Parallelisierung | Binance Academy

Parallelisierung

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Wobei handelt es sich bei einer Parallelisierung?

Parallelisierung (parallele Transaktionsausführung) bezeichnet eine Methode zur gleichzeitigen Verarbeitung von Aufgaben. Sie basiert auf der Idee der Parallelverarbeitung, einem Konzept aus der Informatik, das die Fähigkeit beschreibt, mehrere Prozesse gleichzeitig auszuführen. Bei der Blockchain-Technologie können durch eine Parallelisierung die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (TPS) sowie der Gesamtdurchsatz des Netzwerkes erhöht werden.

Wie funktioniert eine Parallelisierung?

Durch eine Parallelisierung wird das Netzwerk so strukturiert, dass mehrere Transaktionen gleichzeitig validiert werden, anstatt sie sequentiell (eine nach der anderen) zu verarbeiten. Die Ausführung von Transaktionen wird zwischen den Knoten aufgeteilt, sodass die verfügbaren Netzwerkressourcen effektiv genutzt werden.

Bei dieser Methode werden viele potenzielle Netzwerkzustände gleichzeitig geprüft, von denen jeder das Ergebnis der Validierung einer bestimmten Gruppe von Transaktionen zeigt. Die Zustände werden analysiert, um zu verstehen, welche Auswirkungen jede Transaktion auf das Ledger hätte, wenn sie validiert würde. Nach Abschluss der Prüfung erreicht das Netzwerk einen gemeinsamen Zustand, der das Ergebnis der parallelen Validierung darstellt.

Arten der Parallelisierung

Es gibt zwei Arten der Parallelisierung: die optimistische Parallelisierung und die State-Access-Parallelisierung.

1. Optimistische Parallelisierung. Bei der optimistisch-parallelen Ausführung überspringt das Netzwerk die Sortierung und verarbeitet die Transaktionen stattdessen gleichzeitig. Es arbeitet unter der Annahme, dass Transaktionen in der Warteschlange unabhängig voneinander sind, und überprüft sie, um eventuelle fehlerhafte Ausführungen zu korrigieren. Wenn zusätzliche Abhängigkeiten zwischen den Transaktionen bestehen, führt das Netzwerk die Transaktionen erneut mit fehlerfreien Daten aus.

2. State-Access-Parallelisierung. Bei der State-Access-Parallelisierung werden Transaktionen zunächst nach ihren Auswirkungen auf den Zustand des Netzwerkes sortiert, wobei Faktoren wie die Interaktion mit bestimmten Smart Contracts oder Konten berücksichtigt werden. Die sortierten Transaktionen werden an das Konsenssystem weitergeleitet, wobei zwischen zusammenhängenden und nicht zusammenhängenden Transaktionen unterschieden wird. Nicht zusammenhängende Transaktionen werden zur Optimierung der Effizienz gleichzeitig ausgeführt, während zusammenhängende Transaktionen vor der Verarbeitung aufeinander abgestimmt werden. Zudem erfolgt eine Priorisierung auf Grundlage der Gasgebühren.

Vorteile der Parallelisierung

Schnelle Transaktionsverarbeitung

Durch die Aufteilung von Aufgaben auf mehrere Knoten wird die Transaktionsausführung erheblich verkürzt. Daher sind Netzwerke mit paralleler Transaktionsverarbeitung im Allgemeinen effizienter als solche mit sequentieller Verarbeitung.

Skalierbarkeit

Die Parallelisierung stellt einen Lösungsansatz für das Skalierbarkeitsproblem der Blockchain dar. Die Aufteilung der Validierungsaufgaben auf die Netzknoten ermöglicht eine schnellere Validierung von Transaktionen und eine horizontale Skalierung. Unter horizontaler Skalierung versteht man die Fähigkeit des Netzwerkes, seine Ressourcen bei Bedarf aufzustocken. Bei steigender Nachfrage werden zusätzliche Knoten hinzugefügt, und bei sinkender Nachfrage wird die Kapazität reduziert.

Geringere Gaskosten

Dank der Parallelisierung lassen sich die Gebühren senken, da die Transaktionen auf Knotenuntergruppen verteilt werden. Im Vergleich zur sequentiellen Verarbeitung, bei der jeder Knoten jede Transaktion validiert, sind die Kosten geringer. Bei höheren Transaktionsgeschwindigkeiten gibt es auch weniger Wettbewerb zwischen den Knoten, weshalb die Gebühren pro Transaktion weiter sinken.

Zusammenfassung

Die Parallelisierung ist eine Methode der Transaktionsverarbeitung und stellt eine Lösung für das Skalierbarkeitsproblem der Blockchain dar. Durch die gleichzeitige Ausführung von Transaktionen und die Aufteilung der Validierungsaufgaben auf mehrere Knoten können Blockchain-Netzwerke mehr Transaktionen verarbeiten, niedrigere Gasgebühren anbieten und schnellere Verarbeitungszeiten erreichen.

Lesenswert: Blockchain-Skalierbarkeit – Sidechains und Zahlungskanäle

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