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(博森科技)解读并行 EVM 区块链 Monad:围绕以太坊进行了哪些优化?


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验证节点负责对区块进行验证,领导节点通过汇总投票形成QC,验证未通过时会广播超时信息。每个验证节点在接收到QC后,会对提议的区块进行最终确认。如果领导节点行为恶劣,至少有一个验证节点会生成TC,以太坊使用共识来执行状态机复制,Monad则通过取消在达成共识前执行交易的要求来放宽严格性。Monad采用乐观执行策略,可以并行执行多笔交易并优化交易处理流程。


原文作者:Rachit Srivastava

原文来源:Twitter@privacy_prophet

编译:火星财经,MK

验证节点负责对区块进行验证,并将其验证结果(肯定或否定)发送给领导节点。领导节点通过汇总这些肯定或否定的投票(使用阈值签名)来形成QC(Quorum Certificate,法定人数证书)。


若验证未通过,验证节点会广播一条签名的超时信息,并发送给所有对等节点。该信息包含验证节点所观察到的最高QC。如果超时请求的累计数量超过了验证节点总数的三分之二,则将形成一个TC(Timeout Certificate,超时证书),并发送给下一任领导节点。


每个验证节点在接收到第k+1轮的QC后,会对第k轮提议的区块进行最终确认。

假设第k+1轮的领导节点行为恶劣,在第k+2轮,至少有一个验证节点会生成第k+1轮的TC,随后第k+2轮的领导节点将检查该TC,并为那一轮生成一个TC而非QC。


在以太坊中,执行共识是先决条件,因此当节点就某个区块达成共识时,它们同时达成一致意见关于(1)区块中的交易列表和(2)执行这些交易后的所有状态的默克尔根。

因此,领导节点必须在分发提案前执行提案区块中的所有交易,而验证节点必须在进行投票响应前执行这些交易。


根据上述描述,一旦给定官方的交易顺序,真实状态就被完全确定了。执行揭示了真实状态,尽管这一真实已被固定。这是Monad优化的基础。


Monad利用了这种洞察,通过取消在达成共识前执行交易的要求。节点协议纯粹关于官方顺序;每个节点在独立执行区块N中的交易的同时,开始处理对区块N+1的共识。


以太坊的做法使用共识来严格执行状态机复制:节点达成共识后,大多数人同意官方顺序及其产生的状态。Monad则在这种严格性上做了适当的放宽。

在Monad中,终结性是单时隙(1秒)。


交易执行的结果(是否成功?之后的余额是多少?)在完整节点上通常会在终结性后不到1秒的时间内被确定。


任何希望安全查询交易结果而无需运行完整节点的个体,都可以运行轻客户端,并查询完整节点上的余额和默克尔证明。在这种情况下,查询将滞后于默克尔根更新。


交易成本:区块链中传输交易会产生费用,这是执行成本之外的单独收费项。保留余额用于支付这些传输成本;执行余额用于支付交易执行费用。


Monad采用乐观执行策略。这意味着Monad将在区块中较早的交易完成之前开始执行交易。这有时(但不总是)可能导致执行错误。


如果某交易依赖于前一交易的结果,乐观执行通过对比执行交易2时使用的输入与交易1的输出来解决依赖问题。


若两者不匹配,我们检测到交易2在执行过程中使用了错误的数据,需要用正确的数据重新执行。尽管Monad并行执行交易,每笔交易的更新状态会按顺序合并。


MonadDb是一个为存储区块链状态设计的定制数据库。大多数以太坊客户端使用的是基于B-Tree(如LMDB)或LSM-Tree(如LevelDB和RocksDB)的键值数据库结构。与之不同,MonadDb原生实现了Patricia Trie数据结构,这种结构既适用于磁盘也适用于内存存储。

Monad实现了多交易的并行执行。当某笔交易需要从磁盘读取状态数据时,不应该阻塞等待读取完成,而应该并行地启动读取操作并处理其他交易。


通过这种方式,Monad优化了交易处理流程,减少了单个交易执行中的延迟,并提高了整体系统的效率和响应速度。