แหล่งที่มาของบทความ: Bitroot

บทนำ: การเอาชนะคอขวดด้านประสิทธิภาพของบล็อกเชนด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

ตลอดระยะเวลากว่าสิบปีของการพัฒนาเทคโนโลยีบล็อกเชน คอขวดด้านประสิทธิภาพยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญในการนำไปใช้ในวงกว้าง Ethereum สามารถประมวลผลธุรกรรมได้เพียง 15 รายการต่อวินาที โดยมีเวลาในการยืนยันนานถึง 12 วินาที ประสิทธิภาพดังกล่าวไม่สามารถตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันที่เพิ่มขึ้นได้ รูปแบบการดำเนินการแบบอนุกรมและความสามารถในการประมวลผลที่จำกัดของบล็อกเชนแบบดั้งเดิมทำให้ปริมาณงานของระบบถูกจำกัดอย่างรุนแรง การกำเนิดของ Bitroot มีขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีสี่ประการ ได้แก่ กลไกฉันทามติ Pipeline BFT, EVM แบบขนานเชิงมองโลกในแง่ดี, การแบ่งส่วนสถานะ และการรวมลายเซ็น BLS ทำให้ Bitroot บรรลุความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพด้วยการยืนยันขั้นสุดท้ายภายใน 400 มิลลิวินาทีและ 25,600 TPS ซึ่งนำเสนอโซลูชันทางเทคนิคเชิงวิศวกรรมสำหรับการนำเทคโนโลยีบล็อกเชนไปใช้ในวงกว้าง บทความนี้จะอธิบายอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับปรัชญาการออกแบบสถาปัตยกรรมหลักของ Bitroot, นวัตกรรมอัลกอริทึม และประสบการณ์การปฏิบัติทางวิศวกรรม โดยนำเสนอแผนงานทางเทคนิคที่สมบูรณ์สำหรับระบบบล็อกเชนประสิทธิภาพสูง

I. สถาปัตยกรรมทางเทคนิค: ปรัชญาการออกแบบแบบแยกส่วน

1.1 ระบบสถาปัตยกรรมห้าชั้น

Bitroot ใช้กระบวนทัศน์สถาปัตยกรรมแบบแยกส่วนแบบคลาสสิก โดยสร้างชั้นหลักห้าชั้นที่มีฟังก์ชันการทำงานที่ชัดเจนและหน้าที่ที่แตกต่างกันตั้งแต่ชั้นล่างสุดไปจนถึงชั้นบนสุด การออกแบบนี้ไม่เพียงแต่ทำให้การแยกส่วนของโมดูลเป็นไปอย่างดีเยี่ยม แต่ยังวางรากฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการปรับขนาดและความสามารถในการบำรุงรักษาของระบบ

ชั้นการจัดเก็บข้อมูล ซึ่งเป็นรากฐานของระบบทั้งหมด ทำหน้าที่คงอยู่ของข้อมูลสถานะ ใช้โครงสร้าง Merkle Patricia Trie ที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อจัดการต้นไม้สถานะ สนับสนุนการอัปเดตแบบเพิ่มหน่วยและการสร้างหลักฐานสถานะอย่างรวดเร็ว เพื่อแก้ไขปัญหาสถานะที่พองตัวซึ่งพบได้ทั่วไปในบล็อกเชน Bitroot ได้นำระบบจัดเก็บข้อมูลแบบกระจายมาใช้ โดยจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ที่ถูกแบ่งส่วนในเครือข่าย โดยมีเพียงการอ้างอิงแฮชที่จัดเก็บอยู่บนเชน การออกแบบนี้ช่วยลดภาระการจัดเก็บของโหนดเต็มรูปแบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ฮาร์ดแวร์ทั่วไปสามารถเข้าร่วมในการตรวจสอบเครือข่ายได้

ชั้นเครือข่ายสร้างโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารแบบ Peer-to-Peer ที่แข็งแกร่ง ใช้ Kademlia Distributed Hash Table เพื่อการค้นพบโหนด และโปรโตคอล GossipSub เพื่อการเผยแพร่ข้อความ เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลแพร่กระจายในเครือข่ายอย่างมีประสิทธิภาพ ที่สำคัญอย่างยิ่งคือ สำหรับความต้องการในการถ่ายโอนข้อมูลขนาดใหญ่ ชั้นเครือข่ายได้เพิ่มประสิทธิภาพกลไกการถ่ายโอนแพ็กเก็ตข้อมูลขนาดใหญ่โดยเฉพาะ สนับสนุนการถ่ายโอนแบบแบ่งส่วนและการดำเนินการต่อจากจุดที่หยุดไว้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการซิงโครไนซ์ข้อมูลได้อย่างมาก

ชั้นฉันทามติเป็นหัวใจสำคัญของความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพของ Bitroot ด้วยการรวมกลไกฉันทามติ Pipeline BFT และเทคโนโลยีการรวมลายเซ็น BLS ทำให้กระบวนการฉันทามติถูกประมวลผลแบบไปป์ไลน์ แตกต่างจากบล็อกเชนแบบดั้งเดิมที่ผูกมัดฉันทามติกับการดำเนินการอย่างแน่นหนา Bitroot ได้แยกทั้งสองออกจากกันอย่างสมบูรณ์ โมดูลฉันทามติมุ่งเน้นไปที่การกำหนดลำดับของธุรกรรมอย่างรวดเร็ว ส่วนโมดูลการดำเนินการจะประมวลผลตรรกะของธุรกรรมแบบขนานในพื้นหลัง การออกแบบนี้ช่วยให้ฉันทามติสามารถดำเนินไปข้างหน้าได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องรอการดำเนินการของธุรกรรมให้เสร็จสมบูรณ์ ซึ่งช่วยเพิ่มปริมาณงานของระบบได้อย่างมาก

ยินดีต้อนรับสู่ชุมชนทางการของ BlockBeats:

กลุ่ม Telegram สมัครสมาชิก: https://t.me/theblockbeats

กลุ่ม Telegram พูดคุย: https://t.me/BlockBeats_App

บัญชี Twitter ทางการ: https://twitter.com/BlockBeatsAsia