Punti chiave
Nello spazio blockchain, la parallelizzazione è un metodo per elaborare più transazioni contemporaneamente.
Esistono vari tipi di parallelizzazione, tra cui la parallelizzazione a livello di transazione, la parallelizzazione a livello di blocco e la parallelizzazione degli smart contract.
Alcuni vantaggi della parallelizzazione includono un'elaborazione più rapida delle transazioni, una migliore scalabilità e una riduzione dei costi del gas.
Introduzione
Un'elaborazione efficiente delle transazioni è fondamentale per migliorare il rendimento delle reti blockchain e risolvere il problema della scalabilità blockchain. In questo articolo esploreremo le basi della parallelizzazione, come funziona, alcuni dei tipi più comuni e i potenziali vantaggi.
Cos'è la parallelizzazione?
La parallelizzazione (Parallel Transaction Execution) è un metodo per elaborare più attività contemporaneamente. La parallelizzazione è strettamente correlata al calcolo parallelo, un concetto in informatica che si riferisce all'esecuzione simultanea di più processi.
Come funziona la parallelizzazione?
La parallelizzazione organizza i dati di rete in modo da consentire la convalida di più transazioni contemporaneamente invece di elaborarle in sequenza (una per una). Il compito di eseguire le transazioni è distribuito su diversi nodi. Ogni nodo gestisce diversi segmenti del carico delle transazioni, facilitando tempi di elaborazione più rapidi e riducendo la congestione della rete.
Nell'elaborazione parallela delle transazioni, la rete esamina contemporaneamente numerosi possibili stati, ognuno dei quali illustra le conseguenze della convalida di un gruppo specifico di transazioni. Ciò consente alla rete di valutare il potenziale impatto delle transazioni prima che vengano registrate ufficialmente sul ledger. In seguito a questa valutazione, i nodi concordano uno stato comune che rispecchia il risultato collettivo di queste convalide parallele.
Modelli di parallelizzazione
Esistono due tipi principali di parallelizzazione blockchain: la parallelizzazione optimistic e la parallelizzazione state-access.
1. Parallelizzazione optimistic. Nel modello di esecuzione parallela optimistic, la rete salta la fase di smistamento iniziale ed elabora direttamente le transazioni contemporaneamente. Questo approccio presuppone che la maggior parte delle transazioni in coda siano indipendenti e utilizza un metodo per rivedere e correggere tutte le transazioni ritenute interdipendenti dopo l'esecuzione. Ciò significa che se inizialmente si ritiene che le transazioni non siano correlate, ma in seguito si scopre che si influenzano a vicenda, il sistema le adeguerà per garantire che tutti i dati rimangano accurati.
2. Parallelizzazione state-access. Il modello di esecuzione parallela state-access inizia classificando le transazioni in base ai loro effetti sullo stato della rete, come le interazioni con particolari smart contract o account. Questo aiuta a identificare le transazioni che possono essere elaborate in parallelo senza conflitti. Le transazioni che non interagiscono tra loro vengono eseguite contemporaneamente. Al contrario, le transazioni che influiscono su elementi di stato simili vengono elaborate in un ordine specifico, con una priorità basata sulle commissioni gas.
Diversi tipi di parallelizzazione
Parallelizzazione a livello di transazione
La parallelizzazione a livello di transazione consente l'elaborazione simultanea di più transazioni. Questo aumenta il rendimento della rete, consentendo un numero maggiore di transazioni al secondo (TPS). Inoltre, riduce il tempo necessario per le conferme delle transazioni, migliorando la reattività complessiva della rete. Questo tipo di parallelizzazione è particolarmente utile per le blockchain ad alta richiesta, dove è importante mantenere tempi di elaborazione rapidi.
Ci sono anche alcune sfide associate alla parallelizzazione a livello di transazione. Ad esempio, l'elaborazione simultanea delle transazioni può creare dipendenze dei dati, in cui l'output di una transazione potrebbe influenzarne un'altra, richiedendo strategie di gestione dei dati complesse per garantire coerenza e affidabilità.
Parallelizzazione a livello di blocco
La parallelizzazione a livello di blocco prevede la creazione e la convalida simultanee di blocchi, con l'obiettivo di migliorare la scalabilità della rete. Elaborando più blocchi contemporaneamente, questo approccio aiuta la blockchain ad accogliere più transazioni e a prevenire la potenziale congestione della rete.
Tuttavia, la parallelizzazione a livello di blocco richiede un'attenta implementazione per evitare di compromettere la sicurezza della blockchain. Inoltre, la parallelizzazione a livello di blocco richiede più risorse computazionali, aumentando i requisiti hardware per i nodi di rete. Questo potrebbe potenzialmente limitare la capacità di alcuni utenti di partecipare alla rete, influendo negativamente sulla sua decentralizzazione e accessibilità.
Parallelizzazione degli smart contract
La parallelizzazione degli smart contract si riferisce all'esecuzione parallela di più smart contract. Questo può migliorare le prestazioni delle applicazioni decentralizzate (DApp), migliorandone la scalabilità e la reattività.
Diversi meccanismi facilitano l'esecuzione parallela degli smart contract. Ad esempio, gli optimistic rollup eseguono transazioni off-chain e interagiscono con la blockchain solo per finalizzarle, riducendo il carico sulla chain principale. La soluzione di scalabilità Validium di Ethereum combina le dimostrazioni a conoscenza zero con la computazione off-chain, fornendo sia scalabilità che privacy per le applicazioni smart contract.
Vantaggi della parallelizzazione
Elevata velocità di elaborazione delle transazioni
La distribuzione delle attività su più nodi riduce i tempi di esecuzione delle transazioni, aumentando la velocità di elaborazione delle transazioni. Le reti che utilizzano la parallelizzazione tendono ad essere più efficienti di quelle basate su modelli di elaborazione sequenziale.
Scalabilità
La parallelizzazione affronta il problema della scalabilità blockchain distribuendo la convalida delle transazioni tra diversi nodi. Ciò accelera il processo e supporta la scalabilità orizzontale. La scalabilità orizzontale consente alla rete di aggiungere o rimuovere nodi in base alle fluttuazioni della domanda.
Riduzione dei costi gas
La parallelizzazione riduce le commissioni allocando le transazioni a sottogruppi di nodi. Questo processo è meno costoso rispetto all'elaborazione sequenziale, in cui ogni transazione viene convalidata da ogni nodo. Inoltre, la velocità di transazione più elevata limita la concorrenza tra i nodi, riducendo ulteriormente le commissioni di transazione.
In chiusura
La parallelizzazione è un metodo per elaborare più transazioni contemporaneamente. Offre molti vantaggi, tra cui una maggiore velocità di elaborazione delle transazioni, una migliore scalabilità e commissioni ridotte. In futuro, la parallelizzazione potrà essere combinata con altre soluzioni di scalabilità, come lo sharding, per raggiungere una scalabilità ancora maggiore nelle reti blockchain.
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