Giải thích White Paper mới của Sei: Những đổi mới công nghệ nào được giới thiệu trong bản nâng cấp Giga?

Tác giả: Pavel Paramonov, Nhà sáng lập Hazeflow

Biên dịch: Felix, PANews

Sei đã phát hành một bản whitepaper mới, trong đó giới thiệu về bản nâng cấp Giga mới nhất. Hầu hết độc giả cảm thấy nội dung kỹ thuật sâu 17 trang rất khó đọc. Do đó, bài viết này sẽ giải thích nội dung của bản cập nhật này và cách nâng cao hiệu suất blockchain ở các cấp độ khác nhau.

1. Về việc tạo khối thực thi không đồng bộ

Ý tưởng chính và nền tảng của Giga như sau:

"Nếu danh sách giao dịch của chúng ta có thứ tự và trạng thái ban đầu của blockchain nhất quán, và tất cả các nút trung thực xử lý các giao dịch này theo cùng một thứ tự, thì các nút sẽ đạt được trạng thái cuối cùng giống nhau."

Trong trường hợp này, kết quả chỉ phụ thuộc vào trạng thái ban đầu và thứ tự giao dịch. Điều này có nghĩa là sự đồng thuận chỉ cần đạt được về thứ tự giao dịch trong khối, mỗi nút có thể tính toán trạng thái cuối cùng một cách độc lập.

• Trong mô hình này, tách biệt đồng thuận và thực thi, cho phép khối thực thi không đồng bộ.
• Một khi khối được xác nhận cuối cùng, các nút sẽ xử lý nó và gửi trạng thái của nó trong các khối tiếp theo.
• Sau đó, xác minh khối này thông qua sự đồng thuận trạng thái để đảm bảo rằng tất cả các nút đều tính toán chính xác trạng thái cuối cùng.

Một chi tiết quan trọng ở đây là việc thực thi và đồng thuận (sinh) diễn ra song song. Các nút trong khi thực hiện tính toán của một khối cũng sẽ nhận các khối khác.

Do đó, các khối thực tế được thực hiện theo thứ tự tổng thể (chứ không phải song song), trong khi quá trình tạo khối thực sự xảy ra song song với sự đồng thuận. Tuy nhiên, đối với bất kỳ khối nào, những quá trình này hoàn toàn không đồng bộ.

Rõ ràng, việc đồng thuận và thực thi cùng một khối dường như là không thể. Do đó, khi thực thi khối n, các nút sẽ nhận khối n+1 để thực hiện bước tiếp theo.

Nếu sự đồng thuận xảy ra sai lệch (ví dụ như có một phần ba nút trong mạng hành động ác ý), chuỗi sẽ tạm dừng, điều này tương tự như giao thức BFT tiêu chuẩn.

Các giao dịch không thành công trong khối sẽ không làm cho khối đó trở nên không hợp lệ, chỉ giữ trạng thái thất bại, vì việc tạo khối và thực thi là tách biệt, và trạng thái cuối cùng của khối hiện tại sẽ được gửi trong các khối tiếp theo.

2. Mô hình nhiều đề xuất được thực hiện như thế nào và Autobahn là gì?

Giao thức đồng thuận này được gọi là "Autobahn" (giống như đường cao tốc không giới hạn tốc độ ở Đức). Autobahn tách biệt khả năng sẵn có của dữ liệu và sắp xếp giao dịch, đứng sau đó là một mô hình thú vị.

Giống như bất kỳ làn đường nào trên đường cao tốc, có nhiều làn đường, mỗi nút đều có kênh riêng của mình. Các nút sử dụng những kênh này để đưa ra các đề xuất về việc sắp xếp giao dịch. Đề xuất chỉ là một tập hợp có thứ tự của các giao dịch.

Autobahn đôi khi sẽ thực hiện thao tác "tipcut", tức là tổng hợp nhiều đề xuất để xác định cuối cùng thứ tự giao dịch.

• Như đã đề cập trước đây, mỗi xác thực viên đều có kênh riêng để đề xuất các lô giao dịch.
• Khi một nút nhận được một đề xuất hợp lệ, nó sẽ gửi phiếu bầu để xác nhận rằng đề xuất đã được nhận.
• Sau khi thu thập đề xuất và bỏ phiếu, sẽ hình thành một chứng minh khả dụng (PoA), đảm bảo rằng dữ liệu đã được nhận bởi ít nhất một nút trung thực trong mạng.
• Thời gian xảy ra của Tipcut được tính bằng mili giây, các đề xuất từ Autobahn cuối cùng sẽ bị "cắt".

Người đề xuất có động lực để chờ đợi việc phát hành khối và phát hành một khối đơn lẻ nếu có thể, nhưng giới hạn thời gian thực thi cho mỗi khối (tương tự như giới hạn Gas) sẽ làm thay đổi đôi chút động lực này.

Một đề xuất trên một kênh thường tương đương với một khối, điều này có nghĩa là khi xảy ra Tipcut, nhiều khối sẽ bị cắt đứt cùng một lúc.

Sau đó, người lãnh đạo của slot sẽ gửi Tipcut đến các nút khác để hoàn thành việc sắp xếp. Thực tế, các nút đang chuẩn bị Tipcut tiếp theo trong khi họ đang bỏ phiếu cho một Tipcut duy nhất.

Các nút bị bỏ lỡ trong đợt có thể lấy dữ liệu một cách không đồng bộ từ những người xác thực được liệt kê trong PoA: đó chính là lý do cần thiết cho tính khả dụng của dữ liệu.

Trong điều kiện đồng bộ, nếu người lãnh đạo đúng, Autobahn sẽ hoàn thành xác nhận đề xuất trong hai vòng giao tiếp. Nếu người lãnh đạo gặp sự cố, cơ chế này sẽ bầu ra một người lãnh đạo mới để duy trì tiến trình.

Đề xuất tip-cut tiếp theo thực sự có thể bắt đầu trong giai đoạn nộp tip-cut hiện tại, do đó giảm độ trễ, vì việc thực hiện diễn ra song song với việc tạo ra.

Trên thực tế, toàn bộ mô hình là một mô hình nhiều người đề xuất, trong đó nhiều nút có thể đồng thời đề xuất các khối của mình cho việc sắp xếp. Mỗi người xác thực đề xuất khối của riêng mình và nhận chứng minh (PoA) từ mạng rằng họ sở hữu các khối này, điều này giúp nâng cao thông lượng và hiệu quả tổng thể của mạng.

3. Thực hiện song song và các tình huống áp dụng

Như đã đề cập trước đó, quá trình thực thi khối và sự đồng thuận diễn ra song song, mặc dù bản thân khối thực sự được thực hiện theo thứ tự. Bạn có thể tự hỏi liệu điều này có tạo thành một thực thi song song thực sự hay không.

Câu trả lời vừa khẳng định vừa phủ định.

Mặc dù các khối được thực hiện theo thứ tự, nhưng các giao dịch bên trong khối thực sự có thể được thực hiện song song. Nếu các giao dịch không sửa đổi (ghi) cùng một trạng thái và kết quả của một giao dịch không ảnh hưởng đến giao dịch khác, thì chúng có thể được thực hiện song song.

Nói ngắn gọn, đường thực hiện của chúng không nên phụ thuộc vào nhau. Giga không có bộ nhớ, giao dịch sẽ ngay lập tức được nút bao gồm.

• Giga giả định rằng hầu hết các giao dịch không có mâu thuẫn và xử lý các giao dịch này đồng thời trên nhiều lõi xử lý.
• Các thay đổi của mỗi giao dịch sẽ được lưu trữ tạm thời trong một bộ đệm riêng tư và sẽ không được áp dụng ngay lập tức lên blockchain.
• Sau khi xử lý xong, hệ thống sẽ kiểm tra xem giao dịch này có xung đột với các giao dịch trước đó hay không.
• Nếu có xung đột, giao dịch sẽ được xử lý lại. Nếu không có xung đột, các thay đổi của nó sẽ được áp dụng vào blockchain và được xác nhận cuối cùng.

Cũng có thể xảy ra tình huống xung đột tần suất cao, trong trường hợp này, hệ thống sẽ chuyển sang xử lý một giao dịch một lần để đảm bảo giao dịch có thể tiến triển.

Nói một cách đơn giản, việc thực thi song song phân bổ các giao dịch cho nhiều lõi, cho phép những giao dịch không xung đột có thể chạy đồng thời.

4. Vấn đề lưu trữ và tối ưu hóa

Do khối lượng giao dịch rất lớn, dữ liệu cần phải vừa an toàn vừa dễ truy cập, vì vậy cách lưu trữ của nó nên khác một chút so với lưu trữ blockchain truyền thống. Giga lưu trữ dữ liệu theo định dạng khóa-giá trị (key-value) đơn giản, đây là một cấu trúc tương đối phẳng, giúp giảm thiểu số lần cập nhật hoặc kiểm tra cần thiết khi dữ liệu thay đổi.

Ngoài ra, Giga còn sử dụng phương pháp lưu trữ phân lớp: dữ liệu gần đây được lưu trữ trên SSD (cao tốc), trong khi dữ liệu ít sử dụng hơn thì được chuyển sang hệ thống lưu trữ chậm hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Nếu một nút gặp sự cố, nó có thể phát lại nhật ký để khôi phục trạng thái chính xác và áp dụng các bản cập nhật cho RocksDB, một cơ sở dữ liệu chuyên dụng, để sắp xếp dữ liệu.

Hệ thống lưu trữ này sử dụng một bộ tích lũy mật mã (Cryptographic Accumulator), có khả năng chứng minh tính chính xác của dữ liệu mà không cần thực hiện tính toán nặng nề. Bộ tích lũy được cập nhật theo cách theo lô, giúp các xác minh viên và nút nhẹ có thể nhanh chóng đạt được sự đồng thuận về trạng thái hiện tại của chuỗi khối.

5. Trở thành một người đề xuất đa dạng EVM L1 Blockchain có nghĩa là gì?

Cơ sở hạ tầng L1 có thể được cải tiến theo nhiều cách khác nhau, và các L1 khác nhau cũng phải đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, từ các vấn đề kinh tế như MEV đến các vấn đề kỹ thuật như quản lý trạng thái.

Trở thành chuỗi L1 đầu tiên hỗ trợ nhiều người đề xuất có thể là một thách thức, đặc biệt là đối với EVM L1, vì EVM không được thiết kế để hỗ trợ các hệ thống nhiều người đề xuất.

Tuy nhiên, Sei đang cố gắng thử nghiệm các phương pháp khác nhau để giữ lại EVM cũng như nhiều công cụ mà các nhà phát triển quen sử dụng.

Việc thực hiện giao dịch song song, đạt được sự đồng thuận trong quá trình thực hiện và nhiều người đề xuất hoạt động song song đều giúp cải thiện hiệu suất, có thể tăng thông lượng thực hiện lên khoảng 50 lần. Tuy nhiên, những cải tiến này cũng có thể đối mặt với một số rủi ro đã đề cập ở trên.

Đây là bản cập nhật quan trọng thứ hai của Sei, trước đó Sei đã chuyển đổi từ chuỗi Cosmos sang chuỗi EVM, hiện nay Sei đã ra mắt một khách hàng thực thi được tối ưu hóa cho tốc độ.

Sự phát triển tiếp theo và các hiệu ứng tiếp theo của những biện pháp tối ưu hóa này đáng được chú ý.

Các bài viết liên quan: Khám phá hiệu suất, tuân thủ và khả năng tương tác của blockchain Sei