Tại sao chia tỷ lệ theo chiều ngang và theo chiều dọc là khung khả năng mở rộng Ethereum tốt hơn

Tác giả: Avi Zurlo Nguồn: nil Dịch: Shan Ouba, Golden Finance

Kể từ khi Rollups nổi lên, việc mở rộng blockchain đã có tập trung vào cuộc tranh luận mô-đun và nguyên khối. Ban đầu, sự phân đôi này là một mô hình tinh thần hữu ích để suy luận về khả năng mở rộng của blockchain, nhưng cả hai phe đã vượt ra ngoài nó.  

Ngày nay, mô-đun so với nguyên khối đặt ra những hạn chế không cần thiết đối với các mô hình tinh thần của chúng ta về khả năng mở rộng.  

Vậy, có những lựa chọn nào?  

Trong bài viết này, chúng tôi cho thấy rằng việc mở rộng quy mô theo chiều ngang và chiều dọc luôn là khuôn khổ cơ bản cho khả năng mở rộng của blockchain và giải thích cách áp dụng quy mô theo chiều ngang và chiều dọc có thể dẫn đến các giải pháp mở rộng quy mô tốt hơn.

Hiểu về tính mô-đun và nguyên khối

Đầu tiên, một số định nghĩa:

Chuỗi mô-đun sẽ là cốt lõi của blockchain Chức năng được phân chia thành các lớp khác nhau.

Chuỗi nguyên khốitích hợp tất cả chức năng cốt lõi vào một lớp liên kết duy nhất.

Chúng ta có thể coi "lớp" tương đương với "máy" - chuỗi nguyên khối có một nút xác thực chạy tất cả các nhiệm vụ, trong khi chuỗi mô-đun có nhiều (2-3) nút xác thực chạy các nút đầy đủ nhiệm vụ khác nhau. ví dụ: Rollup thường có hai nút hoạt động: một nút đầy đủ Rollup để thực thi và một nút đầy đủ Ethereum để thanh toán + tính khả dụng của dữ liệu (DA). Validium có thể sử dụng ba nút vận hành: nút đầy đủ Rollup để thực thi, nút đầy đủ Ethereum để thanh toán và nút đầy đủ của lớp sẵn có dữ liệu thay thế cho DA.

Việc mô-đun hóa chia nhiệm vụ của chuỗi khối thành ít nhất hai nút đầy đủ. Bằng cách này, các chuỗi khối mô-đun có thể tận dụng sức mạnh tính toán của nhiều máy khi xây dựng từng khối.  

Đây là một hình thức chia tỷ lệ theo chiều ngang .  

Tính mô đun rất hữu ích khi xem xét mở rộng quy mô chuỗi khối vì đây là một dạng khả năng mở rộng theo chiều ngang.

Mặt khác, hầu hết các nhóm đơn lẻ đều chọn mở rộng quy mô thông qua tối ưu hóa phần mềm, triển khai các máy ảo song song, đường dẫn dữ liệu, giao thức mạng nhanh hơn và (đáng chú ý nhất) là phần cứng mạnh hơn. Về cơ bản, một chuỗi nguyên khối cố gắng tận dụng tối đa sức mạnh tính toán từ một nút đầy đủ duy nhất.  

Đây là một hình thức chia tỷ lệ theo chiều dọc .

Các nhà phê bình cho rằng cách tiếp cận này có xu hướng tập trung hóa: nếu bạn dựa vào việc bổ sung sức mạnh của một nút duy nhất để mở rộng quy mô, bạn chắc chắn sẽ gặp phải các giới hạn vật lý của phần cứng cơ bản và buộc phải tăng yêu cầu phần cứng để Gia hạn thêm.  

Tuy nhiên, lời chỉ trích này là sai lầm vì không phải tất cả các chuỗi nguyên khối chỉ dựa vào sự mở rộng theo chiều dọc.  

Ví dụ: Near là một chuỗi khối L1 nguyên khối được xây dựng trên kiến ​​trúc mạng phân mảnh. Điều này có nghĩa là các nút gần đầy đủ chịu trách nhiệm về tất cả các nhiệm vụ (tức là thực thi, giải quyết và tính khả dụng của dữ liệu), nhưng chúng chỉ chịu trách nhiệm về một phần nhỏ của trạng thái gần như toàn cầu. Do đó, Near khai thác sức mạnh của nhiều máy bằng cách phân chia công việc dựa trên trạng thái thay vì nhiệm vụ (giống như một chuỗi mô-đun).  

Chúng ta có thể thấy cả chuỗi nguyên khối và chuỗi mô-đun không bị giới hạn về công nghệ mở rộng quy mô mà họ thực hiện. Cả hai đều có thể được thu nhỏ theo chiều ngang và/hoặc chiều dọc.

Hơn nữa, cuộc tranh luận về mô-đun và nguyên khối luôn bắt nguồn từ khung mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc. Từ góc độ kỹ thuật chặt chẽ, tính mô-đun thiên về mở rộng theo chiều ngang, vốn có trong thiết kế của nó, trong khi về tổng thể lại thiên về mở rộng theo chiều dọc.  

Bây giờ chúng tôi đã triển khai thành công chuỗi mô-đun, lợi thế mở rộng quy mô bổ sung không còn "mô-đun hơn" nữa.  Trọng tâm bây giờ là cách chuỗi có thể tận dụng các kỹ thuật mở rộng quy mô theo chiều ngang hoặc chiều dọc.

Việc áp dụng mô hình tinh thần theo chiều ngang và chiều dọc cho phép chúng ta dễ dàng suy luận về sự đánh đổi mà mỗi chuỗi thực hiện trong suốt quá trình.  

Tái cấu trúc cuộc hội thoại: Chia tỷ lệ theo chiều ngang và theo chiều dọc

Chia tỷ lệ theo chiều dọc

Chia tỷ lệ theo chiều dọc làm tăng mức sử dụng phần cứng hoặc yêu cầu phần cứng của mỗi nút. Trong blockchain, điều này thường được thực hiện thông qua tối ưu hóa phần mềm như máy ảo song song (tức là các quy trình đa luồng).  

Một ví dụ phổ biến ở đây là EVM so với SVM.  

EVM thực hiện các giao dịch một cách tuần tự, trong khi SVM thực hiện các giao dịch song song. SVM đạt được điều này bằng cách sử dụng nhiều lõi CPU hơn, do đó SVM có thể xử lý nhiều giao dịch mỗi giây hơn EVM. Lưu ý: Kiểu chia tỷ lệ theo chiều dọc này là cơ sở đằng sau Eclipse L2.

Về mặt đánh đổi, việc chia tỷ lệ theo chiều dọc bị giới hạn bởi phần cứng sẵn có, có xu hướng tập trung do yêu cầu phần cứng ngày càng tăng và khả năng mở rộng ít hơn so với tỷ lệ theo chiều ngang.

Mở rộng theo chiều ngang

h3>

Mặt khác, việc chia tỷ lệ theo chiều ngang sẽ làm tăng số lượng máy mà hệ thống có thể truy cập bằng cách dàn trải khối lượng công việc trên nhiều nút. Như đã đề cập trước đó, chuỗi mô-đun về cơ bản phân phối các tác vụ trên nhiều máy. Tuy nhiên, chuỗi thường có thể đạt được mức độ mở rộng theo chiều ngang lớn hơn thông qua việc phân chia .

=nil tại đây Một ví dụ hữu ích được cung cấp.  

Vào tháng 11 năm ngoái, tổ chức =nil; đã ra mắt một kiến ​​trúc sharding có thể chứng minh được có tên là  zkSharding, chính là Tổ chức Ethereum L2 =nil ; =nil; Cốt lõi của thiết kế là chia trạng thái toàn cục của nó thành nhiều phân đoạn. Mỗi phân đoạn được điều hành bởi một ủy ban phi tập trung gồm =nil; người xác nhận xây dựng các khối và quản lý các giao dịch giữa các phân đoạn. Ngoài ra, mỗi phân đoạn tạo ra một bằng chứng hợp lệ được gửi đến phân đoạn chính để tổng hợp, sau đó xuất bản và xác minh trên Ethereum. =nil; khai thác sức mạnh của quy mô theo chiều ngang theo hai cách: 

• Đầu tiên, =nil; sự đồng thuận mạnh mẽ và tính sẵn có của dữ liệu đảm bảo phân phối nhiệm vụ trên nhiều nút đầy đủ.  

• Thứ hai, =nil; là một chuỗi khối phân mảnh, do đó phân phối trạng thái một phần trên nhiều nút đầy đủ.

Cả hai công nghệ đều giảm tải mà bất kỳ máy đơn lẻ nào cũng phải chịu và tăng khả năng mở rộng tổng thể của mạng.

Vậy, sự đánh đổi của việc mở rộng quy mô theo chiều ngang là gì? Nó liên quan đến hai điều: độ phức tạp của mạng và sự đồng thuận cũng như giao tiếp không đồng bộ giữa các máy hoặc phân đoạn.  

Trò chơi kết thúc đối với khả năng mở rộng của Ethereum

Việc mở rộng theo chiều ngang hay chiều dọc đều không bị giới hạn ở các kiến ​​trúc mô-đun hoặc nguyên khối. Đây là lý do tại sao khung mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc cung cấp nhiều không gian hơn để khám phá các giải pháp mới và làm cho các chuỗi khối mô-đun có khả năng mở rộng cao hơn.

Ví dụ: một tùy chọn là chia tỷ lệ theo chiều dọc một lớp của ngăn xếp mô-đun. Một cách tiếp cận phổ biến là triển khai các máy ảo song song, từ đó mở rộng thông lượng thực thi. Như đã đề cập ở trên, Eclipse đang tận dụng SVM và các triển khai Rollup khác (ví dụ: Starknet) của BlockSTM để đạt được sự song song hóa.  

Tuy nhiên, việc mở rộng theo chiều dọc luôn bị giới hạn bởi một cỗ máy duy nhất và chúng ta không thể phá vỡ các định luật vật lý.

Một giải pháp có thể là chọn chia tỷ lệ theo chiều ngang thông qua sharding.  

Các thiết kế mô-đun hiện tại chỉ mới bắt đầu khai thác hết tiềm năng của khả năng mở rộng theo chiều ngang. Với sharding, chúng ta có thể tận dụng sức mạnh của số lượng máy bất kỳ (thay vì chia 2-3 máy theo nhiệm vụ).  

Nói cách khác, nhiều máy có thể chạy song song cùng một loại tác vụ. Đây là điều mà Ethereum và Celestia hy vọng đạt được thông qua Danksharding và phân chia dữ liệu tương ứng. Tuy nhiên, sharding vốn không bị giới hạn ở lớp sẵn có của dữ liệu - nó cũng có thể được kết hợp với việc thực thi (như trong trường hợp =nil; L2).  

Nếu chúng ta Kết hợp khả năng chia tỷ lệ theo chiều ngang đạt được thông qua xếp chồng mô-đun với tỷ lệ theo chiều ngang được cung cấp bởi sharding, chúng tôi nhận được sự gia tăng đáng kể về sức mạnh tính toán sẵn có.

Mục tiêu cuối cùng của khả năng mở rộng chuỗi khối sẽ hợp nhất tỷ lệ mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc, dẫn đến một chuỗi khối phân mảnh với các máy ảo song song.