Sui基礎設施的復雜性和可擴展性探討

近日，我們採訪了某區塊鏈項目的聯合創始人和首席科學家,同時也是倫敦大學學院安全與隱私工程領域的教授,探討該項目基礎設施的復雜性和可擴展性,以及其交易處理系統如何促成高性能網路。

以下爲本次採訪內容:

學術背景與研究重點

我是倫敦大學學院的教授,研究重點是安全和隱私。早期研究點對點系統和匿名系統,主要關注大型分布式存儲系統。隨着區塊鏈技術的發展,我開始對分布式帳本和智能合約執行產生興趣。我們在UCL的研究小組致力於構建高性能區塊鏈系統,並創辦了Chainspace公司將研究成果商業化。後來團隊被某科技巨頭收購,參與了其區塊鏈項目的開發。現在,我正在尋求其他機會來實現高性能區塊鏈的理念。

應用與研究的關係

實際上,應用和研究之間並沒有太大區別。研究時我們會考慮實現特定目標的所有可能性,比如構建高性能區塊鏈。而在實際構建系統時,我們需要從這些想法中選擇最相關、最有價值的方案。關鍵是要考慮用戶需求,解決區塊鏈採用的瓶頸問題。

從理論到應用的問題選擇

我的研究主要聚焦於如何擴展區塊鏈的不同功能,特別是增加交易吞吐量和降低延遲。這個問題在實踐中非常明顯 - 每當某個區塊鏈應用變得流行時,現有平台就無法承受巨大的交易量,導致擁堵和費用暴漲。因此,提高區塊鏈的處理能力成爲了一個迫切需要解決的問題。學術界和業界都在用不同方法嘗試解決這個挑戰。

L1與L2網路的比較

L2是以太坊生態系統中的擴展解決方案,但對開發者來說使用起來比較復雜。在L1和L2之間轉移資產需要進行橋接,這個過程很麻煩,容易出錯。對於復雜的應用來說,在不同網路間移動狀態的體驗很差。

相比之下,我們的方案是建立一個包含所有狀態的大型數據庫,由驗證節點復制。用戶可以在同一個數據庫中進行連續的交易,無需在不同網路間頻繁移動資產狀態。這種設計可以爲用戶提供更流暢的體驗。

核心協議的創新

該項目的核心協議由兩個關鍵理念組成:1)許多區塊鏈操作不需要進行共識;2)當需要共識時,有一種高吞吐量的方法可以結合這兩種路徑。它確保遵循協議的驗證節點永遠不會處於不一致狀態。

該協議提供了兩條不同的路徑:不需要共識的快速路徑和需要共識的共識路徑。對於只涉及用戶自己對象的操作,可以使用快速路徑,無需等待共識就能獲得交易的最終性。對於涉及共享對象的操作,則需要通過共識路徑處理。

這兩條路徑各有優勢。快速路徑延遲極低,不到1秒,且可廣泛擴展。共識路徑延遲較高,通常超過1秒,但容量也很高。日常大量交易的應用通常使用快速路徑,而復雜的DeFi協議則多使用共識路徑。

應用開發者如何利用快速路徑

開發者可以通過設計來充分利用快速路徑。他們可以控制合約中操作的對象是獨享還是共享。擴展應用的關鍵是確保大部分操作在獨享對象上進行,這樣可以獲得非常低的延遲。例如,遊戲所需的大多數操作應該在這個類別中進行。

開發者對此有完全的控制權。合約的初始版本可能將所有內容視爲共享狀態,但隨着需要擴展,開發者需要考慮如何最大化快速路徑的使用。

可編程交易區塊的作用

可編程交易區塊可以在快速路徑或共識路徑上使用。如果只涉及獨享對象,可以在一個鏈上操作中執行多項操作,非常高效。如果涉及共享對象,則會進入共識路徑,延遲會稍高一些。

主網上線後的表現

主網上線後,在交易量特別大的時候,每天交易量甚至超過6000萬筆,其中大部分使用快速路徑。這驗證了協議設計的合理性,證明它能夠處理大量交易並保持低延遲。

同時也發現了一些問題。例如,快速路徑的使用有時會導致對象被鎖定。社區正在開發技術,允許被錯誤鎖定的對象在幾秒鍾內快速解鎖。這不僅可以避免錯誤,還可能讓開發人員通過快速路徑表達更多功能。

對象鎖定的原因

在快速路徑中,系統依賴用戶指定操作順序。如果用戶或軟件出錯,給出矛盾的順序,系統就無法解決這個問題,導致對象被鎖定。目前這種情況發生的頻率比預期要高。

正在開發的解決方案是,當出現這種情況時,將整個情況通過共識來解決,這將在幾秒鍾內完成,而不是等到一個epoch結束。

公鏈中隱私與透明度的平衡

隱私需求很大程度上取決於具體應用。該項目的態度是提供一個良好的平台,讓應用開發者自行構建隱私保護。

爲了幫助開發者,該項目提供了一些加密原生支持,如驗證零知識證明的能力。這允許應用設計者在鏈下驗證某些事件,而不需要在鏈上透露具體內容。開發者可以結合這些支持,使用鏈上、鏈下和加密等策略來應對隱私問題。

未來發展方向

短期內,很多改進將針對實際應用需求。從長遠來看,將改進核心協議以實現更低的延遲和更簡單的架構,提高擴展性和經濟效率。此外,還將優化驗證節點的硬件要求,提高資源利用效率。具體發展方向將取決於社區反饋和實際應用需求。