تفسير الورقة البيضاء الجديدة لـ Sei: ما هي الابتكارات التكنولوجية التي يقدمها ترقية Giga؟

المؤلف: بافيل بارامونوف، مؤسس هايزفلو

ترجمة: فيليكس، PANews

أصدرت Sei دفترًا أبيض جديدًا يشرح الترقية الأخيرة Giga. وجد معظم القراء أن المحتوى الفني العميق المكون من 17 صفحة يصعب قراءته. لذلك، ستوضح هذه المقالة محتوى هذا التحديث وكيفية تحسين أداء blockchain على مستويات مختلفة.

1. حول توليد الكتل بالتنفيذ غير المتزامن

الأفكار الأساسية لـ Giga هي كما يلي:

"إذا كانت قائمة معاملاتنا مرتبة وكانت الحالة الأولية للبلوكشين متسقة، وجميع العقد الشريفة تعالج هذه المعاملات بنفس الترتيب، فإن العقد ستصل إلى نفس الحالة النهائية."

في هذه الحالة، تعتمد النتيجة فقط على الحالة الأولية وترتيب المعاملات. هذا يعني أن الإجماع يحتاج فقط إلى الاتفاق على ترتيب المعاملات داخل الكتلة، ويمكن لكل عقدة حساب الحالة النهائية بشكل مستقل.

• في هذا النموذج، يتم فصل الإجماع عن التنفيذ، مما يسمح بتنفيذ الكتل بشكل غير متزامن.
• بمجرد أن يتم تأكيد الكتلة نهائيًا، ستقوم العقدة بمعالجتها وتقديم حالتها في الكتل اللاحقة.
• ثم يتم التحقق من هذه الكتلة من خلال توافق الحالة لضمان أن جميع العقد قد حسبت الحالة النهائية الصحيحة.

تفصيل مهم هنا هو أن التنفيذ مع التوافق (التوليد) يجري بشكل متوازٍ. بينما يقوم العقد بتنفيذ حسابات كتلة واحدة، فإنها تتلقى أيضًا كتلًا أخرى.

لذلك، يتم تنفيذ الكتل في الواقع وفقًا للتسلسل الإجمالي (وليس بالتوازي)، بينما تحدث عملية إنشاء الكتل في الواقع بالتوازي مع الإجماع. ومع ذلك، بالنسبة لأي كتلة معينة، فإن هذه العمليات غير متزامنة تمامًا.

من الواضح أنه من المستحيل في نفس الوقت التوصل إلى توافق بشأن كتلة واحدة وتنفيذها. لذلك، عند تنفيذ الكتلة n، ستتلقى العقدة الكتلة n+1 للخطوة التالية.

إذا حدث انحراف في الإجماع (على سبيل المثال، إذا تصرف ثلث العقد في الشبكة بشكل خبيث)، فسيتوقف السلسلة، وهو مشابه لبروتوكولات BFT القياسية.

لن تؤدي المعاملات الفاشلة التي تم تنفيذها داخل الكتلة إلى جعل تلك الكتلة غير صالحة، بل ستظل في حالة فشل، لأن إنشاء الكتلة والتنفيذ منفصلان، وسيتم تقديم الحالة النهائية للكتلة الحالية في الكتل اللاحقة.

2. كيف يتم تنفيذ نموذج المقترحين المتعددين و Autobahn ما هو؟

تُعرف بروتوكول الإجماع هذا باسم "Autobahn" (مثل الطريق السريع الألماني الذي لا حدود للسرعة). تفصل Autobahn بين توفر البيانات وترتيب المعاملات، ويستند إلى نموذج مثير للاهتمام.

مثل أي حارة على طريق سريع، هناك عدة حارات، ولكل عقدة ممر خاص بها. تستخدم العقد هذه الممرات لتقديم مقترحات حول ترتيب المعاملات. المقترحات هي ببساطة مجموعة مرتبة من المعاملات.

أوتوبان أحيانًا ينفذ عملية "tipcut"، أي تجميع مقترحات متعددة لتحديد ترتيب المعاملات بشكل نهائي.

• كما ذُكر سابقًا، لكل مُصادق قناته الخاصة لاقتراح دفعات المعاملات.
• عندما يتلقى العقد اقتراحًا صالحًا، فإنه سيرسل تصويتًا لتأكيد استلام هذا الاقتراح.
• بعد جمع الاقتراحات والتصويت عليها، سيتم تشكيل إثبات قابلية الاستخدام (PoA)، لضمان أن البيانات قد تم استلامها من قبل عقدة واحدة على الأقل نزيهة في الشبكة.
• يتم قياس وقت حدوث Tipcut بالمللي ثانية، وستتم "قص" المقترحات المتعددة في النهاية من Autobahn.

يمتلك المقترحون الدافع لانتظار إصدار الكتل وبدلاً من ذلك إصدار كتلة واحدة إذا كان ذلك ممكنًا، ولكن حد الوقت لتنفيذ كل كتلة (المشابه لحد الغاز) سيغير هذه الديناميكية قليلاً.

اقتراح على قناة واحدة عادة ما يعادل كتلة واحدة، مما يعني أنه عندما يحدث Tipcut، سيتم قطع عدة كتل في نفس الوقت.

بعد ذلك، سيرسل قائد هذا slot Tipcut إلى العقد الأخرى لإكمال الترتيب. في الواقع، أثناء تصويت العقد على Tipcut واحدة، كانوا بالفعل يستعدون لـ Tipcut التالي.

يمكن للعقد التي فاتتها الدفعة الحصول على البيانات بشكل غير متزامن من المدققين المدرجين في PoA: هذه هي السبب الجوهري لاحتياجات توفر البيانات.

في ظل ظروف التزامن، إذا كان القائد صحيحًا، فإن Autobahn سيكتمل تأكيد الاقتراح في دورتين من التواصل. إذا فشل القائد، ستنتخب هذه الآلية قائدًا جديدًا للحفاظ على العملية.

يمكن أن يبدأ الاقتراح التالي ل tip-cut فعليًا في مرحلة تقديم tip-cut الحالية، مما يقلل من التأخير، حيث يتم التنفيذ بالتوازي مع التوليد.

في الواقع، النموذج بأكمله هو نموذج متعدد المقترحين، حيث يمكن للعديد من العقد تقديم اقتراحات لترتيب كتلها في نفس الوقت. يقترح كل مُصادق كتلته الخاصة، ويتلقى إثباتات (PoA) من الشبكة تثبت وجود هذه الكتل، مما يساعد على تحسين قدرة الشبكة وكفاءتها العامة.

3. التنفيذ المتوازي وحالات تطبيقه

كما ذُكر سابقًا، فإن عملية تنفيذ الكتلة والتوافق تحدثان بشكل متزامن، على الرغم من أن الكتلة نفسها تُنفذ في الواقع بشكل تسلسلي. قد تتساءل عما إذا كان هذا يشكل تنفيذًا متوازيًا حقيقيًا.

الإجابة هي إيجابية وسلبية في آن واحد.

على الرغم من أن الكتل تُنفذ بالتسلسل، إلا أن المعاملات داخل الكتلة يمكن أن تُنفذ بشكل متوازي. إذا لم تعدل المعاملات (تكتب) الحالة نفسها، وكانت نتيجة معاملة واحدة لا تؤثر على معاملة أخرى، فيمكن تنفيذها بشكل متوازي.

باختصار، يجب ألا تعتمد مسارات التنفيذ الخاصة بها على بعضها البعض. لا تحتوي Giga على مجموعة ذاكرة، وستتم تضمين المعاملات على الفور بواسطة العقد.

• جيجا يفترض أن معظم المعاملات لا تتعارض مع بعضها البعض، ويقوم بمعالجة هذه المعاملات في نفس الوقت على عدة نوى معالجة.
• يتم تخزين التغييرات لكل معاملة مؤقتًا في منطقة عازلة خاصة، ولن يتم تطبيقها على blockchain على الفور.
• بعد الانتهاء من المعالجة ، سيقوم النظام بالتحقق مما إذا كانت هذه المعاملة تتعارض مع المعاملات السابقة.
• إذا كان هناك تضارب، فسيتم إعادة معالجة المعاملة. إذا لم يكن هناك تضارب، ستُطبق التغييرات على سلسلة الكتل وتُثبت نهائيًا.

قد تحدث أيضًا حالات من الصراع المتكرر، وفي هذه الحالات، سيتحول النظام إلى معالجة معاملة واحدة في كل مرة لضمان تقدم المعاملة.

ببساطة، التنفيذ المتوازي يخصص المعاملات لعدة نوى، مما يسمح للمعاملات غير المتعارضة بالتشغيل في نفس الوقت.

4. مشاكل التخزين والتحسين

نظرًا لحجم التداول الكبير، تحتاج البيانات إلى أن تكون آمنة وسهلة الوصول، لذلك يجب أن تكون طريقة تخزينها مختلفة بعض الشيء عن تخزين البلوكشين التقليدي. تقوم Giga بتخزين البيانات بتنسيق بسيط يعتمد على مفتاح القيمة (key-value)، وهو هيكل نسبي مسطح يساعد في تقليل عدد التحديثات أو الفحوصات المطلوبة عند تغيير البيانات.

بالإضافة إلى ذلك، تعتمد Giga على طريقة التخزين الهرمي: تُحفظ البيانات الحديثة على SSD (عالي السرعة)، بينما تُنقل البيانات الأقل استخدامًا إلى أنظمة تخزين أبطأ وأكثر فعالية من حيث التكلفة.

إذا تعطل عقدة معينة، يمكنها إعادة تشغيل السجلات لاستعادة الحالة الصحيحة، وتطبيق التحديثات على RocksDB (قاعدة بيانات مخصصة) لتنظيم البيانات.

يستخدم نظام التخزين هذا جامع تشفير (Cryptographic Accumulator) قادر على إثبات صحة البيانات دون الحاجة إلى حسابات ثقيلة. يتم تحديث الجامع بطريقة معالجة دفعات، مما يسمح للمتحققين والعقد الخفيفة بالوصول بسرعة إلى توافق حول الحالة الحالية لسلسلة الكتل.

5. ماذا يعني أن تصبح متعدد المقترحين على شبكة EVM L1 blockchain؟

يمكن تحسين بنية L1 التحتية بعدة طرق، كما تواجه L1 المختلفة تحديات تقنية متنوعة، من مشكلات اقتصادية مثل MEV إلى مشكلات تقنية مثل إدارة الحالة.

كونها أول سلسلة L1 تدعم مقترحات متعددة، فهي تمثل تحديًا كبيرًا، خاصة بالنسبة لسلسلة EVM L1، لأن التصميم الأصلي لـ EVM لم يكن يهدف إلى دعم نظام الاقتراحات المتعددة.

ومع ذلك، تحاول Sei استخدام طرق مختلفة للاحتفاظ بـ EVM والعديد من الأدوات التي اعتاد المطورون على استخدامها.

تساعد تنفيذ المعاملات بشكل متوازي، والتوصل إلى توافق خلال عملية التنفيذ، وعمليات متعددة من قبل مقترحين متوازيين في تحسين الأداء، حيث يمكن أن تزيد قدرة التنفيذ بمعدل يقارب 50 مرة. ومع ذلك، قد تواجه هذه التحسينات أيضًا بعض المخاطر المذكورة أعلاه.

هذا هو التحديث الكبير الثاني لـ Sei ، حيث انتقلت Sei سابقًا من سلسلة Cosmos إلى سلسلة EVM ، والآن أطلقت Sei عميل تنفيذ محسّن للسرعة.

إن التطورات القادمة وتأثيرات هذه التدابير التحسينية اللاحقة تستحق المتابعة.

المقالات ذات الصلة: استكشاف أداء Sei في blockchain والامتثال والتشغيل البيني