Sui基础设施的复杂性和可扩展性探讨

近日，我们采访了某区块链项目的联合创始人和首席科学家,同时也是伦敦大学学院安全与隐私工程领域的教授,探讨该项目基础设施的复杂性和可扩展性,以及其交易处理系统如何促成高性能网络。

以下为本次采访内容:

学术背景与研究重点

我是伦敦大学学院的教授,研究重点是安全和隐私。早期研究点对点系统和匿名系统,主要关注大型分布式存储系统。随着区块链技术的发展,我开始对分布式账本和智能合约执行产生兴趣。我们在UCL的研究小组致力于构建高性能区块链系统,并创办了Chainspace公司将研究成果商业化。后来团队被某科技巨头收购,参与了其区块链项目的开发。现在,我正在寻求其他机会来实现高性能区块链的理念。

应用与研究的关系

实际上,应用和研究之间并没有太大区别。研究时我们会考虑实现特定目标的所有可能性,比如构建高性能区块链。而在实际构建系统时,我们需要从这些想法中选择最相关、最有价值的方案。关键是要考虑用户需求,解决区块链采用的瓶颈问题。

从理论到应用的问题选择

我的研究主要聚焦于如何扩展区块链的不同功能,特别是增加交易吞吐量和降低延迟。这个问题在实践中非常明显 - 每当某个区块链应用变得流行时,现有平台就无法承受巨大的交易量,导致拥堵和费用暴涨。因此,提高区块链的处理能力成为了一个迫切需要解决的问题。学术界和业界都在用不同方法尝试解决这个挑战。

L1与L2网络的比较

L2是以太坊生态系统中的扩展解决方案,但对开发者来说使用起来比较复杂。在L1和L2之间转移资产需要进行桥接,这个过程很麻烦,容易出错。对于复杂的应用来说,在不同网络间移动状态的体验很差。

相比之下,我们的方案是建立一个包含所有状态的大型数据库,由验证节点复制。用户可以在同一个数据库中进行连续的交易,无需在不同网络间频繁移动资产状态。这种设计可以为用户提供更流畅的体验。

核心协议的创新

该项目的核心协议由两个关键理念组成:1)许多区块链操作不需要进行共识;2)当需要共识时,有一种高吞吐量的方法可以结合这两种路径。它确保遵循协议的验证节点永远不会处于不一致状态。

该协议提供了两条不同的路径:不需要共识的快速路径和需要共识的共识路径。对于只涉及用户自己对象的操作,可以使用快速路径,无需等待共识就能获得交易的最终性。对于涉及共享对象的操作,则需要通过共识路径处理。

这两条路径各有优势。快速路径延迟极低,不到1秒,且可广泛扩展。共识路径延迟较高,通常超过1秒,但容量也很高。日常大量交易的应用通常使用快速路径,而复杂的DeFi协议则多使用共识路径。

应用开发者如何利用快速路径

开发者可以通过设计来充分利用快速路径。他们可以控制合约中操作的对象是独享还是共享。扩展应用的关键是确保大部分操作在独享对象上进行,这样可以获得非常低的延迟。例如,游戏所需的大多数操作应该在这个类别中进行。

开发者对此有完全的控制权。合约的初始版本可能将所有内容视为共享状态,但随着需要扩展,开发者需要考虑如何最大化快速路径的使用。

可编程交易区块的作用

可编程交易区块可以在快速路径或共识路径上使用。如果只涉及独享对象,可以在一个链上操作中执行多项操作,非常高效。如果涉及共享对象,则会进入共识路径,延迟会稍高一些。

主网上线后的表现

主网上线后,在交易量特别大的时候,每天交易量甚至超过6000万笔,其中大部分使用快速路径。这验证了协议设计的合理性,证明它能够处理大量交易并保持低延迟。

同时也发现了一些问题。例如,快速路径的使用有时会导致对象被锁定。社区正在开发技术,允许被错误锁定的对象在几秒钟内快速解锁。这不仅可以避免错误,还可能让开发人员通过快速路径表达更多功能。

对象锁定的原因

在快速路径中,系统依赖用户指定操作顺序。如果用户或软件出错,给出矛盾的顺序,系统就无法解决这个问题,导致对象被锁定。目前这种情况发生的频率比预期要高。

正在开发的解决方案是,当出现这种情况时,将整个情况通过共识来解决,这将在几秒钟内完成,而不是等到一个epoch结束。

公链中隐私与透明度的平衡

隐私需求很大程度上取决于具体应用。该项目的态度是提供一个良好的平台,让应用开发者自行构建隐私保护。

为了帮助开发者,该项目提供了一些加密原生支持,如验证零知识证明的能力。这允许应用设计者在链下验证某些事件,而不需要在链上透露具体内容。开发者可以结合这些支持,使用链上、链下和加密等策略来应对隐私问题。

未来发展方向

短期内,很多改进将针对实际应用需求。从长远来看,将改进核心协议以实现更低的延迟和更简单的架构,提高扩展性和经济效率。此外,还将优化验证节点的硬件要求,提高资源利用效率。具体发展方向将取决于社区反馈和实际应用需求。