Trong vài năm phát triển mạng tiền điện tử vừa qua, đã có nhiều dự án có tính năng mở rộng, nhưng không nhiều dự án có thể được sử dụng làm giải pháp chữ ký, chẳng hạn như phân đoạn đồng nhất của Ethereum 2.0 và phân đoạn không đồng nhất do Polkadot xây dựng. , chuỗi bên của Plasma, lớp 2 của zkSync, Optimistic, StarkWare, v.v., cấu trúc chuỗi chéo của COSMOS (sử dụng mở rộng chuỗi chéo).Các dự án này không ngừng tìm kiếm phương pháp mở rộng phù hợp nhất dựa trên cấu trúc chuỗi khối của Ethereum và Bitcoin. Sự chú ý của Ethereum 2.0 là cao nhất, nó tập trung vào PoW chuyển sang PoS, sau đó nén dữ liệu giao dịch (rollup) và định hình cấu trúc sharding (sharding, non-data sharding), phương pháp này cực kỳ dài và là ý tưởng cuối cùng của một mạng lưới tiền điện tử, nhưng không thể phủ nhận rằng đây là một con đường dài hạn vô cùng cần thiết.Về bản chất, cấu trúc chuỗi khối có những ưu điểm rõ ràng và mức trần cũng cực kỳ rõ ràng. Nếu bạn muốn đổi mới, nếu bạn không phá vỡ giới hạn do cấu trúc chuỗi khối mang lại, thì ngành có vẻ khó đi đến bước tiếp theo, tác giả tin rằng sự đổi mới trong ngành cần học hỏi ý tưởng từ nhiều ngành trưởng thành và hệ thống công nghệ trưởng thành.Điểm nghẽn của blockchain đã quá rõ ràng
Nút cổ chai của blockchain xuất phát từ ưu điểm lớn nhất của nó: sự đồng thuận.Quy trình hoạt động đồng thuận là một quy trình trong đó nhiều bên (thiết bị nút) tính toán cùng một dữ liệu (khối).Ví dụ: trong Bitcoin, một nút đóng gói một khối và phát lần lượt đến tất cả các nút để lưu trữ.
Sơ đồ ví dụ về giới hạn nút đơn blockchain
Bằng cách này, trong mỗi cấu trúc chuỗi khối, mô hình trong hình trên sẽ xuất hiện.Nếu số lượng đồng thời không quá cao trong một số tình huống ứng dụng, toàn bộ quy trình xác nhận có thể được làm trơn tru bằng cách cải thiện sức mạnh tính toán của một nút, thay thế thuật toán đồng thuận nhanh hơn và thực hiện phân bổ thời gian vượt qua cho tác vụ tranh giành tài nguyên.Tuy nhiên, điều đáng tiếc là đối với nhiều tình huống đồng thời cao (blockchain không thể dừng lại ở các tình huống tài chính và đơn lẻ), nó chắc chắn sẽ bị chặn, chậm hoặc thậm chí hoàn toàn không thể thực hiện được hoặc gây ra các vấn đề khác (chẳng hạn như bảo mật) do tắc nghẽn.Để giải quyết vấn đề này, cần đạt đủ lượng xử lý song song trong quá trình xử lý tác vụ để tăng giới hạn trên của xử lý tác vụ trên một đơn vị thời gian của mạng.Nếu chúng ta học hỏi từ các ý tưởng mở rộng và song song của điện toán đám mây, làm thế nào mạng tiền tệ mã hóa có thể được hiện thực hóa?Ý tưởng được cung cấp bởi điện toán đám mây, yêu cầu cơ bản nhất là truy cập tài nguyên mạng của hệ thống, không phải truy cập của nhiều thiết bị máy tính, giới hạn trên của tài nguyên xuất ra thế giới bên ngoài chỉ là giới hạn trên của một thiết bị máy tính. Sức mạnh xử lý được cải thiện gấp N lần.Đây chính xác là những gì mạng tiền tệ mã hóa cần Mỗi mạng tiền tệ mã hóa có quyền truy cập vào một số thiết bị máy tính và hiệu suất cuối cùng được giới hạn ở phần cấu trúc của lớp đồng thuận.
Một ví dụ về tính song song trong điện toán đám mây, việc tạo dữ liệu phù hợp với cấu trúc song song và sau đó được xử lý nhanh chóng bằng cách sử dụng hiệu năng của GPU
Tuy nhiên, khi cấu trúc của chuỗi khối trong mạng tiền điện tử không thể thay đổi, có hai cách để đạt được tính song song.Trong bài viết này, nhóm White Project sẽ lấy Oasis, Phala, PlatON, Dfinity, Filecoin và IOTA làm ví dụ để minh họa hai cách chính để hiện thực hóa tính song song.(Ghi chú kế hoạch trắng: Thứ tự sắp xếp được phân biệt bằng cách dựa vào tính song song của phần cứng an toàn và dựa vào tính song song của thuật toán cải tiến)Hai ý tưởng song song chủ đạo chia rẽ
Các dự án trên có thể được chia thành hai cách để giải quyết vấn đề mở rộng và song song.Một được đại diện bởi Oasis, Phala và PlatON. Bằng cách kết nối phần cứng máy tính đáng tin cậy như một thiết bị máy tính với mạng, thiết bị phần cứng có sức mạnh tính toán và khả năng bảo mật cao, đồng thời có thể bảo mật cho quy trình tính toán và quy trình lưu trữ. Và các thiết bị (hoặc cụm) riêng lẻ này có thể độc lập thực hiện công việc xử lý độc lập, để có thể thực hiện tính toán song song và an toàn bên ngoài lớp đồng thuận, có thể được tóm tắt là tính toán đáng tin cậy độc lập.Thứ hai được đại diện bởi Dfinity, IOTA và Filecoin. Thông qua việc phát triển các thuật toán mới trong lớp đồng thuận, quy trình xác nhận giao dịch khối được thay đổi và xác minh song song được thực hiện để cải thiện khả năng xử lý tác vụ của chuỗi, sau đó thông qua định hình khả năng mở rộng , tăng sức mạnh tính toán và không gian của một thiết bị điện toán duy nhất, nghĩa là mở rộng theo chiều dọc của điện toán đám mây.Sự phân chia cụ thể như sau:Thiết kế mạng song song với phần cứng đáng tin cậy1. Đầu tiên hãy xây dựng một lớp đồng thuận chất lượng cao.Trước hết, tiền điện tử yêu cầu một sổ cái chung, tồn tại trong lớp đồng thuận. Oasis, Phala và PlatON đều tách biệt lớp đồng thuận và lớp điện toán. Có một lớp đồng thuận độc lập trên đỉnh của thiết bị điện toán, đó là một (hoặc đám mây) để xây dựng mạng chuỗi khối thuật toán đồng thuận tốc độ cao.Tuy nhiên, điều đáng chú ý là trong số đó, Oasis và PlatON có khái niệm phân lớp tương đối rõ ràng, trong khi khái niệm phân lớp của Phala không rõ ràng và các chi tiết thiết kế của nó nằm trong các quy tắc độc lập dành cho thiết bị điện toán ngoài chuỗi.Để đảm bảo tính ổn định của lớp đồng thuận, lớp này của Oasis chọn xây dựng các nút thông qua các tổ chức và doanh nghiệp có độ tin cậy cao trong ngành và các nút giao tiếp thông qua thuật toán Tendermint để nhanh chóng tạo thành một sổ cái chung.Các nút của PlatON cũng được xây dựng bởi các đối tác và nó sử dụng thuật toán CBFT giống như BFT để tối ưu hóa hiệu quả của các thuật toán BFT thông thường.
Gatekeeper của Phala (phần giữa) giữ sổ cái
Bên ngoài lớp đồng thuận, họ đưa tính toán và lưu trữ vào bên ngoài chuỗi hoặc lớp2. Tính toán song song là ở đây.2. Để lớp tính toán thực hiện tính toán song song.
Lớp tính toán của Oasis (bên phải)
Việc tính toán Phala được hoàn thành trong TEE của nút truy cập. pRuntime của Phala sẽ được triển khai trong mỗi TEE. Giao tiếp giữa pRuntime và lớp đồng thuận (về lý thuyết) là độc lập nên các giao dịch được xử lý trong pRuntime không xung đột, đây là sự song song có thể đạt được, bởi vì pRuntime của mỗi TEE giống như một phân đoạn. Càng nhiều nút truy cập như vậy, hiệu suất mạng càng mạnh.
Các mô-đun và phân lớp của mạng PlatON
Thiết kế lớp điện toán như một mạng phần cứng điện toán đáng tin cậy là sử dụng khả năng giảm tỷ lệ và khả năng mở rộng song song của lớp điện toán. Chúng ta có thể nghĩ rằng việc di chuyển các tính toán bên ngoài lớp đồng thuận không thực sự đạt được tính toán song song.Tuy nhiên, phần cứng với tính toán đáng tin cậy và lớp đồng thuận được tích hợp với lớp đồng thuận vì tính bảo mật và kết nối chặt chẽ của chúng. Về lý thuyết, để bảo mật cho điện toán ngoài chuỗi, khái niệm sổ cái chung hoặc các khái niệm khác trong chuỗi sẽ được yêu cầu.Làm thế nào để kiểm soát an ninh. Nhưng với sự trợ giúp của phần cứng máy tính đáng tin cậy, sổ cái này không cần cung cấp bảo vệ an ninh ngoài chuỗi.Để so sánh, Ethereum 2.0, chuỗi đèn hiệu là sổ cái chung, nếu các phân đoạn đã được triển khai, mỗi phân đoạn có thể xử lý các tác vụ một cách độc lập, nhưng trong Oasis, Phala và PlatON, nó được thay thế bằng phần cứng đáng tin cậy Phần máy tính của phân đoạn.Thiết kế xử lý song song thông qua thuật toán
1. Phát triển thuật toán mới.Được đại diện bởi Dfinity, IOTA và Filecoin, sau khi thuật toán được phát triển, các tác vụ có thể được xử lý song song mà không cần thay đổi quy trình xác nhận khối để tăng tốc độ xác nhận.Ở đây, trước tiên chúng ta phải đề cập rằng nếu tính song song được triển khai ở cấp độ thuật toán, thì việc triển khai chính sẽ là thay đổi các quy tắc tính toán thuật toán, điều này cũng làm thay đổi logic chức năng của hiệu suất thuật toán. sẽ thay đổi cách tính số ngẫu nhiên và đóng gói trong thuật toán PoW, Broadcast logic.
Quá trình xác nhận đồng thuận của Dfinity, phần chữ ký bên trái có tác dụng song song
Mô hình xác nhận giao dịch của thuật toán Tangle
Việc sửa đổi song song Filecoin là xử lý song song các tác vụ lưu trữ, bởi vì phần lưu trữ của Filecoin sẽ tính toán hoàn toàn dữ liệu được lưu trữ và quá trình này cực kỳ dài (bằng cách so sánh). Do đó, song song và tăng tốc là rất quan trọng, hiện tại nó sử dụng thuật toán NSE được cập nhật.
Tháo dỡ thuật toán FilecoinNSE, bạn có thể quan sát phần lớp bên trái
2. Cấu hình các phần khácThuật toán giải quyết vấn đề song song, sau đó một số chức năng phụ trợ là cần thiết.Tangle của IOTA không có giới hạn thời gian trong cấu trúc khối thông thường, vì vậy để đạt được sự đồng thuận, nó cần sự trợ giúp của trình xác thực giao dịch để xác nhận giao dịch nào tạo thành sự đồng thuận.Dfinity đã cải tiến thuật toán, kết hợp nó với các mạng con, trung tâm dữ liệu và vùng chứa. Các mạng con giống như từng phân đoạn và các trung tâm dữ liệu là triển khai mạng cơ bản của mạng Dfinity, mạng này yêu cầu sự tham gia của các trung tâm dữ liệu, có nghĩa là rằng mạng Khả năng xử lý cơ bản là rất mạnh. Trên mạng con, vùng chứa là một đơn vị hoạt động độc lập đã được thiết lập, có thể được so sánh với hợp đồng thông minh của chuỗi khối, và sự kết hợp và tương tác của vùng chứa có thể đạt được độ phức tạp.Sau khi thuật toán NSE xử lý dữ liệu song song, Filecoin thực hiện sao chép lưu trữ và lưu trữ đóng gói các bằng chứng không-thời gian. Những phần này đảm bảo tính nhất quán của sổ cái Filecoin. Các phần phát triển khác dựa vào các công cụ do nhóm chính thức và hệ sinh thái cung cấp.Phải làm gì sau khi đám mây hóa song song?6 dự án tiền điện tử trên về mặt lý thuyết đã vượt qua các hạn chế về hiệu suất của chuỗi khối song song, vậy dự án tiếp theo sẽ là gì?Tác giả tin rằng đó là cách làm cho các chức năng này có sẵn cho các nhà phát triển thông qua việc phát triển các công cụ mạng. Mục tiêu của việc sử dụng mạng tiền điện tử, quan trọng nhất, là có thể phát triển DApps và phát triển các doanh nghiệp phi tập trung theo nghĩa rộng.Ngay cả khi hiệu suất của cơ sở hạ tầng cao, cơ sở hạ tầng sẽ vô ích nếu không có nhà phát triển tạo thời gian cho ứng dụng. Các nhà phát triển xác định việc tạo ứng dụng của chuỗi và việc tạo ứng dụng xác định giá trị được tạo và chứa trong chuỗi.Cũng giống như các nhà phát triển Internet truyền thống, họ đã bước vào kỷ nguyên phát triển dựa trên đám mây từ sự phát triển cơ bản thô sơ, nền tảng điện toán đám mây đã mang đến cho các nhà phát triển trải nghiệm cực kỳ chất lượng.Dám hỏi liệu mạng tiền điện tử ngày nay có thể sử dụng kiến trúc hướng dịch vụ của nền tảng điện toán đám mây làm ví dụ để tạo thành một làn sóng phát triển hay không. Sau khi song song hóa đám mây, tiền điện tử vừa mới phá vỡ đầu giếng, bạn có thể tiếp tục bay lên bầu trời không? 
