STA:详解StarkNet性能路线图:如何优化排序器?

Rollups的有效性不受限于L1的吞吐量,使得L2的TPS可以很高。在StarkNet的性能路线图中,解决了系统中的一个关键因素——排序器。性能的改进主要有以下几点:排序器的并行化为Cairo虚拟机提供Rust语境下的实现在Rust语境下的排序器证明者并不是瓶颈,他们可以处理比现在更多的东西。简介

大约一年前,StarkNetAlpha正式上线了以太坊主网,这时,我们将重心放在了功能的构建上,现在,我们决定将重点转移到提高性能之上,并计划通过一系列的步骤来提高StarkNet上的用户体验。在这篇文章中,我将解释为什么有很多优化措施只适用于有效性汇总,并分享StarkNet实施这些措施的计划和步骤,其中一些计划已经在StarkNetAlpha0.10.2中实现,在讨论具体的细节之前,让我们先来回顾一下限制链上性能的原因。区块限制:ValidityRollups与L1

中国电信将与Conflux Network合作在香港试行支持区块链的SIM卡:金色财经报道,Conflux Network 宣布将与中国电信合作于今年晚些时候在香港推出首个 BSIM 试点项目。据悉,BSIM 卡集成了 Conflux 的树图、双重权益证明和工作量证明技术,可为世界上任何区块链实现最高的系统性能。Conflux 希望该行为可以降低用户进入 Web3 和 Metaverse 的门槛。[2023/2/15 12:08:45]

提高区块链可扩展性和TPS的方法之一是:在解除区块的限制同时,保持区块生成时间的不变。这需要区块生产者提供更高效的服务,因此就需要更有效地执行这些组件,因此,我们将重点转移到StarkNet排序器的优化之上,在下文会详述具体内容。这里会有一个问题,为什么对排序器的优化仅仅对ValidityRollups有效,换句话说,为什么我们不能在L1上以相同的方法改进,避免有效性汇总有复杂性?在下一节内容中,对这一问题将进行回答。为什么L1吞吐量有限

Gifto创始人Andy Tian因突发疾病于2月6日去世:2月8日消息,亚洲创新集团(AIG)首席执行官兼联合创始人Andy Tian(田行智)因突发疾病于2月6日去世,享年47岁。据悉,Andy Tian同时为Web3虚拟礼物平台Gifto创始人,该项目于今年1月将其原生Token GTO置换为GFT,GFT于今日16时正式在Binance平台开启交易。[2023/2/9 11:55:31]

如果L1的区块限制被解除,会遇到一个很大的问题,因为链的高吞吐带来了链上区块的高增长率,为了确保不同的节点跟上最新的全链状态,就需要增加了更多的全节点。又由于L1全节点必须记录所有历史记录,区块大小的大幅增加会给全节点运营者带来巨大压力,并导致部分全节点因为机器性能落后而退出系统,结果,能够运营全节点的都是一些比较大的实体,最终就是用户无法以无信任的姿态验证状态并参与网络。这也让我们明白,从某种意义上来说正是L1吞吐量的限制,成就了一个真正去中心化的和相对安全的网络系统。上述问题为什么不会出现在ValidityRollups之上?

菲律宾财长:目前即时支付系统运行良好,不需要CBDC:10月9日消息,菲律宾财政部长Benjamin Diokno近期在出席参议院财政委员会表示,采用数字比索CBDC“目前还不值得”。他认为菲律宾已经有了运行良好的数字支付系统,PesoNet和InstaPay这两种电子资金转账服务可以在银行、电子货币发行者和移动钱包之间进行实时支付,作为数字比索的充分替代品。

此外,Diokno证实,在他执掌菲律宾中央银行期间,央行对CBDC发行进行了可行性测试。然而央行最终决定放弃CBDC,并得出结论“(我们应该首先)加强PesoNet和InstaPay。”

来自Chainalysis数据显示,菲律宾在2022年全球加密货币采用指数中排名第二,仅次于越南。(coingeek)[2022/10/9 12:50:47]

只有在考虑全节点的问题时,我们才能看到有效性汇总的优势。正常情况下,一个L1全节点需要重新执行整个链的历史以确保当前状态的正确性,而StarkNet节点只需要验证STARK证明,而且这种验证需要的计算资源呈指数级下降。重点是,链上全节点状态的验证同步没有涉及到执行;一个节点可以从另一个全节点那里接受当前状态的转储,只需通过STARK证明来验证这个状态是否有效即可。这让我们在增加网络的吞吐量的同时,不用增加全节点的数量。因此,在L2上,通过对排序器的优化可以对整个系统的性能进行提升,但这在L1上不能实现的。StarkNet的未来性能路线图

富兰克林邓普顿将提供数字资产策略,10月中旬开放:9月9日消息,资管规模超1.3万亿美元的资产管理巨头富兰克林邓普顿(Franklin Templeton)将于10月中旬通过 Eaglebrook Advisors 平台提供两种数字资产独立管理账户 (SMA) 策略,该平台专注于满足金融顾问、财富管理机构及其客户在该领域不断变化的需求。 两种策略中,Franklin Templeton Digital Assets Core是一种市值加权策略,投资于 10 到 15 种最大的数字资产,不包括稳定币和meme币;Franklin Templeton Digital Assets Core Capped 采取了类似的方法,但持有的比特币和以太坊各占投资组合的25%。两种策略通常每月进行重新平衡。

本周,富兰克林邓普顿还为欧洲投资者推出了一个元宇宙 ETF「UCITS ETF」,将跟踪 Solactive 全球元宇宙创新净总回报指数,该指数包括对元宇宙有重大影响的公司,如支付公司 Block、加密投资公司 Galaxy Digital 和游戏公司 Electronic Arts 等。[2022/9/9 13:18:16]

这一部分,我们将讨论目前有哪些计划用于对StarkNet排序器的优化。排序器并行化

尼日利亚SEC官员:尼日利亚在非洲监管数字资产方面处于领先地位:金色财经消息,尼日利亚证券交易委员会(SEC)执行委员Dayo Obisan表示,尼日利亚在非洲制定规则和监管数字资产方面处于领先地位,并且是热衷于管理数字资产领域的国家之一。[2022/7/21 2:28:21]

性能路线图的第一步是为交易执行引入并行化。这个提议是在StarkNetalpha0.10.2中正式引入的,该版本于11月29日在以太坊主网上发布,我们现在来深入探讨下什么是并行化。一般来说,并行执行多个交易区块是不可以的,因为不同的交易可能是相互依赖的。以下方示例中进行说明,我们假设有一个包含来自同一用户的三笔交易的区块:TxA:将USDC兑换ETHTxB:为某款NFT支付ETH费用TxC:将USDT兑换BTC显然,交易A必须发生在交易B之前,但交易C完全独立于两者,是可以并行执行的。如果每个交易需要1秒执行,那么通过引入并行化处理之后,区块生产时间可以从3秒减少到2秒。问题的关键在于,我们事先并不知道不同交易之间的依赖性。在实践中,只有当我们执行到示例中的TxB时,我们才会发现它是依赖于TxA所做的改变。更准确地说,这种依赖性源于TxB从TxA写入的存储单元中读取这一动作。我们可以把不同的Tx看成是一个依赖图,其中存在从交易A到交易B的一条边,当且仅当A写入一个由B读取的存储单元时,B才可能执行。下图显示了这种依赖之间的关系:

在上面的示例中,每一列都可以并行执行。为了克服事先无法确定不同交易事件之间的依赖关系,我们根据AptosLabs推出的BLOCK-STM,将OP并行化引入到StarkNet排序器中。在这种模式下,会以乐观地方式并行地处理事务,并在发现碰撞时重新执行。比如在上述示例图中,我们可以并行执行TX1-4,但事后发现Tx4依赖于Tx1,因此这次执行是无效的,在这种情况下,将重新执行Tx4。请注意,在上述这种乐观并行化的基础上我们也增加一些优化措施。例如,与其等待每个执行的结束,可以在发现一个使之运行结果无效的依赖关系时就中止执行。另一个优化的例子是选择哪些事务来重新执行。假设由上述示例图的所有事务组成的区块被送入一个拥有五核CPU的排序器。首先,我们尝试并行执行tx1-5,如果完成的顺序是Tx2、Tx3、Tx4、Tx1,最后是Tx5,那么我们将在Tx4已经执行后才发现依赖关系Tx1→Tx4,这表明它应该被重新执行。直观地说,考虑到Tx4的重新执行,Tx5也需要重新执行,然而,我们可以遍历由执行已经结束的事务构建的依赖图,只重新执行依赖于Tx4的事务,而不是将失效Tx4之后的事务都重新执。Rust语境下的Cairo-VM实现

StarkNet中的智能合约是通过Cairo语言编写的,并在Cairo-VM虚拟机中执行。目前,排序器正在使用python语言在Cairo-VM上运行。为了优化虚拟机的实现性能,我们之前发起了用Rust重写Cairo-VM虚拟机的工作。目前,cairo-rs可以执行原生Cairo代码,下一步是处理智能合约的执行和与pythonic排序器的集成,一旦与cairo-rs集成,排序器的性能有望进一步提高。Rust语境下的排序器

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

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

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