Ethereum memperkenalkan kontrak pintar yang dapat diprogram melalui EVM.
Judul asli: "Parallel Power Unlocked"
Ditulis oleh: ROBERT MCTAGUE, Analis Investasi, Amber Labs
Disusun oleh: Yvonne
Tantangan saat ini yang dihadapi industri blockchain
Saat ini, blockchain arus utama menyediakan berbagai aplikasi, termasuk DeFi, NFT, media sosial, dan bahkan game. Namun, kualitas dan kemampuan aplikasi ini dibatasi oleh batasan mendasar: kesulitan blockchain dalam memproses banyak transaksi secara bersamaan. Eksekusi paralel sangat penting dalam aplikasi terdesentralisasi karena memungkinkan platform smart contract untuk memproses beberapa transaksi secara bersamaan, meningkatkan keseluruhan throughput dan daya tanggap jaringan. Untuk mengatasi rintangan kritis ini, perkembangan industri selama lima tahun terakhir berfokus pada peningkatan kinerja blockchain melalui paralelisasi.
Dalam laporan sebelumnya, kami mempelajari berbagai cara untuk meningkatkan skalabilitas, menampilkan desain modular, arsitektur inovatif seperti DAG, dan studi kasus seperti Aptos dan Sui. Namun, aspek yang sering diabaikan dalam ruang blockchain adalah bagaimana jaringan menangani eksekusi paralel dan bagaimana pendekatan ini dibandingkan.
Laporan penelitian ini bertujuan untuk menjelaskan blockchain layer-1 yang akan datang yang akan membantu memecahkan masalah blockchain saat ini dan membangun kerangka kerja taksonomi untuk eksekusi paralel di masa depan. Kami akan fokus pada bagaimana solusi ini memungkinkan eksekusi paralel dan membandingkan pendekatan mereka untuk mengatasi keterbatasan jaringan blockchain yang ada. Dengan memeriksa berbagai strategi dan teknik yang digunakan oleh blockchain generasi mendatang ini, kami berharap dapat memberikan wawasan berharga tentang masa depan eksekusi paralel dan perannya dalam mendorong inovasi blockchain.
##EVM
Sebagian besar platform kontrak pintar saat ini mengandalkan Ethereum Virtual Machine (EVM), tetapi memiliki kelemahan utama: tidak dapat melakukan transaksi secara bersamaan. Keterbatasan ini telah mendorong pengembangan gelombang baru solusi L1 yang menekankan eksekusi paralel sebagai cara untuk meningkatkan skalabilitas dan efisiensi.
Blockchain kontrak pintar memiliki dua komponen utama: mekanisme konsensus, yang membantu node menyetujui pemesanan dan penyertaan transaksi, dan mesin virtual, yang menjalankan kode aplikasi dan memperbarui status aplikasi dan saldo akun. Ethereum memperkenalkan kontrak pintar yang dapat diprogram melalui EVM, sistem bersama di mana setiap node menyimpan salinan semua aplikasi dan statusnya. Terlepas dari popularitasnya, blockchain yang menggunakan EVM terbatas dalam hal kecepatan pemrosesan. Misalnya, Ethereum dapat memproses sekitar 10 transaksi per detik (tps), sedangkan rantai EVM tercepat, BinanceChain, hanya dapat mencapai lebih dari 200 tps. Ketidakefisienan ini disebabkan oleh model pemrosesan berurutan dari EVM, yaitu transaksi diproses satu per satu.
Monad, L1 yang berfokus pada skalabilitas, melakukan analisis ini dengan benar dalam posting terbaru, "Sebagai referensi: Permainan kartu sederhana dengan 10.000 pengguna bergerak setiap 10 detik membutuhkan 1000tps." Menilai dari situasi saat ini, kecil kemungkinan EVM dapat mendukungnya banyak transaksi dalam satu rantai.
Untuk mengatasi tantangan ini, pengembang sedang menjajaki solusi yang mendukung eksekusi paralel. Laporan ini bertujuan untuk membuat kerangka kerja untuk mengklasifikasikan bagaimana blockchain ini mencapai paralelisasi, dengan fokus pada peningkatan eksekusi paralel. Dengan menerapkan strategi ini, ekosistem kontrak pintar dapat mengatasi keterbatasan pemrosesan berurutan dan membuka jalan untuk penerapan aplikasi terdesentralisasi yang lebih luas.
Apa itu eksekusi paralel?
Dalam blockchain, eksekusi paralel dapat dipahami melalui analogi sederhana. Bayangkan sebuah toko kelontong yang perlu menagih pelanggan untuk pembelian mereka. Jika sebuah toko hanya memiliki satu jalur pembayaran dan mesin kasir, antrean akan bergerak lambat, membuat pelanggan frustrasi dan berpotensi mendorong mereka untuk berbelanja di tempat lain. Toko tersebut menggunakan beberapa jalur pembayaran dan mesin kasir untuk mempercepat prosesnya. Ini adalah pemrosesan paralel dalam tindakan, memungkinkan toko menangani kebutuhan banyak pelanggan pada saat yang sama, bukan satu per satu.
Menerapkan analogi ini ke blockchain, beberapa jalur pembayaran mewakili jalur atau jalur yang berbeda untuk memproses transaksi. Dalam eksekusi paralel, saluran-saluran ini ada dalam satu sistem, memungkinkannya memproses banyak transaksi secara bersamaan. Pengaturan ini memungkinkan satu sistem blockchain untuk memproses volume transaksi yang lebih besar secara lebih efisien, meningkatkan kinerja secara keseluruhan.
Sekarang kita telah memahami pentingnya eksekusi paralel untuk efisiensi dan skalabilitas blockchain, mari selami mekanismenya lebih dalam.
Bagaimana cara kerja eksekusi paralel?
Eksekusi paralel dalam blockchain berarti memproses transaksi yang tidak terkait pada saat yang bersamaan. Perlakukan transaksi yang tidak terkait sebagai peristiwa independen. Misalnya, jika dua orang memperdagangkan token di bursa yang berbeda, transaksi mereka dapat diproses secara bersamaan. Namun, jika mereka berdagang di platform yang sama, transaksi mungkin perlu dilakukan dalam urutan tertentu.
Tantangan utama dalam mencapai eksekusi paralel adalah menentukan transaksi mana yang tidak berkorelasi dan mana yang independen. Ini termasuk memahami bagaimana setiap transaksi memengaruhi data blockchain. Dengan banyaknya aplikasi yang saling terhubung, menentukan transaksi mana yang bergantung satu sama lain bisa jadi rumit.
Sistem blockchain yang berbeda menggunakan metode yang berbeda untuk mengidentifikasi transaksi yang tidak terkait, biasanya dengan mengelola akses ke data blockchain. Setiap akun atau smart contract memiliki rentang data tertentu yang dapat diubah. Transaksi independen tidak berusaha mengubah data yang sama di blok yang sama, sedangkan transaksi terkait melakukannya.
Beberapa transaksi lebih cenderung dianggap tidak relevan daripada yang lain. Misalnya, transfer token sederhana antara dua orang tidak memengaruhi orang lain, jadi jelaslah bahwa jenis transaksi ini hampir selalu independen. Namun, transaksi yang melibatkan smart contract atau akun yang sama dapat mengubah datanya dan tidak dapat dijalankan secara paralel. Contohnya adalah transaksi token yang melibatkan banyak platform, di mana semua platform yang berpartisipasi harus menunggu transaksi awal selesai sebelum memproses transaksi lainnya.
Pada bagian berikut, kami akan mempelajari tiga pendekatan berbeda untuk mencapai eksekusi paralel dalam sistem blockchain: akses negara/optimis, sharding, dan eksekusi paralel berbasis komputasi. Perlu dicatat bahwa secara tradisional, hanya akses negara dan model optimis yang dianggap oleh orang lain di industri blockchain sebagai metode eksekusi yang benar-benar paralel, karena memungkinkan satu blockchain untuk memproses transaksi secara bersamaan. Namun, dengan munculnya protokol komunikasi lintas rantai yang canggih, konsep eksekusi paralel telah berkembang secara signifikan. Misalnya, sharding, meskipun tidak secara tradisional dipandang sebagai sarana eksekusi paralel, memfasilitasi pemrosesan transaksi paralel di beberapa shard, sehingga perlu dipertimbangkan. Terakhir, kita akan mengeksplorasi konsep eksekusi paralel berbasis komputasi yang relatif baru. Model inovatif ini, meskipun tidak banyak diketahui, merupakan pendekatan revolusioner untuk pemrosesan transaksi paralel dalam sistem blockchain, yang akan kami jelaskan secara rinci nanti di makalah ini. Saat kami menjelajahi pendekatan ini, kami akan mengungkap bagaimana masing-masing menawarkan keuntungan dan tantangan unik untuk teknologi blockchain yang lebih efisien dan dapat diskalakan.
Eksekusi Paralel: Akses Negara dan Model Optimis
Saat ini, sebagian besar blockchain dengan eksekusi paralel mengandalkan dua pendekatan populer: pendekatan akses negara dan model Optimis. Pendekatan akses negara adalah pendekatan strategis yang secara pre-emptive mengidentifikasi transaksi mana yang memiliki akses ke bagian mana dari status blockchain, memungkinkan blockchain untuk dengan mudah menyatakan mana yang independen. Model optimis, di sisi lain, beroperasi di bawah asumsi bahwa semua perdagangan independen dan hanya memverifikasi asumsi ini secara retrospektif dan membuat penyesuaian jika perlu. Beberapa blockchain mengeksploitasi pendekatan ini untuk memfasilitasi paralelisasi, mendemonstrasikan masing-masing pendekatan teoretis ini dalam tindakan. Ini biasanya adalah model yang dirujuk orang ketika mereka membahas blockchain paralel. Bagian ini akan menjelaskan kedua pendekatan ini dan penerapannya di bidang blockchain.
Solana: Pelopor Blockchain Paralel
Solana telah menjadi pionir dalam ruang blockchain, memelopori pendekatan unik untuk mengelola transaksi dan memperluas skalabilitas. Inovasi terobosannya adalah menentukan bagian mana dari status blockchain—catatan komprehensif dari semua akun atau aset—yang dapat diakses dengan tindakan tertentu.
Anggap saja seperti sistem pengarsipan raksasa. Setiap transaksi mengirimkan permintaan untuk mengakses file tertentu. Transaksi dapat diproses secara independen jika permintaan file unik. Namun jika mereka meminta file yang sama, transaksi tersebut menjadi saling terkait dan memerlukan koordinasi. Trik sebenarnya adalah menentukan transaksi mana yang meminta file mana.
Sebagai blockchain paralel pertama, Solana memperkenalkan sebuah solusi. Setiap transaksi harus terlebih dahulu mendeklarasikan file mana yang ingin diakses. Persyaratan ini terkandung dalam model eksekusi "SeaLevel" Solana, di mana semua fungsi beroperasi dalam kerangka kerja berbasis akun. Setiap akun hanya dapat diakses oleh transaksi yang terkait dengannya, mencegah potensi konflik.
Yang terpenting, Solana juga menggunakan prosedur tanpa kewarganegaraan yang terkandung dalam akun-akun ini. Program tanpa kewarganegaraan adalah potongan kode yang tidak mengingat data apa pun di antara eksekusi -- mereka mulai dari awal setiap kali dijalankan. Saat pemanggilan fungsi dilakukan, program ini diaktifkan untuk menjalankan tugasnya tanpa bergantung pada data sebelumnya. Konsep ini membantu menjaga independensi transaksi dan berkontribusi pada pendekatan inovatif Solana untuk meningkatkan skalabilitas blockchain.
Sui: Konsep objek
Sui baru-baru ini memulai debutnya dan menyebabkan kehebohan di ruang blockchain. Tapi apa sebenarnya yang dibawa Sui ke meja Untuk mempelajari nuansa arsitektur Sui, tim kami membuat makalah komprehensif yang membandingkannya dengan Aptos, blockchain lain yang akan kami jelajahi lebih jauh. Namun, saat ini, perhatian utama kami adalah memahami pendekatan unik Sui untuk eksekusi transaksi paralel.
Strategi paralelisasi Sui mirip dengan Solana, tetapi dengan sentuhan unik: mengganti akun dengan struktur yang disebut "objek". Transaksi sui tidak mereferensikan akun, melainkan mengubah properti objek, yang dapat berupa aset atau kontrak pintar. Jika sebuah transaksi ditunjuk sebagai independen (yaitu, jika tidak ada transaksi lain yang berinteraksi dengan objek target), itu akan melewati mekanisme konsensus sepenuhnya - sebuah fitur yang dikenal sebagai penyiaran konsensus Bizantium.
Sebagai ilustrasi, misalkan Alice memiliki NFT unik, yang direpresentasikan sebagai objek dalam konteks Sui dan "Alice" terdaftar sebagai "pemiliknya". Jika Alice mentransfer NFT ini ke Bob, transaksi tersebut diperlakukan sebagai transaksi objek terpisah, melewati proses konsensus. Namun, jika Alice memutuskan untuk melakukan operasi yang lebih kompleks, seperti membeli NFT melalui marketplace, dinamikanya berubah. Karena objek dapat dimanipulasi oleh transaksi lain, transaksi dapat ditetapkan sebagai transaksi dependen dan mungkin perlu diurutkan sebelum dieksekusi.
Bahan Bakar: Gunakan UTXO untuk menyempurnakan eksekusi
Fuel adalah pemimpin dalam ruang blockchain, dan memanfaatkan sepenuhnya model UTXO (Unspent Transaction Output). Jika Anda menganggap model UTXO sebagai transaksi tunai fisik, ini seperti membeli sesuatu seharga $7 dengan uang kertas $10 dan mendapatkan kembalian $3. Dengan menggunakan model UTXO, Fuel dapat secara efisien memproses transaksi secara paralel. Ini karena model UTXO memungkinkan identifikasi transaksi independen dengan mudah - transaksi yang tidak tumpang tindih dengan objek atau "tagihan" yang berinteraksi dengannya. Kemandirian ini berarti bahwa transaksi ini dapat diproses secara bersamaan tanpa konflik, sehingga meningkatkan throughput transaksi secara signifikan.
Bitcoin juga mengadopsi model UTXO, yang digunakan Fuel untuk membuat daftar akses yang ketat. Daftar ini bertindak sebagai pengatur, mengendalikan bagian mana dari keadaan blockchain yang dapat diakses. Strategi ini mengandalkan ide pemesanan transaksi kanonik, caranya mengatur transaksi dalam satu blok, menyederhanakan proses identifikasi ketergantungan antar transaksi.
Fuel telah menghidupkan konsep ini dengan mengembangkan mesin virtual baru, FuelVM, dan bahasa pemrograman yang inovatif, Sway. FuelVM dirancang sebagai pengganti yang ramping tetapi sepenuhnya kompatibel untuk Mesin Virtual Ethereum (EVM), yang memungkinkan pengembang untuk lebih terintegrasi langsung ke dalam ekosistem Bahan Bakar.
Selain itu, Fuel menekankan struktur blockchain modular. Pendekatan modular ini memungkinkan transaksi yang dijalankan dalam Fuel diselesaikan di jaringan mainnet Ethereum. Akibatnya, Bahan Bakar memiliki kapasitas untuk menangani sejumlah besar transaksi, yang semuanya dikonsolidasikan dan diselesaikan di Ethereum. Langkah strategis ini memungkinkan Fuel mengelola beban transaksi yang berat secara efisien.
Aptos: Jalankan dengan cara yang optimis
Dalam eksplorasi paralelisasi blockchain kami, pertama-tama kami menjelaskan bagaimana blockchain membangun ketergantungan pada inisiasi transaksi. Kami menyebutnya pendekatan akses negara, di mana kontrak pintar atau pengembang menentukan transaksi mana yang dapat mengakses bagian mana dari negara bagian. Sekarang kita beralih ke teknik lain yang disebut eksekusi optimis. Eksekusi optimis adalah strategi di mana setiap transaksi diproses seolah-olah tidak terhubung dengan transaksi lain, memungkinkan semua transaksi diproses secara bersamaan. Namun, jika ternyata beberapa transaksi terkait, transaksi tersebut dihentikan, hasilnya dihapus, dan dijalankan kembali. Ini dapat mempercepat ketika transaksi sebagian besar independen, tetapi ketika banyak yang terhubung, pemrosesan harus sering dihentikan dan disetel ulang, yang dapat memperlambat transaksi.
Aptos menggunakan pendekatan yang disebut Block Software Transactional Memory (Block-STM) untuk menerapkan eksekusi optimis. Aptos dibangun di atas bahasa Pindah Diem dan MoveVM, yang secara otomatis menemukan tautan transaksi. Tidak diperlukan transaksi untuk mengatakan bagian mana dari status blockchain (seperti lokasi memori) yang mereka sentuh.
*
Sumber: Buku Putih Block-STM
(Diagram menunjukkan bahwa jika beberapa transaksi terhubung, verifikasi akan ditangguhkan, hasilnya akan dihapus, lalu dijalankan lagi.)
Di blok-stm, transaksi pertama kali diatur dalam urutan tertentu dalam satu blok, dan kemudian dibagi di antara utas pemrosesan yang berbeda untuk eksekusi simultan. Saat transaksi ini diproses, sistem melacak lokasi memori mana yang diubah setiap transaksi. Setelah setiap putaran pemrosesan, sistem memeriksa semua hasil transaksi. Jika ditemukan bahwa transaksi menyentuh lokasi memori yang diubah oleh transaksi sebelumnya, hasil transaksi akan dihapus dan dijalankan kembali. Proses ini berlanjut hingga setiap transaksi di blok selesai diproses.
Keberhasilan Block-STM sangat bergantung pada koneksi antar transaksi. Menurut tim Aptos, menggunakan 32 core pemrosesan memberikan percepatan 8x saat transaksi sangat berkorelasi, dan percepatan 16x saat transaksi kurang berkorelasi. Namun, jika setiap transaksi dalam satu blok digabungkan, blok-stm dapat mengakibatkan sedikit pelambatan dibandingkan melakukannya satu per satu.
Monad: Pemimpin rantai EVM
Monad memelopori pendekatan baru dalam blockchain yang kompatibel dengan EVM dan merupakan blockchain pertama yang memperkenalkan arsitektur paralel pada lapisan pertama EVM. Seperti Aptos, dibutuhkan jalur eksekusi yang optimis, beroperasi dengan asumsi bahwa transaksi tidak saling berhubungan, dan menyelesaikan ketergantungan yang muncul.
Pendekatan baru ini bukannya tanpa tantangan. Membuat modifikasi besar pada teknologi blockchain adalah komitmen jangka panjang yang kompleks. Meskipun demikian, Monads tetap berkomitmen pada inovasi dan telah menjadi mercusuar bagi jaringan blockchain lainnya yang bertujuan untuk meningkatkan arsitekturnya sendiri.
Ambil Polygon dan BinanceSmartChain sebagai contoh, dua blockchain terkenal sekarang mencoba untuk meningkatkan sistem mereka, menggunakan strategi serupa. Pentingnya karya perintis monad pada implementasi optimis tidak dapat dilebih-lebihkan, karena telah memengaruhi platform besar untuk mengevaluasi ulang dan merevisi arsitektur mereka sendiri.
Misalnya, Polygon memiliki throughput yang cepat dan jutaan transaksi harian. API jaringannya telah menyediakan data yang cukup untuk menggerakkan mesin yang dapat diparalelkan, dan dengan menjelajahi Blok-STM khusus EVM, mereka telah berhasil menghindari perubahan pada API. Namun, mengingat besarnya volume transaksi pada rantai PolygonPoS, asumsi ketergantungan nol antara blok mana pun tidak realistis. Oleh karena itu, mereka mengadopsi pendekatan metadata minimal, mencatat dependensi transaksi sebagai metadata dalam blok, mengurangi redundansi dan persyaratan komputasi.
Demikian pula, BinanceSmartChain juga menjajaki peluang untuk eksekusi paralel dalam rantai EVM melalui eksekusi optimis, yang mencerminkan dampak dari pendekatan inovatif Monad pada industri secara keseluruhan.
Semangat inovatif Monad dan komitmennya untuk mendorong batasan teknologi blockchain telah menciptakan tren baru di bidang EVM. Pendekatannya untuk mengadopsi arsitektur paralel di lapisan EVM 1 tidak hanya meningkatkan efisiensi sistemnya sendiri, tetapi juga memengaruhi dan menginspirasi pemain penting lainnya di lapangan untuk mengikutinya, menandai perubahan besar di masa depan industri blockchain.
Eksekusi paralel berdasarkan sharding
Sejauh ini, kita telah membahas bagaimana berbagai blockchain memecah urutan berurutan dan mencapai paralelisasi melalui konsep seperti akun, objek, UTXO, dan model optimis. Namun, generasi berikutnya dari blockchain yang akan kita pelajari mengambil pendekatan paralelisasi yang unik. Platform ini menyerupai model sharding, daripada memiliki satu blockchain yang mampu memproses transaksi secara paralel. Blockchain dibagi menjadi beberapa bagian, masing-masing bertanggung jawab untuk memproses transaksinya sendiri.
Shardeum: Metode sharding EVM
Shardeum menghadirkan pendekatan terobosan untuk skalabilitas blockchain melalui sharding dinamis, memungkinkan skalabilitas linier. Pecahan adalah subbagian dari jaringan, dan setiap pecahan menangani sebagian dari transaksi jaringan, meningkatkan efisiensi sumber daya dan throughput. Pertimbangkan pengguna yang melakukan transaksi pada aplikasi terdesentralisasi (dapp) yang dihosting di Shardeum, yang ditetapkan ke shard tertentu berdasarkan data terkaitnya. Pecahan memproses transaksi secara bersamaan dengan pecahan lain di bawah yurisdiksinya, seperti mini-blockchain. Pengguna mendapat manfaat dari pemrosesan yang lebih cepat, mengoptimalkan pengalaman pengguna.
Fitur utama Shardeum adalah kompatibilitasnya dengan Ethereum Virtual Machine (EVM). Pengembang dapat dengan mudah memigrasikan dapp berbasis Ethereum mereka ke Shardeum, menggabungkan sharding dinamis Shardeum dan pemrosesan paralel dengan ekosistem Ethereum yang luas.
Sharding dinamis memastikan kemampuan beradaptasi jaringan terhadap permintaan yang berfluktuasi, dan meningkatkan skalabilitas dan efisiensi sistem yang tinggi. Shardeum mengotomatiskan transaksi lintas pecahan, memungkinkan eksekusi mulus dari aplikasi kompleks yang membutuhkan masukan dari banyak pengguna, meningkatkan skalabilitas.
Apa yang membuat Shardeum unik adalah kemampuannya untuk menskalakan secara linear. Skala jaringan secara linier saat node ditambahkan, yang berarti throughput transaksi meningkat secara proporsional dengan jumlah node. Penskalaan linier ini, dikombinasikan dengan fleksibilitas node dan kemampuan penskalaan otomatis, memungkinkan Shardeum untuk secara optimal menangani berbagai beban kerja dan pertumbuhan jaringan. Shardeum memberikan solusi praktis untuk kebutuhan transaksional dunia nyata dengan meningkatkan skalabilitas aplikasi yang kompleks dan memberikan solusi praktis untuk kebutuhan transaksional dunia nyata.
Linera: Protokol multi-rantai yang revolusioner
Solusi inovatif Linera untuk skalabilitas blockchain menonjol melalui protokol multi-rantai dinamisnya, yang mencakup rantai pengguna, rantai publik, dan rantai sesaat.
Diagram di atas menunjukkan tiga jenis rantai dalam sistem Linera: rantai pengguna, rantai publik, dan rantai sementara. Setiap jenis rantai memiliki peran unik yang berkontribusi pada keseluruhan fungsionalitas dan skalabilitas protokol.
Tidak seperti Shardeum, di mana Linera memelopori konsep rantai yang dikendalikan pengguna, Shardeum membagi jaringannya menjadi banyak rantai pecahan, masing-masing bertanggung jawab atas subset transaksi. Pendekatan terperinci ini memberi pengguna lebih banyak kontrol dan otonomi sambil mengoptimalkan alokasi sumber daya di seluruh jaringan.
Rantai pengguna, yang hanya dimiliki dan dikendalikan oleh pengguna, membentuk tulang punggung arsitektur Linera. Rantai ini memproses transaksi untuk pengguna akhir tertentu secara mandiri, memungkinkan eksekusi paralel dan meningkatkan throughput secara signifikan sekaligus mengurangi latensi.
Rantai publik adalah bagian penting lainnya dari desain Linera. Rantai ini adalah rumah bagi aplikasi terdesentralisasi seperti Automated Market Makers (amm). Rantai publik terbuka untuk semua peserta jaringan, menyediakan platform umum untuk aplikasi yang memerlukan interaksi terbuka dan tidak terbatas.
Linera juga memperkenalkan konsep rantai sementara, yang dirancang khusus untuk menangani operasi kompleks seperti pertukaran atom. Fitur ini memberikan keuntungan signifikan dibandingkan protokol yang perlu mencatat transaksi pada rantai utama, yang dapat menimbulkan hambatan. Di Linera, rantai sementara dibuat selama pertukaran atom, yang diproses secara independen dan paralel dengan transaksi lainnya. Setelah swap selesai, rantai sementara menghilang dan status yang diperbarui tercermin dalam rantai pengguna terkait.
Struktur protokol mendukung penskalaan horizontal, yang merupakan properti penting untuk mempertahankan kinerja sistem di bawah berbagai beban. Saat lalu lintas meningkat, validator dapat menambahkan lebih banyak mesin pekerja untuk mengelola peningkatan aktivitas dan mempertahankan throughput tinggi di bawah beban tinggi.
Tidak seperti protokol lain seperti Cosmos, di mana setiap blockchain atau "zona" dioperasikan oleh kumpulan validator yang berbeda, Linera menyatukan semua rantai dalam satu kumpulan validator. Pendekatan terpadu ini meningkatkan efisiensi dan keamanan protokol Linera, menyederhanakan interaksi lintas rantai dengan menghilangkan kerumitan validasi dengan set validator terpisah, yang dapat menyebabkan peningkatan latensi atau perbedaan. Akibatnya, transaksi diproses lebih efisien di seluruh ekosistem, secara signifikan mengurangi risiko konflik.
QuaiNetwork: Meningkatkan Paralelisme dan Interoperabilitas dengan Proof-of-Work
QuaiNetwork telah mengukir jalannya sendiri di industri blockchain dengan pendekatan uniknya terhadap skalabilitas. Dengan menerapkan arsitektur multi-rantai yang dinamis dan dapat dioperasikan, Quai memberikan solusi berbasis bukti kerja yang unik untuk masalah skalabilitas, memungkinkan paralelisasi transaksi melalui pecahan yang dieksekusi tanpa batas. Pendekatan ini membedakan Quai dari protokol seperti Linera, yang menggunakan rantai yang dikendalikan pengguna, sambil berbagi beberapa kesamaan dengan sharding dinamis Shardeum.
Versi sharding yang digunakan Quai mirip dengan metode tradisional yang digunakan untuk meningkatkan kinerja database dalam sistem terpusat. Namun, Quai berbeda dari skema sharding biasa karena memiliki arsitektur multi-rantai yang dinamis, mudah beradaptasi, dan saling terkait. Ini agak mirip dengan sharding dinamis Shardeum, di mana jaringan dibagi menjadi rantai pecahan yang memproses transaksi secara mandiri. Namun, Quai mengoordinasikan pecahan yang berbeda ini menggunakan hierarki penambangan gabungan, menciptakan interkoneksi unik yang memungkinkan operasi dilakukan secara paralel di seluruh jaringan. Tidak seperti semua implementasi sharding yang ada, yang memperkenalkan beberapa mekanisme kepercayaan baru untuk memfasilitasi interoperabilitas (transaksi lintas pecahan), jaringan Quai menggunakan penambangan gabungan untuk menghubungkan pecahan, memastikan bahwa satu-satunya mekanisme adalah penambangan. Pendekatan unik QuaiNetwork untuk interoperabilitas melalui penambangan gabungan secara signifikan meningkatkan throughput dan memberikan kemampuan untuk mengakomodasi sejumlah besar transaksi bersamaan tanpa mengorbankan desentralisasi atau kinerja.
Agar dapat mengoordinasikan shard eksekusi dalam jumlah tak terbatas, jaringan Quai memperkenalkan mekanisme konsensus baru yang disebut PoEM. PoEM didasarkan pada konsensus Proof-of-Work (PoW), tetapi tidak seperti mekanisme konsensus lainnya, PoEM adalah yang pertama menghilangkan percabangan berbasis konsensus. Saat menjalankan PoEM, semua node akan selalu memiliki preferensi yang sama untuk blok berikutnya secara berurutan, dengan set informasi yang sama. PoEM memungkinkan semua node untuk segera dan secara adil membandingkan setiap blok yang diusulkan, menghilangkan semua ketidakpastian dari konsensus. Dengan memastikan bahwa konsensus selalu instan, PoEM memberikan prasyarat yang diperlukan untuk sharding tanpa batas. Jika perlu waktu lama untuk menetapkan konsensus, ada batasan ketat untuk jumlah pecahan pelaksana yang dapat dikoordinasikan. Sebagai metode "nol waktu" pertama untuk mencapai konsensus, Puisi adalah algoritme konsensus pertama dan satu-satunya yang cocok untuk mengoordinasikan set rantai yang tumbuh tanpa batas.
Fitur menonjol dari arsitektur Quai adalah pengenalan Parallel Threads of Execution (PETs), yang disebut "wilayah" di Quai. Setiap "wilayah" atau utas paralel eksekusi memproses transaksi secara independen dan asinkron. Kemampuan setiap utas eksekusi Quai untuk memproses transaksi secara mandiri mendukung kemampuan pemrosesan paralel jaringan, yang merupakan salah satu konsep inti di balik skalabilitas Quai.
Jumlah rantai di QuaiNetwork bersifat dinamis dan dapat disesuaikan, seperti sharding dinamis Shardeum. Namun, penggunaan mekanisme konsensus PoEM oleh QuaiNetwork unik karena memungkinkan pola sharding dinamis ini dilakukan tanpa batas tanpa penurunan kinerja. QuaiNetwork menambahkan shard eksekusi melalui sharding dinamis dengan trade-off yang jelas: semakin banyak shard eksekusi ditambahkan ke jaringan, waktu yang diperlukan untuk transaksi lintas rantai untuk dirujuk oleh shard target mereka akan meningkat. Hubungan ini bersifat sub-linier — misalnya, penskalaan Quai dari 9 pecahan menjadi 16 pecahan akan meningkatkan waktu rata-rata transaksi lintas rantai untuk mencapai tujuannya dari 3300 detik menjadi 4400 detik. Menskalakan lebih jauh ke 25 pecahan meningkatkan waktu rata-rata menjadi sekitar 5.500 detik. Secara teoritis, jika Quai berkembang menjadi 100 pecahan, waktu rata-rata penyelesaian lintas rantai global adalah sekitar 11.000 detik. Algoritme sharding dinamis QuaiNetwork memantau batas gas jaringan dan kecepatan blok paman untuk memahami kapan throughput tambahan diperlukan, dan secara otomatis menyusun shard eksekusi tambahan menjadi konsensus untuk mengakomodasi permintaan throughput yang meningkat.
Selain itu, struktur anyaman Quai mendukung kontrak cerdas multirantai yang dapat disusun dan memungkinkan interaksi kontrak lintas rantai yang efisien. Setiap utas eksekusi Quai memiliki EVM, dan opcode baru diperkenalkan untuk berkomunikasi dengan EVM yang terletak di shard alternatif. Kemampuan ini memungkinkan pengembang untuk menerapkan kontrak di beberapa atau semua rantai Quai, memastikan pengoperasian aplikasi terdesentralisasi (dapps) di seluruh jaringan.
Aplikasi sharding QuaiNetwork yang inovatif, ditambah dengan interoperabilitas yang digabungkan dan utas eksekusi paralel, merupakan kemajuan besar dalam skalabilitas blockchain di bawah mekanisme konsensus berbasis kerja. Penanganan transaksi lintas rantai yang kuat dan kemampuan kontrak pintar yang canggih menjadikan Quai sebagai kontributor penting dalam bidang protokol blockchain yang dapat diskalakan.
Eksekusi paralel berbasis komputasi
Paradigma yang muncul dalam eksekusi paralel blockchain adalah model berbasis komputasi. Istilah ini diciptakan oleh tim riset kami di AmberGroup untuk mendeskripsikan metode pemrosesan tugas komputasi secara bersamaan di lingkungan bersama. Tidak seperti model akses negara dan model optimis, model berbasis komputasi tidak secara ketat bergantung pada komputasi berbasis memori berurutan. Sebaliknya, ini beroperasi berdasarkan prinsip mesin virtual yang sangat paralel. Desain ini mempromosikan eksekusi paralel yang kuat dan efisien. Bagian berikut mengeksplorasi prinsip-prinsip eksekusi paralel berbasis komputasi, aplikasi potensialnya, dan tantangan unik yang ditimbulkannya pada bidang teknologi blockchain yang lebih luas.
Kindelia: Pusat Kekuatan Eksekusi Paralel Berbasis Komputasi
Kindelia telah muncul sebagai solusi yang menjanjikan dalam model eksekusi paralel berbasis komputasi di blockchain. Dikembangkan oleh HigherOrder Corporation, ini didasarkan pada runtime unik yang disebut Higher-Order Virtual Machine (HVM), yang memungkinkan komputasi paralel yang efisien.
Inovasi Kindelia didasarkan pada model komputasi baru yang disebut "jaringan interaksi", sebuah konsep yang berbeda dari model mesin Turing yang menopang sebagian besar komputer modern. Jaringan interaksi didasarkan pada grafik simpul interaksi, setiap simpul memiliki seperangkat aturan yang ditulis ulang yang menentukan bagaimana ia berinteraksi dengan simpul lain dalam jaringan. Komputasi dicapai dengan mengurangi jaringan yang berinteraksi dan secara sistematis menghapus node dari jaringan sesuai dengan aturan penulisan ulangnya sampai keadaan akhir tercapai. Model ini memungkinkan perhitungan dilakukan secara paralel tanpa perlu jam pusat untuk mendikte proses, karena node berinteraksi secara lokal tanpa koordinasi global.
*
*Gambar Victor Taelin (CEO HigherOrderCompany) menunjukkan cara mengurangi jaringan interaksi. *
Keuntungan dari model ini sangat banyak. Karena paralelisme yang melekat, ini memfasilitasi perhitungan yang lebih cepat dan lebih efisien, sangat mengungguli model komputasi sekuensial tradisional. Selanjutnya, ini membuka bidang aplikasi di berbagai bidang ilmu komputer. Kindelia menonjol sebagai mesin virtual pertama yang benar-benar paralel dalam konteks blockchain, mencapai banyak tujuan yang dicita-citakan altL1. Namun, karena ketergantungan mereka pada arsitektur berbasis mesin Turing, para pesaing ini mungkin tidak akan pernah mencapai tingkat paralelisasi yang sama.
Desain Kindelia memerlukan lebih sedikit langkah komputasi untuk menjalankan fungsi, memaksimalkan pemanfaatan inti pemrosesan, dan memastikan operasi dilakukan dalam urutan yang benar—semua dengan upaya tambahan minimal dari pengembang. Proses eksekusi yang disederhanakan ini, ditambah dengan tingkat keamanan yang lebih tinggi, menjadikan Kindelia contoh mutakhir dari eksekusi paralel berbasis komputasi dalam teknologi blockchain.
Meskipun dasar teori Kindelia dan HVM agak maju, signifikansi praktisnya mudah dipahami: untuk meningkatkan kecepatan, efisiensi, dan keamanan komputasi blockchain. Dengan Kindelia, kami menyaksikan lompatan revolusioner dalam teknologi blockchain, menandai tonggak penting dalam pengembangan berkelanjutan bidang transformatif ini.
Kekhawatiran tentang eksekusi paralel
Saat kami mengeksplorasi potensi blockchain paralel, penting untuk mengakui bahwa meskipun mereka menawarkan skalabilitas dan keuntungan kecepatan yang besar, itu juga menghadirkan tantangan unik dan potensi kelemahan. Dua isu utama yang sering disebut adalah potensi sentralisasi yang meningkat dan tingkat konflik transaksi yang tinggi.
Blockchain paralel mendistribusikan pemrosesan transaksi di antara banyak node, sehingga meningkatkan throughput pemrosesan transaksi. Namun, distribusi ini juga dapat menyebabkan konsentrasi kekuasaan dalam beberapa node, sehingga membawa tingkat sentralisasi tertentu. Sentralisasi ini dapat merusak kepercayaan dan keamanan blockchain, membuatnya lebih rentan terhadap serangan. Selain itu, blockchain paralel meningkatkan risiko downtime jaringan. Misalnya, jaringan Solana mengalami gangguan pada September 2021 karena permintaan transaksi yang berlebihan. Insiden tersebut menyoroti potensi risiko yang terkait dengan penskalaan jaringan blockchain dan menggarisbawahi perlunya solusi yang dapat menangani volume transaksi tinggi tanpa mengorbankan stabilitas.
Tingkat konflik transaksi adalah masalah penting lainnya. Rasio ini mengacu pada persentase transaksi yang tidak dapat dilakukan secara bersamaan karena konflik. Tingkat konflik yang tinggi dapat menyebabkan sejumlah besar pengerjaan ulang transaksi di blockchain paralel. Menurut laporan Flashbots, tingkat konflik transaksi Ethereum pada tahun 2017 adalah sekitar 35%. Dengan aplikasi besar seperti OpenSea dan Uniswap yang mendominasi jaringan Ethereum, tingkat konflik kemungkinan akan semakin tinggi.
Dalam kasus eksekusi optimis, jumlah pengulangan transaksi dapat sangat mengganggu jalur pipa jika tingkat konflik melebihi 30%. Setiap pengulangan memperlambat pemrosesan transaksi dan mengurangi manfaat paralelisasi. Oleh karena itu, mengelola tingkat konflik transaksi sangat penting untuk memastikan efisiensi blockchain paralel.
Kesimpulannya
Perubahan signifikan sedang berlangsung di ruang blockchain karena mencoba untuk mengatasi masalah skalabilitas dan efisiensi yang melekat dalam desainnya. Kami telah menjelajahi berbagai pendekatan untuk mencapai eksekusi paralel, masing-masing dengan keunggulan dan tantangan uniknya sendiri. Model akses berbasis negara menandai langkah pertama dalam mengatasi sifat berurutan dari blockchain. Eksekusi yang optimis, meskipun menjanjikan, juga menimbulkan risiko konflik dan membutuhkan strategi penyelesaian konflik yang efektif. Sharding membawa kita selangkah lebih maju dengan membagi jaringan menjadi bagian yang lebih kecil dan dapat dikelola, masing-masing mampu memproses transaksi secara mandiri. Terakhir, eksekusi paralel berbasis komputasi menggunakan ilmu komputer mutakhir untuk memaksimalkan performa node dan keamanan aplikasi. Terlepas dari tantangan dan potensi masalah, model ini menunjukkan potensi untuk meningkatkan kinerja teknologi blockchain secara signifikan. Karena teknologi ini terus berkembang dan matang, kita berada di puncak era baru teknologi blockchain.
Lihat Asli
Konten ini hanya untuk referensi, bukan ajakan atau tawaran. Tidak ada nasihat investasi, pajak, atau hukum yang diberikan. Lihat Penafian untuk pengungkapan risiko lebih lanjut.
Interpretasi mendalam tentang eksekusi paralel: potensi, tantangan, dan masa depan
Judul asli: "Parallel Power Unlocked"
Ditulis oleh: ROBERT MCTAGUE, Analis Investasi, Amber Labs
Disusun oleh: Yvonne
Tantangan saat ini yang dihadapi industri blockchain
Saat ini, blockchain arus utama menyediakan berbagai aplikasi, termasuk DeFi, NFT, media sosial, dan bahkan game. Namun, kualitas dan kemampuan aplikasi ini dibatasi oleh batasan mendasar: kesulitan blockchain dalam memproses banyak transaksi secara bersamaan. Eksekusi paralel sangat penting dalam aplikasi terdesentralisasi karena memungkinkan platform smart contract untuk memproses beberapa transaksi secara bersamaan, meningkatkan keseluruhan throughput dan daya tanggap jaringan. Untuk mengatasi rintangan kritis ini, perkembangan industri selama lima tahun terakhir berfokus pada peningkatan kinerja blockchain melalui paralelisasi.
Dalam laporan sebelumnya, kami mempelajari berbagai cara untuk meningkatkan skalabilitas, menampilkan desain modular, arsitektur inovatif seperti DAG, dan studi kasus seperti Aptos dan Sui. Namun, aspek yang sering diabaikan dalam ruang blockchain adalah bagaimana jaringan menangani eksekusi paralel dan bagaimana pendekatan ini dibandingkan.
Laporan penelitian ini bertujuan untuk menjelaskan blockchain layer-1 yang akan datang yang akan membantu memecahkan masalah blockchain saat ini dan membangun kerangka kerja taksonomi untuk eksekusi paralel di masa depan. Kami akan fokus pada bagaimana solusi ini memungkinkan eksekusi paralel dan membandingkan pendekatan mereka untuk mengatasi keterbatasan jaringan blockchain yang ada. Dengan memeriksa berbagai strategi dan teknik yang digunakan oleh blockchain generasi mendatang ini, kami berharap dapat memberikan wawasan berharga tentang masa depan eksekusi paralel dan perannya dalam mendorong inovasi blockchain.
##EVM
Sebagian besar platform kontrak pintar saat ini mengandalkan Ethereum Virtual Machine (EVM), tetapi memiliki kelemahan utama: tidak dapat melakukan transaksi secara bersamaan. Keterbatasan ini telah mendorong pengembangan gelombang baru solusi L1 yang menekankan eksekusi paralel sebagai cara untuk meningkatkan skalabilitas dan efisiensi.
Blockchain kontrak pintar memiliki dua komponen utama: mekanisme konsensus, yang membantu node menyetujui pemesanan dan penyertaan transaksi, dan mesin virtual, yang menjalankan kode aplikasi dan memperbarui status aplikasi dan saldo akun. Ethereum memperkenalkan kontrak pintar yang dapat diprogram melalui EVM, sistem bersama di mana setiap node menyimpan salinan semua aplikasi dan statusnya. Terlepas dari popularitasnya, blockchain yang menggunakan EVM terbatas dalam hal kecepatan pemrosesan. Misalnya, Ethereum dapat memproses sekitar 10 transaksi per detik (tps), sedangkan rantai EVM tercepat, BinanceChain, hanya dapat mencapai lebih dari 200 tps. Ketidakefisienan ini disebabkan oleh model pemrosesan berurutan dari EVM, yaitu transaksi diproses satu per satu.
Monad, L1 yang berfokus pada skalabilitas, melakukan analisis ini dengan benar dalam posting terbaru, "Sebagai referensi: Permainan kartu sederhana dengan 10.000 pengguna bergerak setiap 10 detik membutuhkan 1000tps." Menilai dari situasi saat ini, kecil kemungkinan EVM dapat mendukungnya banyak transaksi dalam satu rantai.
Untuk mengatasi tantangan ini, pengembang sedang menjajaki solusi yang mendukung eksekusi paralel. Laporan ini bertujuan untuk membuat kerangka kerja untuk mengklasifikasikan bagaimana blockchain ini mencapai paralelisasi, dengan fokus pada peningkatan eksekusi paralel. Dengan menerapkan strategi ini, ekosistem kontrak pintar dapat mengatasi keterbatasan pemrosesan berurutan dan membuka jalan untuk penerapan aplikasi terdesentralisasi yang lebih luas.
Apa itu eksekusi paralel?
Dalam blockchain, eksekusi paralel dapat dipahami melalui analogi sederhana. Bayangkan sebuah toko kelontong yang perlu menagih pelanggan untuk pembelian mereka. Jika sebuah toko hanya memiliki satu jalur pembayaran dan mesin kasir, antrean akan bergerak lambat, membuat pelanggan frustrasi dan berpotensi mendorong mereka untuk berbelanja di tempat lain. Toko tersebut menggunakan beberapa jalur pembayaran dan mesin kasir untuk mempercepat prosesnya. Ini adalah pemrosesan paralel dalam tindakan, memungkinkan toko menangani kebutuhan banyak pelanggan pada saat yang sama, bukan satu per satu.
Menerapkan analogi ini ke blockchain, beberapa jalur pembayaran mewakili jalur atau jalur yang berbeda untuk memproses transaksi. Dalam eksekusi paralel, saluran-saluran ini ada dalam satu sistem, memungkinkannya memproses banyak transaksi secara bersamaan. Pengaturan ini memungkinkan satu sistem blockchain untuk memproses volume transaksi yang lebih besar secara lebih efisien, meningkatkan kinerja secara keseluruhan.
Sekarang kita telah memahami pentingnya eksekusi paralel untuk efisiensi dan skalabilitas blockchain, mari selami mekanismenya lebih dalam.
Bagaimana cara kerja eksekusi paralel?
Eksekusi paralel dalam blockchain berarti memproses transaksi yang tidak terkait pada saat yang bersamaan. Perlakukan transaksi yang tidak terkait sebagai peristiwa independen. Misalnya, jika dua orang memperdagangkan token di bursa yang berbeda, transaksi mereka dapat diproses secara bersamaan. Namun, jika mereka berdagang di platform yang sama, transaksi mungkin perlu dilakukan dalam urutan tertentu.
Tantangan utama dalam mencapai eksekusi paralel adalah menentukan transaksi mana yang tidak berkorelasi dan mana yang independen. Ini termasuk memahami bagaimana setiap transaksi memengaruhi data blockchain. Dengan banyaknya aplikasi yang saling terhubung, menentukan transaksi mana yang bergantung satu sama lain bisa jadi rumit.
Sistem blockchain yang berbeda menggunakan metode yang berbeda untuk mengidentifikasi transaksi yang tidak terkait, biasanya dengan mengelola akses ke data blockchain. Setiap akun atau smart contract memiliki rentang data tertentu yang dapat diubah. Transaksi independen tidak berusaha mengubah data yang sama di blok yang sama, sedangkan transaksi terkait melakukannya.
Beberapa transaksi lebih cenderung dianggap tidak relevan daripada yang lain. Misalnya, transfer token sederhana antara dua orang tidak memengaruhi orang lain, jadi jelaslah bahwa jenis transaksi ini hampir selalu independen. Namun, transaksi yang melibatkan smart contract atau akun yang sama dapat mengubah datanya dan tidak dapat dijalankan secara paralel. Contohnya adalah transaksi token yang melibatkan banyak platform, di mana semua platform yang berpartisipasi harus menunggu transaksi awal selesai sebelum memproses transaksi lainnya.
Pada bagian berikut, kami akan mempelajari tiga pendekatan berbeda untuk mencapai eksekusi paralel dalam sistem blockchain: akses negara/optimis, sharding, dan eksekusi paralel berbasis komputasi. Perlu dicatat bahwa secara tradisional, hanya akses negara dan model optimis yang dianggap oleh orang lain di industri blockchain sebagai metode eksekusi yang benar-benar paralel, karena memungkinkan satu blockchain untuk memproses transaksi secara bersamaan. Namun, dengan munculnya protokol komunikasi lintas rantai yang canggih, konsep eksekusi paralel telah berkembang secara signifikan. Misalnya, sharding, meskipun tidak secara tradisional dipandang sebagai sarana eksekusi paralel, memfasilitasi pemrosesan transaksi paralel di beberapa shard, sehingga perlu dipertimbangkan. Terakhir, kita akan mengeksplorasi konsep eksekusi paralel berbasis komputasi yang relatif baru. Model inovatif ini, meskipun tidak banyak diketahui, merupakan pendekatan revolusioner untuk pemrosesan transaksi paralel dalam sistem blockchain, yang akan kami jelaskan secara rinci nanti di makalah ini. Saat kami menjelajahi pendekatan ini, kami akan mengungkap bagaimana masing-masing menawarkan keuntungan dan tantangan unik untuk teknologi blockchain yang lebih efisien dan dapat diskalakan.
Eksekusi Paralel: Akses Negara dan Model Optimis
Saat ini, sebagian besar blockchain dengan eksekusi paralel mengandalkan dua pendekatan populer: pendekatan akses negara dan model Optimis. Pendekatan akses negara adalah pendekatan strategis yang secara pre-emptive mengidentifikasi transaksi mana yang memiliki akses ke bagian mana dari status blockchain, memungkinkan blockchain untuk dengan mudah menyatakan mana yang independen. Model optimis, di sisi lain, beroperasi di bawah asumsi bahwa semua perdagangan independen dan hanya memverifikasi asumsi ini secara retrospektif dan membuat penyesuaian jika perlu. Beberapa blockchain mengeksploitasi pendekatan ini untuk memfasilitasi paralelisasi, mendemonstrasikan masing-masing pendekatan teoretis ini dalam tindakan. Ini biasanya adalah model yang dirujuk orang ketika mereka membahas blockchain paralel. Bagian ini akan menjelaskan kedua pendekatan ini dan penerapannya di bidang blockchain.
Solana: Pelopor Blockchain Paralel
Solana telah menjadi pionir dalam ruang blockchain, memelopori pendekatan unik untuk mengelola transaksi dan memperluas skalabilitas. Inovasi terobosannya adalah menentukan bagian mana dari status blockchain—catatan komprehensif dari semua akun atau aset—yang dapat diakses dengan tindakan tertentu.
Anggap saja seperti sistem pengarsipan raksasa. Setiap transaksi mengirimkan permintaan untuk mengakses file tertentu. Transaksi dapat diproses secara independen jika permintaan file unik. Namun jika mereka meminta file yang sama, transaksi tersebut menjadi saling terkait dan memerlukan koordinasi. Trik sebenarnya adalah menentukan transaksi mana yang meminta file mana.
Sebagai blockchain paralel pertama, Solana memperkenalkan sebuah solusi. Setiap transaksi harus terlebih dahulu mendeklarasikan file mana yang ingin diakses. Persyaratan ini terkandung dalam model eksekusi "SeaLevel" Solana, di mana semua fungsi beroperasi dalam kerangka kerja berbasis akun. Setiap akun hanya dapat diakses oleh transaksi yang terkait dengannya, mencegah potensi konflik.
Yang terpenting, Solana juga menggunakan prosedur tanpa kewarganegaraan yang terkandung dalam akun-akun ini. Program tanpa kewarganegaraan adalah potongan kode yang tidak mengingat data apa pun di antara eksekusi -- mereka mulai dari awal setiap kali dijalankan. Saat pemanggilan fungsi dilakukan, program ini diaktifkan untuk menjalankan tugasnya tanpa bergantung pada data sebelumnya. Konsep ini membantu menjaga independensi transaksi dan berkontribusi pada pendekatan inovatif Solana untuk meningkatkan skalabilitas blockchain.
Sui: Konsep objek
Sui baru-baru ini memulai debutnya dan menyebabkan kehebohan di ruang blockchain. Tapi apa sebenarnya yang dibawa Sui ke meja Untuk mempelajari nuansa arsitektur Sui, tim kami membuat makalah komprehensif yang membandingkannya dengan Aptos, blockchain lain yang akan kami jelajahi lebih jauh. Namun, saat ini, perhatian utama kami adalah memahami pendekatan unik Sui untuk eksekusi transaksi paralel.
Strategi paralelisasi Sui mirip dengan Solana, tetapi dengan sentuhan unik: mengganti akun dengan struktur yang disebut "objek". Transaksi sui tidak mereferensikan akun, melainkan mengubah properti objek, yang dapat berupa aset atau kontrak pintar. Jika sebuah transaksi ditunjuk sebagai independen (yaitu, jika tidak ada transaksi lain yang berinteraksi dengan objek target), itu akan melewati mekanisme konsensus sepenuhnya - sebuah fitur yang dikenal sebagai penyiaran konsensus Bizantium.
Sebagai ilustrasi, misalkan Alice memiliki NFT unik, yang direpresentasikan sebagai objek dalam konteks Sui dan "Alice" terdaftar sebagai "pemiliknya". Jika Alice mentransfer NFT ini ke Bob, transaksi tersebut diperlakukan sebagai transaksi objek terpisah, melewati proses konsensus. Namun, jika Alice memutuskan untuk melakukan operasi yang lebih kompleks, seperti membeli NFT melalui marketplace, dinamikanya berubah. Karena objek dapat dimanipulasi oleh transaksi lain, transaksi dapat ditetapkan sebagai transaksi dependen dan mungkin perlu diurutkan sebelum dieksekusi.
Bahan Bakar: Gunakan UTXO untuk menyempurnakan eksekusi
Fuel adalah pemimpin dalam ruang blockchain, dan memanfaatkan sepenuhnya model UTXO (Unspent Transaction Output). Jika Anda menganggap model UTXO sebagai transaksi tunai fisik, ini seperti membeli sesuatu seharga $7 dengan uang kertas $10 dan mendapatkan kembalian $3. Dengan menggunakan model UTXO, Fuel dapat secara efisien memproses transaksi secara paralel. Ini karena model UTXO memungkinkan identifikasi transaksi independen dengan mudah - transaksi yang tidak tumpang tindih dengan objek atau "tagihan" yang berinteraksi dengannya. Kemandirian ini berarti bahwa transaksi ini dapat diproses secara bersamaan tanpa konflik, sehingga meningkatkan throughput transaksi secara signifikan.
Bitcoin juga mengadopsi model UTXO, yang digunakan Fuel untuk membuat daftar akses yang ketat. Daftar ini bertindak sebagai pengatur, mengendalikan bagian mana dari keadaan blockchain yang dapat diakses. Strategi ini mengandalkan ide pemesanan transaksi kanonik, caranya mengatur transaksi dalam satu blok, menyederhanakan proses identifikasi ketergantungan antar transaksi.
Fuel telah menghidupkan konsep ini dengan mengembangkan mesin virtual baru, FuelVM, dan bahasa pemrograman yang inovatif, Sway. FuelVM dirancang sebagai pengganti yang ramping tetapi sepenuhnya kompatibel untuk Mesin Virtual Ethereum (EVM), yang memungkinkan pengembang untuk lebih terintegrasi langsung ke dalam ekosistem Bahan Bakar.
Selain itu, Fuel menekankan struktur blockchain modular. Pendekatan modular ini memungkinkan transaksi yang dijalankan dalam Fuel diselesaikan di jaringan mainnet Ethereum. Akibatnya, Bahan Bakar memiliki kapasitas untuk menangani sejumlah besar transaksi, yang semuanya dikonsolidasikan dan diselesaikan di Ethereum. Langkah strategis ini memungkinkan Fuel mengelola beban transaksi yang berat secara efisien.
Aptos: Jalankan dengan cara yang optimis
Dalam eksplorasi paralelisasi blockchain kami, pertama-tama kami menjelaskan bagaimana blockchain membangun ketergantungan pada inisiasi transaksi. Kami menyebutnya pendekatan akses negara, di mana kontrak pintar atau pengembang menentukan transaksi mana yang dapat mengakses bagian mana dari negara bagian. Sekarang kita beralih ke teknik lain yang disebut eksekusi optimis. Eksekusi optimis adalah strategi di mana setiap transaksi diproses seolah-olah tidak terhubung dengan transaksi lain, memungkinkan semua transaksi diproses secara bersamaan. Namun, jika ternyata beberapa transaksi terkait, transaksi tersebut dihentikan, hasilnya dihapus, dan dijalankan kembali. Ini dapat mempercepat ketika transaksi sebagian besar independen, tetapi ketika banyak yang terhubung, pemrosesan harus sering dihentikan dan disetel ulang, yang dapat memperlambat transaksi.
Aptos menggunakan pendekatan yang disebut Block Software Transactional Memory (Block-STM) untuk menerapkan eksekusi optimis. Aptos dibangun di atas bahasa Pindah Diem dan MoveVM, yang secara otomatis menemukan tautan transaksi. Tidak diperlukan transaksi untuk mengatakan bagian mana dari status blockchain (seperti lokasi memori) yang mereka sentuh.
Sumber: Buku Putih Block-STM
(Diagram menunjukkan bahwa jika beberapa transaksi terhubung, verifikasi akan ditangguhkan, hasilnya akan dihapus, lalu dijalankan lagi.)
Di blok-stm, transaksi pertama kali diatur dalam urutan tertentu dalam satu blok, dan kemudian dibagi di antara utas pemrosesan yang berbeda untuk eksekusi simultan. Saat transaksi ini diproses, sistem melacak lokasi memori mana yang diubah setiap transaksi. Setelah setiap putaran pemrosesan, sistem memeriksa semua hasil transaksi. Jika ditemukan bahwa transaksi menyentuh lokasi memori yang diubah oleh transaksi sebelumnya, hasil transaksi akan dihapus dan dijalankan kembali. Proses ini berlanjut hingga setiap transaksi di blok selesai diproses.
Keberhasilan Block-STM sangat bergantung pada koneksi antar transaksi. Menurut tim Aptos, menggunakan 32 core pemrosesan memberikan percepatan 8x saat transaksi sangat berkorelasi, dan percepatan 16x saat transaksi kurang berkorelasi. Namun, jika setiap transaksi dalam satu blok digabungkan, blok-stm dapat mengakibatkan sedikit pelambatan dibandingkan melakukannya satu per satu.
Monad: Pemimpin rantai EVM
Monad memelopori pendekatan baru dalam blockchain yang kompatibel dengan EVM dan merupakan blockchain pertama yang memperkenalkan arsitektur paralel pada lapisan pertama EVM. Seperti Aptos, dibutuhkan jalur eksekusi yang optimis, beroperasi dengan asumsi bahwa transaksi tidak saling berhubungan, dan menyelesaikan ketergantungan yang muncul.
Pendekatan baru ini bukannya tanpa tantangan. Membuat modifikasi besar pada teknologi blockchain adalah komitmen jangka panjang yang kompleks. Meskipun demikian, Monads tetap berkomitmen pada inovasi dan telah menjadi mercusuar bagi jaringan blockchain lainnya yang bertujuan untuk meningkatkan arsitekturnya sendiri.
Ambil Polygon dan BinanceSmartChain sebagai contoh, dua blockchain terkenal sekarang mencoba untuk meningkatkan sistem mereka, menggunakan strategi serupa. Pentingnya karya perintis monad pada implementasi optimis tidak dapat dilebih-lebihkan, karena telah memengaruhi platform besar untuk mengevaluasi ulang dan merevisi arsitektur mereka sendiri.
Misalnya, Polygon memiliki throughput yang cepat dan jutaan transaksi harian. API jaringannya telah menyediakan data yang cukup untuk menggerakkan mesin yang dapat diparalelkan, dan dengan menjelajahi Blok-STM khusus EVM, mereka telah berhasil menghindari perubahan pada API. Namun, mengingat besarnya volume transaksi pada rantai PolygonPoS, asumsi ketergantungan nol antara blok mana pun tidak realistis. Oleh karena itu, mereka mengadopsi pendekatan metadata minimal, mencatat dependensi transaksi sebagai metadata dalam blok, mengurangi redundansi dan persyaratan komputasi.
Demikian pula, BinanceSmartChain juga menjajaki peluang untuk eksekusi paralel dalam rantai EVM melalui eksekusi optimis, yang mencerminkan dampak dari pendekatan inovatif Monad pada industri secara keseluruhan.
Semangat inovatif Monad dan komitmennya untuk mendorong batasan teknologi blockchain telah menciptakan tren baru di bidang EVM. Pendekatannya untuk mengadopsi arsitektur paralel di lapisan EVM 1 tidak hanya meningkatkan efisiensi sistemnya sendiri, tetapi juga memengaruhi dan menginspirasi pemain penting lainnya di lapangan untuk mengikutinya, menandai perubahan besar di masa depan industri blockchain.
Eksekusi paralel berdasarkan sharding
Sejauh ini, kita telah membahas bagaimana berbagai blockchain memecah urutan berurutan dan mencapai paralelisasi melalui konsep seperti akun, objek, UTXO, dan model optimis. Namun, generasi berikutnya dari blockchain yang akan kita pelajari mengambil pendekatan paralelisasi yang unik. Platform ini menyerupai model sharding, daripada memiliki satu blockchain yang mampu memproses transaksi secara paralel. Blockchain dibagi menjadi beberapa bagian, masing-masing bertanggung jawab untuk memproses transaksinya sendiri.
Shardeum: Metode sharding EVM
Shardeum menghadirkan pendekatan terobosan untuk skalabilitas blockchain melalui sharding dinamis, memungkinkan skalabilitas linier. Pecahan adalah subbagian dari jaringan, dan setiap pecahan menangani sebagian dari transaksi jaringan, meningkatkan efisiensi sumber daya dan throughput. Pertimbangkan pengguna yang melakukan transaksi pada aplikasi terdesentralisasi (dapp) yang dihosting di Shardeum, yang ditetapkan ke shard tertentu berdasarkan data terkaitnya. Pecahan memproses transaksi secara bersamaan dengan pecahan lain di bawah yurisdiksinya, seperti mini-blockchain. Pengguna mendapat manfaat dari pemrosesan yang lebih cepat, mengoptimalkan pengalaman pengguna.
Fitur utama Shardeum adalah kompatibilitasnya dengan Ethereum Virtual Machine (EVM). Pengembang dapat dengan mudah memigrasikan dapp berbasis Ethereum mereka ke Shardeum, menggabungkan sharding dinamis Shardeum dan pemrosesan paralel dengan ekosistem Ethereum yang luas.
Sharding dinamis memastikan kemampuan beradaptasi jaringan terhadap permintaan yang berfluktuasi, dan meningkatkan skalabilitas dan efisiensi sistem yang tinggi. Shardeum mengotomatiskan transaksi lintas pecahan, memungkinkan eksekusi mulus dari aplikasi kompleks yang membutuhkan masukan dari banyak pengguna, meningkatkan skalabilitas.
Apa yang membuat Shardeum unik adalah kemampuannya untuk menskalakan secara linear. Skala jaringan secara linier saat node ditambahkan, yang berarti throughput transaksi meningkat secara proporsional dengan jumlah node. Penskalaan linier ini, dikombinasikan dengan fleksibilitas node dan kemampuan penskalaan otomatis, memungkinkan Shardeum untuk secara optimal menangani berbagai beban kerja dan pertumbuhan jaringan. Shardeum memberikan solusi praktis untuk kebutuhan transaksional dunia nyata dengan meningkatkan skalabilitas aplikasi yang kompleks dan memberikan solusi praktis untuk kebutuhan transaksional dunia nyata.
Linera: Protokol multi-rantai yang revolusioner
Solusi inovatif Linera untuk skalabilitas blockchain menonjol melalui protokol multi-rantai dinamisnya, yang mencakup rantai pengguna, rantai publik, dan rantai sesaat.
Diagram di atas menunjukkan tiga jenis rantai dalam sistem Linera: rantai pengguna, rantai publik, dan rantai sementara. Setiap jenis rantai memiliki peran unik yang berkontribusi pada keseluruhan fungsionalitas dan skalabilitas protokol.
Tidak seperti Shardeum, di mana Linera memelopori konsep rantai yang dikendalikan pengguna, Shardeum membagi jaringannya menjadi banyak rantai pecahan, masing-masing bertanggung jawab atas subset transaksi. Pendekatan terperinci ini memberi pengguna lebih banyak kontrol dan otonomi sambil mengoptimalkan alokasi sumber daya di seluruh jaringan.
Rantai pengguna, yang hanya dimiliki dan dikendalikan oleh pengguna, membentuk tulang punggung arsitektur Linera. Rantai ini memproses transaksi untuk pengguna akhir tertentu secara mandiri, memungkinkan eksekusi paralel dan meningkatkan throughput secara signifikan sekaligus mengurangi latensi.
Rantai publik adalah bagian penting lainnya dari desain Linera. Rantai ini adalah rumah bagi aplikasi terdesentralisasi seperti Automated Market Makers (amm). Rantai publik terbuka untuk semua peserta jaringan, menyediakan platform umum untuk aplikasi yang memerlukan interaksi terbuka dan tidak terbatas.
Linera juga memperkenalkan konsep rantai sementara, yang dirancang khusus untuk menangani operasi kompleks seperti pertukaran atom. Fitur ini memberikan keuntungan signifikan dibandingkan protokol yang perlu mencatat transaksi pada rantai utama, yang dapat menimbulkan hambatan. Di Linera, rantai sementara dibuat selama pertukaran atom, yang diproses secara independen dan paralel dengan transaksi lainnya. Setelah swap selesai, rantai sementara menghilang dan status yang diperbarui tercermin dalam rantai pengguna terkait.
Struktur protokol mendukung penskalaan horizontal, yang merupakan properti penting untuk mempertahankan kinerja sistem di bawah berbagai beban. Saat lalu lintas meningkat, validator dapat menambahkan lebih banyak mesin pekerja untuk mengelola peningkatan aktivitas dan mempertahankan throughput tinggi di bawah beban tinggi.
Tidak seperti protokol lain seperti Cosmos, di mana setiap blockchain atau "zona" dioperasikan oleh kumpulan validator yang berbeda, Linera menyatukan semua rantai dalam satu kumpulan validator. Pendekatan terpadu ini meningkatkan efisiensi dan keamanan protokol Linera, menyederhanakan interaksi lintas rantai dengan menghilangkan kerumitan validasi dengan set validator terpisah, yang dapat menyebabkan peningkatan latensi atau perbedaan. Akibatnya, transaksi diproses lebih efisien di seluruh ekosistem, secara signifikan mengurangi risiko konflik.
QuaiNetwork: Meningkatkan Paralelisme dan Interoperabilitas dengan Proof-of-Work
QuaiNetwork telah mengukir jalannya sendiri di industri blockchain dengan pendekatan uniknya terhadap skalabilitas. Dengan menerapkan arsitektur multi-rantai yang dinamis dan dapat dioperasikan, Quai memberikan solusi berbasis bukti kerja yang unik untuk masalah skalabilitas, memungkinkan paralelisasi transaksi melalui pecahan yang dieksekusi tanpa batas. Pendekatan ini membedakan Quai dari protokol seperti Linera, yang menggunakan rantai yang dikendalikan pengguna, sambil berbagi beberapa kesamaan dengan sharding dinamis Shardeum.
Versi sharding yang digunakan Quai mirip dengan metode tradisional yang digunakan untuk meningkatkan kinerja database dalam sistem terpusat. Namun, Quai berbeda dari skema sharding biasa karena memiliki arsitektur multi-rantai yang dinamis, mudah beradaptasi, dan saling terkait. Ini agak mirip dengan sharding dinamis Shardeum, di mana jaringan dibagi menjadi rantai pecahan yang memproses transaksi secara mandiri. Namun, Quai mengoordinasikan pecahan yang berbeda ini menggunakan hierarki penambangan gabungan, menciptakan interkoneksi unik yang memungkinkan operasi dilakukan secara paralel di seluruh jaringan. Tidak seperti semua implementasi sharding yang ada, yang memperkenalkan beberapa mekanisme kepercayaan baru untuk memfasilitasi interoperabilitas (transaksi lintas pecahan), jaringan Quai menggunakan penambangan gabungan untuk menghubungkan pecahan, memastikan bahwa satu-satunya mekanisme adalah penambangan. Pendekatan unik QuaiNetwork untuk interoperabilitas melalui penambangan gabungan secara signifikan meningkatkan throughput dan memberikan kemampuan untuk mengakomodasi sejumlah besar transaksi bersamaan tanpa mengorbankan desentralisasi atau kinerja.
Agar dapat mengoordinasikan shard eksekusi dalam jumlah tak terbatas, jaringan Quai memperkenalkan mekanisme konsensus baru yang disebut PoEM. PoEM didasarkan pada konsensus Proof-of-Work (PoW), tetapi tidak seperti mekanisme konsensus lainnya, PoEM adalah yang pertama menghilangkan percabangan berbasis konsensus. Saat menjalankan PoEM, semua node akan selalu memiliki preferensi yang sama untuk blok berikutnya secara berurutan, dengan set informasi yang sama. PoEM memungkinkan semua node untuk segera dan secara adil membandingkan setiap blok yang diusulkan, menghilangkan semua ketidakpastian dari konsensus. Dengan memastikan bahwa konsensus selalu instan, PoEM memberikan prasyarat yang diperlukan untuk sharding tanpa batas. Jika perlu waktu lama untuk menetapkan konsensus, ada batasan ketat untuk jumlah pecahan pelaksana yang dapat dikoordinasikan. Sebagai metode "nol waktu" pertama untuk mencapai konsensus, Puisi adalah algoritme konsensus pertama dan satu-satunya yang cocok untuk mengoordinasikan set rantai yang tumbuh tanpa batas.
Fitur menonjol dari arsitektur Quai adalah pengenalan Parallel Threads of Execution (PETs), yang disebut "wilayah" di Quai. Setiap "wilayah" atau utas paralel eksekusi memproses transaksi secara independen dan asinkron. Kemampuan setiap utas eksekusi Quai untuk memproses transaksi secara mandiri mendukung kemampuan pemrosesan paralel jaringan, yang merupakan salah satu konsep inti di balik skalabilitas Quai.
Jumlah rantai di QuaiNetwork bersifat dinamis dan dapat disesuaikan, seperti sharding dinamis Shardeum. Namun, penggunaan mekanisme konsensus PoEM oleh QuaiNetwork unik karena memungkinkan pola sharding dinamis ini dilakukan tanpa batas tanpa penurunan kinerja. QuaiNetwork menambahkan shard eksekusi melalui sharding dinamis dengan trade-off yang jelas: semakin banyak shard eksekusi ditambahkan ke jaringan, waktu yang diperlukan untuk transaksi lintas rantai untuk dirujuk oleh shard target mereka akan meningkat. Hubungan ini bersifat sub-linier — misalnya, penskalaan Quai dari 9 pecahan menjadi 16 pecahan akan meningkatkan waktu rata-rata transaksi lintas rantai untuk mencapai tujuannya dari 3300 detik menjadi 4400 detik. Menskalakan lebih jauh ke 25 pecahan meningkatkan waktu rata-rata menjadi sekitar 5.500 detik. Secara teoritis, jika Quai berkembang menjadi 100 pecahan, waktu rata-rata penyelesaian lintas rantai global adalah sekitar 11.000 detik. Algoritme sharding dinamis QuaiNetwork memantau batas gas jaringan dan kecepatan blok paman untuk memahami kapan throughput tambahan diperlukan, dan secara otomatis menyusun shard eksekusi tambahan menjadi konsensus untuk mengakomodasi permintaan throughput yang meningkat.
Selain itu, struktur anyaman Quai mendukung kontrak cerdas multirantai yang dapat disusun dan memungkinkan interaksi kontrak lintas rantai yang efisien. Setiap utas eksekusi Quai memiliki EVM, dan opcode baru diperkenalkan untuk berkomunikasi dengan EVM yang terletak di shard alternatif. Kemampuan ini memungkinkan pengembang untuk menerapkan kontrak di beberapa atau semua rantai Quai, memastikan pengoperasian aplikasi terdesentralisasi (dapps) di seluruh jaringan.
Aplikasi sharding QuaiNetwork yang inovatif, ditambah dengan interoperabilitas yang digabungkan dan utas eksekusi paralel, merupakan kemajuan besar dalam skalabilitas blockchain di bawah mekanisme konsensus berbasis kerja. Penanganan transaksi lintas rantai yang kuat dan kemampuan kontrak pintar yang canggih menjadikan Quai sebagai kontributor penting dalam bidang protokol blockchain yang dapat diskalakan.
Eksekusi paralel berbasis komputasi
Paradigma yang muncul dalam eksekusi paralel blockchain adalah model berbasis komputasi. Istilah ini diciptakan oleh tim riset kami di AmberGroup untuk mendeskripsikan metode pemrosesan tugas komputasi secara bersamaan di lingkungan bersama. Tidak seperti model akses negara dan model optimis, model berbasis komputasi tidak secara ketat bergantung pada komputasi berbasis memori berurutan. Sebaliknya, ini beroperasi berdasarkan prinsip mesin virtual yang sangat paralel. Desain ini mempromosikan eksekusi paralel yang kuat dan efisien. Bagian berikut mengeksplorasi prinsip-prinsip eksekusi paralel berbasis komputasi, aplikasi potensialnya, dan tantangan unik yang ditimbulkannya pada bidang teknologi blockchain yang lebih luas.
Kindelia: Pusat Kekuatan Eksekusi Paralel Berbasis Komputasi
Kindelia telah muncul sebagai solusi yang menjanjikan dalam model eksekusi paralel berbasis komputasi di blockchain. Dikembangkan oleh HigherOrder Corporation, ini didasarkan pada runtime unik yang disebut Higher-Order Virtual Machine (HVM), yang memungkinkan komputasi paralel yang efisien.
Inovasi Kindelia didasarkan pada model komputasi baru yang disebut "jaringan interaksi", sebuah konsep yang berbeda dari model mesin Turing yang menopang sebagian besar komputer modern. Jaringan interaksi didasarkan pada grafik simpul interaksi, setiap simpul memiliki seperangkat aturan yang ditulis ulang yang menentukan bagaimana ia berinteraksi dengan simpul lain dalam jaringan. Komputasi dicapai dengan mengurangi jaringan yang berinteraksi dan secara sistematis menghapus node dari jaringan sesuai dengan aturan penulisan ulangnya sampai keadaan akhir tercapai. Model ini memungkinkan perhitungan dilakukan secara paralel tanpa perlu jam pusat untuk mendikte proses, karena node berinteraksi secara lokal tanpa koordinasi global.
*Gambar Victor Taelin (CEO HigherOrderCompany) menunjukkan cara mengurangi jaringan interaksi. *
Keuntungan dari model ini sangat banyak. Karena paralelisme yang melekat, ini memfasilitasi perhitungan yang lebih cepat dan lebih efisien, sangat mengungguli model komputasi sekuensial tradisional. Selanjutnya, ini membuka bidang aplikasi di berbagai bidang ilmu komputer. Kindelia menonjol sebagai mesin virtual pertama yang benar-benar paralel dalam konteks blockchain, mencapai banyak tujuan yang dicita-citakan altL1. Namun, karena ketergantungan mereka pada arsitektur berbasis mesin Turing, para pesaing ini mungkin tidak akan pernah mencapai tingkat paralelisasi yang sama.
Desain Kindelia memerlukan lebih sedikit langkah komputasi untuk menjalankan fungsi, memaksimalkan pemanfaatan inti pemrosesan, dan memastikan operasi dilakukan dalam urutan yang benar—semua dengan upaya tambahan minimal dari pengembang. Proses eksekusi yang disederhanakan ini, ditambah dengan tingkat keamanan yang lebih tinggi, menjadikan Kindelia contoh mutakhir dari eksekusi paralel berbasis komputasi dalam teknologi blockchain.
Meskipun dasar teori Kindelia dan HVM agak maju, signifikansi praktisnya mudah dipahami: untuk meningkatkan kecepatan, efisiensi, dan keamanan komputasi blockchain. Dengan Kindelia, kami menyaksikan lompatan revolusioner dalam teknologi blockchain, menandai tonggak penting dalam pengembangan berkelanjutan bidang transformatif ini.
Kekhawatiran tentang eksekusi paralel
Saat kami mengeksplorasi potensi blockchain paralel, penting untuk mengakui bahwa meskipun mereka menawarkan skalabilitas dan keuntungan kecepatan yang besar, itu juga menghadirkan tantangan unik dan potensi kelemahan. Dua isu utama yang sering disebut adalah potensi sentralisasi yang meningkat dan tingkat konflik transaksi yang tinggi.
Blockchain paralel mendistribusikan pemrosesan transaksi di antara banyak node, sehingga meningkatkan throughput pemrosesan transaksi. Namun, distribusi ini juga dapat menyebabkan konsentrasi kekuasaan dalam beberapa node, sehingga membawa tingkat sentralisasi tertentu. Sentralisasi ini dapat merusak kepercayaan dan keamanan blockchain, membuatnya lebih rentan terhadap serangan. Selain itu, blockchain paralel meningkatkan risiko downtime jaringan. Misalnya, jaringan Solana mengalami gangguan pada September 2021 karena permintaan transaksi yang berlebihan. Insiden tersebut menyoroti potensi risiko yang terkait dengan penskalaan jaringan blockchain dan menggarisbawahi perlunya solusi yang dapat menangani volume transaksi tinggi tanpa mengorbankan stabilitas.
Tingkat konflik transaksi adalah masalah penting lainnya. Rasio ini mengacu pada persentase transaksi yang tidak dapat dilakukan secara bersamaan karena konflik. Tingkat konflik yang tinggi dapat menyebabkan sejumlah besar pengerjaan ulang transaksi di blockchain paralel. Menurut laporan Flashbots, tingkat konflik transaksi Ethereum pada tahun 2017 adalah sekitar 35%. Dengan aplikasi besar seperti OpenSea dan Uniswap yang mendominasi jaringan Ethereum, tingkat konflik kemungkinan akan semakin tinggi.
Dalam kasus eksekusi optimis, jumlah pengulangan transaksi dapat sangat mengganggu jalur pipa jika tingkat konflik melebihi 30%. Setiap pengulangan memperlambat pemrosesan transaksi dan mengurangi manfaat paralelisasi. Oleh karena itu, mengelola tingkat konflik transaksi sangat penting untuk memastikan efisiensi blockchain paralel.
Kesimpulannya
Perubahan signifikan sedang berlangsung di ruang blockchain karena mencoba untuk mengatasi masalah skalabilitas dan efisiensi yang melekat dalam desainnya. Kami telah menjelajahi berbagai pendekatan untuk mencapai eksekusi paralel, masing-masing dengan keunggulan dan tantangan uniknya sendiri. Model akses berbasis negara menandai langkah pertama dalam mengatasi sifat berurutan dari blockchain. Eksekusi yang optimis, meskipun menjanjikan, juga menimbulkan risiko konflik dan membutuhkan strategi penyelesaian konflik yang efektif. Sharding membawa kita selangkah lebih maju dengan membagi jaringan menjadi bagian yang lebih kecil dan dapat dikelola, masing-masing mampu memproses transaksi secara mandiri. Terakhir, eksekusi paralel berbasis komputasi menggunakan ilmu komputer mutakhir untuk memaksimalkan performa node dan keamanan aplikasi. Terlepas dari tantangan dan potensi masalah, model ini menunjukkan potensi untuk meningkatkan kinerja teknologi blockchain secara signifikan. Karena teknologi ini terus berkembang dan matang, kita berada di puncak era baru teknologi blockchain.