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STA:StarkNet性能路线图:如何攻克排序器难题?_ARK

作者:

时间:1900/1/1 0:00:00

原文:《StarkNetPerformanceRoadmap》

编译:wesely

路线图中的并行化、Rust等改进,都是为接下来StarkNet提升TPS所做的准备。

rollups的有效性不受限于L1的吞吐量,使得L2的TPS可以很高。

在StarkNet的性能路线图中,解决了系统中的一个关键因素——排序器。

性能的改进主要有以下几点:

排序器的并行化

为Cairo虚拟机提供Rust语境下的实现

在Rust语境下的排序器

证明者并不是瓶颈,他们可以处理比现在更多的东西。

简介

大约一年前,StarkNetAlpha正式上线了以太坊主网,这时,我们将重心放在了功能的构建上,现在,我们决定将重点转移到提高性能之上,并计划通过一系列的步骤来提高StarkNet上的用户体验。

Stacks成为比特币链上规模最大智能合约项目:1月18日消息,根据 Stacks 链上数据显示,该网络已实现每月超过 3.5 亿次 API 请求、40,000 个 Hiro 钱包下载,以及 2,500 个 Clarity 智能合约,目前 Stacks 已成为比特币链上规模最大的智能合约项目。由于其独特的 PoX 共识机制,每月有超过 11,000 名用户在 Stacks 上获得超过 100 比特币奖励,迄今为止,该机制已交付价值超过 5000 万美元的比特币奖励,锁仓量超过 10 亿美元。

在 Stacks 上启动的第一个项目是纽约市和迈阿密市的 CityCoin,Stacks 基金会执行董事 Brittany Laughlin 表示,Stacks 社区已经证明了比特币智能合约的巨大潜力,从 DeFi 到 NFT,从 CityCoin 到慈善事业,从便携式身份到新的基础设施,所有这些是都在一年内完成的。(cointelegraph)[2022/1/18 8:56:30]

在这篇文章中,我将解释为什么有很多优化措施只适用于有效性汇总,并分享StarkNet实施这些措施的计划和步骤,其中一些计划已经在StarkNetAlpha0.10.2中实现,在讨论具体的细节之前,让我们先来回顾一下限制链上性能的原因。

Astar创始人Sota Watanabe投资波卡生态去中心化交易所PolkaEx:10月1日消息,波卡生态去中心化交易所PolkaEx官方宣布完成一笔战略融资,具体金额未披露,投资人为波卡智能合约平台Astar(Shiden)的创始人Sota Watanabe。未来,PolkaEx将成为Astar平行链上的首个DeFi应用。[2021/10/1 17:19:24]

区块限制:ValidityRollups与L1

提高区块链可扩展性和TPS的方法之一是:在解除区块的限制同时,保持区块生成时间的不变。这需要区块生产者提供更高效的服务,因此就需要更有效地执行这些组件,因此,我们将重点转移到StarkNet排序器的优化之上,在下文会详述具体内容。

这里会有一个问题,为什么对排序器的优化仅仅对ValidityRollups有效,换句话说,为什么我们不能在L1上以相同的方法改进,避免有效性汇总有复杂性?在下一节内容中,对这一问题将进行回答。

Gate.io将于10月29日开启Startup项目WOO 2小时认购:据官方公告,Gate.io将于10月29日13:00-15:00上线Startup首发项目Wootrade(WOO)并开启认购通道,两小时内有效下单同等对待。用户达VIP1和以上级别即可参与。Gate.io根据14天平均持有GT总量设置参与认购额度,持有GT量越大认购额度越高。详情见原文链接。[2020/10/24]

为什么L1吞吐量有限

如果L1的区块限制被解除,会遇到一个很大的问题,因为链的高吞吐带来了链上区块的高增长率,为了确保不同的节点跟上最新的全链状态,就需要增加了更多的全节点。又由于L1全节点必须记录所有历史记录,区块大小的大幅增加会给全节点运营者带来巨大压力,并导致部分全节点因为机器性能落后而退出系统,结果,能够运营全节点的都是一些比较大的实体,最终就是用户无法以无信任的姿态验证状态并参与网络。

这也让我们明白,从某种意义上来说正是L1吞吐量的限制,成就了一个真正去中心化的和相对安全的网络系统。

动态 | 价值约1254万美元的BTC从Bitstamp转移到未知钱包地址:据Whale Alert监测数据显示,北京时间10月11日20时50分,1500枚BTC(价值约1254万美元)从Bitstamp转移到未知钱包地址。交易哈希为2dffcda47c5e38ff579a97aa1e7aeae110c2a8d632e731bbcfb42a2d4670cde4[2019/10/11]

上述问题为什么不会出现在ValidityRollups之上?

只有在考虑全节点的问题时,我们才能看到有效性汇总的优势。正常情况下,一个L1全节点需要重新执行整个链的历史以确保当前状态的正确性,而StarkNet节点只需要验证STARK证明,而且这种验证需要的计算资源呈指数级下降。重点是,链上全节点状态的验证同步没有涉及到执行;一个节点可以从另一个全节点那里接受当前状态的转储,只需通过STARK证明来验证这个状态是否有效即可。这让我们在增加网络的吞吐量的同时,不用增加全节点的数量。

首发 | DVP: Bitstamp交易所存在漏洞 可导致大量KYC等信息被泄露:金色财经讯,近日,DVP收到安全人员提交的全球知名交易所Bitstamp的漏洞,攻击者可以利用该漏洞查看大量用户ID、银行卡等敏感信息,严重威胁用户信息安全。为避免发生KYC泄露的恶性事件,DVP安全团队在收到该漏洞后,第一时间通知该平台进行修复,但未收到回应。DVP提醒相关用户关注个人信息安全,以免造成损失。[2019/8/13]

因此,在L2上,通过对排序器的优化可以对整个系统的性能进行提升,但这在L1上不能实现的。

StarkNet的未来性能路线图

这一部分,我们将讨论目前有哪些计划用于对StarkNet排序器的优化。

排序器并行化

性能路线图的第一步是为交易执行引入并行化。这个提议是在StarkNetalpha0.10.2中正式引入的,该版本于11月29日在以太坊主网上发布,我们现在来深入探讨下什么是并行化。

一般来说,并行执行多个交易区块是不可以的,因为不同的交易可能是相互依赖的。以下方示例中进行说明,我们假设有一个包含来自同一用户的三笔交易的区块:

TxA:将USDC兑换ETH

TxB:为某款NFT支付ETH费用

TxC:将USDT兑换BTC

显然,交易A必须发生在交易B之前,但交易C完全独立于两者,是可以并行执行的。如果每个交易需要1秒执行,那么通过引入并行化处理之后,区块生产时间可以从3秒减少到2秒。

问题的关键在于,我们事先并不知道不同交易之间的依赖性。在实践中,只有当我们执行到示例中的TxB时,我们才会发现它是依赖于TxA所做的改变。更准确地说,这种依赖性源于TxB从TxA写入的存储单元中读取这一动作。我们可以把不同的Tx看成是一个依赖图,其中存在从交易A到交易B的一条边,当且仅当A写入一个由B读取的存储单元时,B才可能执行。下图显示了这种依赖之间的关系:

在上面的示例中,每一列都可以并行执行。

为了克服事先无法确定不同交易事件之间的依赖关系,我们根据AptosLabs推出的BLOCK-STM,将OP并行化引入到StarkNet排序器中。在这种模式下,会以乐观地方式并行地处理事务,并在发现碰撞时重新执行。比如在上述示例图中,我们可以并行执行TX1-4,但事后发现Tx4依赖于Tx1,因此这次执行是无效的,在这种情况下,将重新执行Tx4。

请注意,在上述这种乐观并行化的基础上我们也增加一些优化措施。例如,与其等待每个执行的结束,可以在发现一个使之运行结果无效的依赖关系时就中止执行。

另一个优化的例子是选择哪些事务来重新执行。假设由上述示例图的所有事务组成的区块被送入一个拥有五核CPU的排序器。首先,我们尝试并行执行tx1-5,如果完成的顺序是Tx2、Tx3、Tx4、Tx1,最后是Tx5,那么我们将在Tx4已经执行后才发现依赖关系Tx1→Tx4,这表明它应该被重新执行。直观地说,考虑到Tx4的重新执行,Tx5也需要重新执行,然而,我们可以遍历由执行已经结束的事务构建的依赖图,只重新执行依赖于Tx4的事务,而不是将失效Tx4之后的事务都重新执。

Rust语境下的Cairo-VM实现

StarkNet中的智能合约是通过Cairo语言编写的,并在Cairo-VM虚拟机中执行。目前,排序器正在使用python语言在Cairo-VM上运行。为了优化虚拟机的实现性能,我们之前发起了用Rust重写Cairo-VM虚拟机的工作。

目前,cairo-rs可以执行原生Cairo代码,下一步是处理智能合约的执行和与pythonic排序器的集成,一旦与cairo-rs集成,排序器的性能有望进一步提高。

Rust语境下的排序器

通过python到rust的转变以提高网络性能,不仅限于Cairo-VM,StarkNet用Rust重写了排序器相关的代码。除了Rust的内部优势之外,这还为排序器的其他优化提供了可能,比如,可以集合cairo-rs的优势,而无需python-rust通信的开销,也可以完全重新设计状态的存储和访问方式。

证明者

在整篇文章中,没有提到有效性汇总中核心元素之一——证明者。作为可以说是架构中最复杂的组件,证明者算是瓶颈,也是优化的重点。但现在,StarkNet的瓶颈是更加“标准”的组件,特别是对于递归证明,可以将当前测试网/主网上的更多交易放入证明中。事实上,StarkNet区块与StarkEx交易一起得到有效的市场证明,后者有时会有数十万NFT的铸造事件。

总之,并行化、Rust等改进,都是为接下来StarkNet提升TPS所做的准备。

标签:STASTARSTARKARKLearning Starstarl币上线了几个交易所Stark ChainNFTBlackmarket

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