而，Quai 使用合併挖掘層次結構來協調這些不同的分片，創建了一個獨特的互聯結構，允許跨網絡並行執行操作。與所有現有的分片實現不同，它們引入了一些新的信任機制來促進互操作性( 跨分片交易)，Quai 網絡使用合併挖掘來互連分片，確保處理跨鏈交易所需的唯一機制是挖掘。 QuaiNetwork 通過合併挖掘實現互操作性的獨特方法顯著提高了吞吐量，並提供了在不犧牲去中心化或性能的情況下容納大量並發交易的能力。

為了能夠協調無限數量的執行分片，Quai 網絡引入了一種新的共識機制，稱為PoEM。 PoEM 基於工作量證明(PoW) 共識，但與其他共識機制不同，它是第一個消除基於共識的分叉的共識機制。在運行PoEM時，所有節點將始終立即對序列中的下一個區塊具有相同的偏好，給定相同的信息集。 PoEM 允許所有節點立即公平地比較任何提議的區塊，從而消除了共識的所有不確定性。通過確保共識始終是即時的，PoEM 為無限分片提供了必要的先決條件。如果建立共識需要任何時間，那麼可以協調的執行分片數量就會受到嚴格限制。 PoEM 作為第一個達成共識的「零時間」方法，是第一個也是唯一一個適合協調無限增長的鏈集的共識算法。

Quai 架構的一個突出特點是引入了並行執行線程(PETs)，在Quai 中稱為「區域」。每個「區域」或併行執行線程獨立且異步地處理事務。每個Quai 執行線程獨立處理事務的能力支持網絡的並行處理能力，這是Quai 可伸縮性背後的核心概念之一。

QuaiNetwork 中的鏈的數量是動態的和可適應的，就像Shardeum 的動態分片一樣。然而，QuaiNetwork 使用PoEM 共識機制的獨特之處在於，它允許無限地執行這種動態分片模式，而不會降低性能。 QuaiNetwork 通過動態分片添加執行分片有一個明顯的權衡：隨著更多的執行分片被添加到網絡中，跨鏈交易被其目標分片引用所需的時間將會增加。這種關係是次線性的——例如，Quai 從9 個分片擴展到16 個分片，將使跨鏈交易到達目的地的平均時間從3300 秒增加到4400 秒。進一步擴展到25 個分片將使平均時間增加到約5,500 秒。理論上，如果Quai 擴展到100 個分片，到全球跨鏈結算的平均時間約為11000 秒。 QuaiNetwork 的動態分片算法監控網絡的Gas 限制和叔塊率，以了解何時需要額外的吞吐量，並自動將額外的執行分片編織成共識，以適應增加的吞吐量需求。

此外，Quai 的編織結構支持可組合的多鏈智能合約，並允許高效的跨鏈合約交互。每個Quai 執行線程都有一個EVM，並引入了新的操作碼，以便與位於備用分片上的EVM 進行通信。這種能力使開發者能夠跨多個或所有Quai 鏈部署合約，確保整個網絡中去中心應用程序(dapps) 的可操作性。

QuaiNetwork 的分片創新應用，加上其合併挖掘的互操作性和並行執行線程，代表了基於工作的共識機制下區塊鏈可擴展性的重大進步。跨鏈交易的強大處理和先進的智能合約功能使Quai 成為可擴展區塊鏈協議不斷發展的領域中值得注意的貢獻者。

基於計算的並行執行

區塊鏈並行執行中的一個新興範例是基於計算的模型。這個術語是由我們在AmberGroup 的研究團隊創造的，它描述了一種在共享環境中同時處理計算任務的方法。與狀態訪問和optimistic 模型不同，基於計算的模型並不嚴格依賴於基於順序內存的計算。相反，它按照高度並行的虛擬機的原理運行。這種設計促進了健壯和高效的並行執行。以下部分將探討基於計算的並行執行的原理、潛在應用，以及它給更廣泛的區塊鏈技術領域帶來的獨特挑戰。

Kindelia：基於計算的並行執行的強者

Kindelia 已經成為區塊鏈中基於計算的並行執行模型中一個很有前途的解決方案。它由HigherOrder公司開發，基於稱為Higher-Order虛擬機(HVM)的獨特運行時，可實現高效的並行計算。

Kindelia 的創新是建立在一種被稱為「交互網絡」的新型計算模型上的，這一概念與支撐大多數現代計算機的圖靈機模型有所不同。交互網絡基於交互節點的圖，每個節點都擁有一組重寫的規則，這些規則規定了它如何與網絡中的其他節點交互。計算是通過減少交互網絡，並根據其重寫規則係統地從網絡中刪除節點，直到達到最終狀態來實現的。該模型允許並行進行計算，而不需要中央時鐘來指示過程，因為節點在本地交互而無需任何全局協調。

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*VictorTaelin(HigherOrderCompany 首席執行官) 的圖紙告訴我們如何減少交互網絡。 *

這種模式的優點是多方面的。由於其固有的並行性，它促進了更快和更有效的計算，大大優於傳統的順序計算模型。此外，它還在計算機科學的各個領域開闢了一個應用領域。在區塊鏈背景下，Kindelia 作為第一個真正的並行虛擬機脫穎而出，實現了許多altL1 所渴望的目標。然而，由於它們依賴於基於圖靈機的架構，這些競爭對手可能永遠不會達到相同的並行化水平。

Kindelia 的設計需要更少的計算步驟來執行功能，最大限度地利用處理核心，並確保操作以正確的順序執行——所有這些都只需要開發人員付出最小的額外努力。這種簡化的執行過程，加上更高級別的安全性，使Kindelia 成為區塊鏈技術中基於計算的並行執行的前沿例子。

雖然Kindelia 和HVM 的理論基礎有些超前，但實際意義很容易理解：提高區塊鏈計算的速度、效率和安全性。通過Kindelia，我們見證了區塊鏈技術的革命性飛躍，標誌著這一變革領域不斷發展的重要里程碑。

對並行執行的關注

當我們探索並行區塊鏈的潛力時，重要的是要承認，雖然它們具有可觀的可擴展性和速度優勢，但它也帶來了獨特的挑戰和潛在的缺點。經常提及的兩個主要問題是增加中心化的可能性和高交易衝突率。

並行區塊鏈將交易處理分佈在眾多節點之間，從而提高了交易處理吞吐量。然而，這種分佈也可能導致權力集中在幾個節點內，從而帶來一定程度的中心化。這種中心化可能會破壞區塊鏈的可信度和安全性，使其更容易受到攻擊。此外，並行區塊鏈會增加網絡停機的風險。例如，由於交易請求過多，Solana 網絡在2021 年9 月經歷了停機事件。這一事件強調了與擴展區塊鍊網絡相關的潛在風險，並強調了在不影響穩定性的情況下處理高交易量的解決方案的必要性。

交易衝突率是另一個重要問題。此比率指的是由於衝突而無法同時執行的交易的百分比。高衝突率可能導致並行區塊鏈中的大量交易重做。根據Flashbots 報告，2017 年以太坊交易的衝突率約為35%。隨著OpenSea 和Uniswap 等主要應用程序主導以太坊網絡，衝突率可能會更高。

在optimistic 執行的情況下，如果衝突率超過30%，則交易重做的數量會嚴重破壞管道。每次重做都會減慢交易處理速度，降低並行化帶來的好處。因此，管理交易衝突率對於確保並行區塊鏈的效率至關重要。

結論

区块链领域正在发生重大变化，因为它试图解决其设计中固有的可扩展性和效率问题。我们已经探讨了实现并行执行的各种方法，每种方法都有其独特的优势和挑战。基于状态访问的模型标志着克服区块链的顺序性质的第一步。optimistic 执行虽然有希望，但也带来了冲突的风险，需要有效的冲突解决策略。分片通过将网络划分为更小的、可管理的部分，使我们更进一步，每个部分都能够独立处理事务。最后，基于计算的并行执行使用尖端的计算机科学来最大化节点性能和应用程序安全性。尽管存在挑战和潜在的问题，但这些模型显示出显著提高区块链技术性能的潜力。随着这些技术的不断发展和成熟，我们正站在区块链技术新时代的风口。