區塊鏈:公鏈的機制與挑戰：Aptos Sui Linera_SFUEL

當我們審視整個區塊鏈技術發展時，我們可以看到一個非常大的趨勢，即新的L1更注重并行執行的能力。這個做法并不新鮮，比如在Solana的Sealevel執行環境就采用了并行執行，在過去的牛市當中，伴隨著DeFi和NFT迅猛地發展，表明了這種改進的迫切性。當前采用并行執行理念的知名項目主要有Aptos,Sui,Linera和Fuel。

本文將會討論了這些項目的異同之處，以及它們所面臨的各種挑戰。

問題

智能合約平臺支持創建各類去中心化的應用程序，為了執行這些應用程序，需要一個共享的計算引擎。公鏈網絡中的每個節點都會運行這個計算引擎，并執行應用程序和用戶的交互，當節點從執行后獲得相同的結果時，它們就會達成共識并推進上鏈。

以太坊虛擬機是最主要的智能合約(SC)執行引擎，擁有大約20種不同的實現方式。自EVM創建以來，它已經被開發人員廣泛采用。除了以太坊和以太坊的L2外，其他幾個鏈包括Polygon、BNBSmartChain和AvalanchecChain都采用了EVM作為執行引擎，并專注于改變共識機制來提高網絡吞吐量。

旨在將Diem連接到ETH等公鏈的Dapp融資450萬美元:去中心化應用程序Pontem Network已籌集了 450 萬美元的種子投資，該Dapp旨在將Facebook的Diem連接到以太坊 ( ETH )等公共區塊鏈。Pontem Network得到了多家知名投資者的支持，包括 Delphi Ventures、Collider Ventures、Alameda Ventures、Skynet Trading 和 Animoca Brands。（Cointelegraph）[2021/6/3 23:09:16]

EVM的一個主要限制因素是事務的順序執行。EVM本質上是一次執行一個事務，執行時會將其他事務置于暫停狀態，直到此事務執行完成，并更新區塊鏈狀態。即使兩個交易是的，例如，Alice給Bob付款和Carol給Dave付款兩個事務，EVM不能并行執行這兩筆交易。即使這種執行模型也有一些其他的用例，例如閃電貸款，但它既不高效，也無法擴展。

庫幣現已支持并開放基于Algorand公鏈的USDT及USDC充提服務:據庫幣KuCoin交易所消息，庫幣現已支持基于Algorand公鏈的USDT-ASA及USDC-ASA充值與提現功能，用戶可前往提幣/充幣頁面并選擇Algorand公鏈來完成Tether (USDT) and USD Coin (USDC)的鏈上轉賬，Algorand公鏈比ETH轉賬速度更快，費用更低。

同時，為慶祝Algorand生態穩定幣USDT-ASA及USDC-ASA上線，庫幣Pool-X將聯合Algorand (ALGO) 項目方開啟新春賀禮活動。庫幣數字貨幣交易所，為來自207個國家的600萬用戶提供幣幣、法幣、杠桿、合約、礦池、借貸等一站式服務。[2021/2/10 19:26:59]

Aptos

Aptos是一條建立在Move語言和MoveVM之上并實現了并行執行的高吞吐量公鏈。Aptos的方法是在對用戶/開發人員透明的情況下去檢測依賴關系，即不需要事務顯式聲明它們使用的狀態的哪一部分(內存位置)。Aptos使用的是對軟件事務性內存的修改，稱為Block-STM?，在Block-STM中，事務在區塊中預先排序，在執行期間會在處理器線程之間進行分割，以便樂觀執行，所謂的樂觀執行就是假定事務的執行沒有依賴關系。這時會記錄被事務修改的內存位置，執行之后，將驗證所有事務結果。

帥初：不贊同公鏈的質押規則，開發者們忘記了“私人財產是不可侵犯的”:量子鏈創始人帥初昨日發推談到對PoS鏈的看法，其寫道：我看了很多PoS算法，大多數所謂的高性能公鏈需要選舉（節點），或者只有很少的節點，或者需要質押。我覺得這些區塊鏈誤解了為什么我們需要無準入平臺的原因。

1，我認為一條公鏈需要有成百上千個節點，最好有成千上萬個節點，來確保記賬算力，確保算力由人民掌握；

2，我個人認為所有拜占庭容錯算法不適合用來做公鏈，但是對于聯盟鏈和企業鏈是完美的選擇。因為拜占庭容錯算法公鏈很難擴展到1000個全節點。

3，對于有高質押門檻，節點犯錯后質押代幣還會被罰沒的區塊鏈，我不是很喜歡，因為這讓人們感覺這條鏈就是上帝或者法院，但其實不是，所有這些區塊鏈開發者忘記了“私人財產是不可侵犯的“，尤其當區塊鏈設計了一些不合理的規則，有時用戶還會因為這些規則受到懲罰；

4，我認為公鏈應該允許所有人成為全節點，所有人都有權利驗證鏈上的所有內容，即使這有時候需要犧牲性能；

5，Qtum量子鏈已經準備好提速，在確保和比特幣一樣去中心化的同時達到比以太坊更高的TPS。[2020/11/22 21:40:09]

在驗證期間，如果發現一個事務訪問了被前一個事務修改的內存位置，則該事務將失效，接著會刷新事務的結果，并重新執行事務，這個過程不斷重復，直到區塊中的所有事務都被執行。當使用多核處理器時，Block-STM可以顯著提高執行速度，當然，這種速度還取決于事務之間的相互依賴程度。據Aptos團隊的研究的結果顯示，當使用32核處理器時，即使是在高度相互依賴的情況下速度也能提高8倍，而在低相互依賴的情況下則可以提高16倍。如果一個區塊中的所有事務都是相互依賴的，那么與順序執行相比，Block-STM也只會導致較小的性能損失。Aptos聲稱，這種方法可以造就160,000TPS的吞吐量。

火幣七爺：HT與公鏈的結合會很有想象力:2月29日，火幣全球站先后發布公告宣布，火幣公鏈測試網正式上線和火幣將再銷毀1.5億枚HT。當天，火幣全球站CEO七爺在金色財經線上直播中表示，“HT與公鏈的結合會很有想象力，具體的規則會在主網上線時進行公示。可以透露一點關于火幣公鏈中HT的場景：可質押特定數量的HT，成為公鏈超級節點。其他的，這里先留個懸念。如果社區有相關的真知灼見，可以給我們提建議。”[2020/2/29]

Sui

另一種PE方法是要求交易明確聲明它們修改的鏈狀態部分。Solana和Sui目前正在使用這種方法，在Solana網絡中，當調用內存單元帳戶時，交易就必須聲明它修改了哪些內容，Sui使用的也是類似的方法。

Sui也是以Diem的MoveVM技術為基礎，但Sui使用不同版本的Move語言。SuiMove語言是為了改變Diem體系下的核心移動存儲模型和資產權限，這也是與Aptos的主要區別。SuiMove定義了一種狀態存儲模型，可以更輕松地識別交易。在Sui中，狀態存儲被定義為對象，而對象通常代表資產并且可以共享，這意味著多個用戶可以修改對象，每個對象在Sui執行環境中都有一個唯一的ID，并具有指向所有者地址的內部指針。通過使用這些概念，就可以很容易的通過檢查事務是否使用相同的對象來識別依賴關系。

聲音 | 劉昌用：成熟的穩定幣是公鏈爭奪的對象，公鏈的一個戰場是穩定幣，而不是反過來:本體CEO李俊日前表示，隨著公鏈生態的發展，公鏈的DEFI（去中心化金融）、質押托管等都需要穩定幣來進行計價、法幣入金。繼交易所之后，穩定幣的下一主戰場將是公鏈。知密大學發起人劉昌用則認為，公鏈只是穩定幣的載體，公鏈是開放的，穩定幣不需要爭奪公鏈；相反，公鏈需要爭奪能夠帶來巨大流量的成功的穩定幣。“成熟的穩定幣是公鏈爭奪的對象，公鏈的一個戰場是穩定幣，而不是反過來。”[2019/5/11]

通過將工作轉移給開發人員來聲明依賴關系，執行引擎的實現變得更加容易，這意味著它理論上可以擁有更好的性能和可擴展性，然而，這也伴隨著開發人員體驗欠佳的問題。

目前，Sui尚未啟動，該項目剛剛啟動了他們的測試網。Sui的創始人聲稱，并行執行的實現以及使用Narwhal&Tusk共識機制可以讓吞吐量超過100,000tx/sec，如果這個吞吐量是真的，那么它將超過Solana當前2400tx/sec的吞吐量，并超過Visa和Mastercard的吞吐量。

Linera

Linera是并行處理領域的最新成員，最近宣布了由a16z牽頭的第一輪融資。關于項目的細節并未透露很多，然而，根據他們的資金公告，我們知道它是基于Facebook開發的FastPay協議。Fastpay基于一種稱為拜占庭一致廣播的技術，該技術專注于加速支付，例如發生在銷售點網絡中的支付，它允許一組驗證者確保支付的完整性，只要其中三分之二以上是誠實的。Fastpay是實時總結算(RTGS)系統的一種變種，主要用于銀行和金融機構之間的網絡。

在FastPay的基礎上，Linera計劃通過并行執行支付交易來構建一個專注于快速結算和低延遲的公鏈。值得注意的是，Sui也使用了拜占庭一致廣播方法來進行簡單的支付，對于其他交易，Sui自己的共識機制Narwhal和Tusk會用于高效處理DeFi交易等更復雜和依賴交易。

Fuel

Fuel專注于成為模塊化區塊鏈堆棧中的執行層。也就是說，Fuel不實現共識，也沒有將區塊鏈的數據存儲在Fuel鏈上。對于一個功能性區塊鏈，Fuel與其他公鏈交互以獲得共識和數據可用性，這篇文章?對模塊化區塊鏈概念進行了很好的分析。

Fuel使用UTXO創建了嚴格的訪問列表，即通過列表來控制對同一區塊狀態的訪問。該模型建立在經典的交易排序的概念之上。在該方案中，區塊中的事務排序會讓檢測事務之間的依賴關系變得簡單。為了實現這種架構，Fuel構建了一個名為FuelVM的新虛擬機和一種名為Sway的新語言。FuelVM是對EVM的兼容且簡化的實現方式，可以有效地將開發人員引入Fuel生態系統。此外，由于Fuel專注于模塊化區塊鏈，Fuel智能合約的執行可以在以太坊主網上進行。這種方法與合并后以太坊的愿景一致，即作為以Rollup為中心的結算和數據可用層。在這種架構中，Fuel可以實現在以太坊上批量和結算的高效執行。

作為概念驗證，Fuel團隊創建了一個與Uniswap風格類似的SwaySwapAMM，目前它還在測試網上運行，以證明與EVM相比FuelVM的性能有所提高。

結論

并行執行引擎有望改善智能合約平臺的吞吐量。結合創新的共識機制，事務的并行執行可以催生吞吐量接近10萬TPS的鏈，與Visa和萬事達一決高下或成為可能，此外，一些現在難以實現的應用也能得到進一步的發展，比如：全鏈上游戲和去中心化的微支付。但這些令人印象深刻的吞吐量改進也對如何確保去中心化的問題提出了新的挑戰。

希望這篇文章對大家有一定的幫助。

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