Najważniejsze informacje
W świecie blockchain przetwarzanie równoległe to metoda przetwarzania wielu transakcji naraz.
Występują różne rodzaje przetwarzania równoległego, np. przetwarzanie równoległe na poziomie transakcji, przetwarzanie równoległe na poziomie bloku i przetwarzanie równoległe smart kontraktów.
Wśród zalet przetwarzania równoległego można wymienić np. szybsze przetwarzanie transakcji, lepszą skalowalność i niższe koszty gas.
Wprowadzenie
Sprawne przetwarzanie transakcji stanowi klucz do poprawy wydajności sieci blockchain i rozwiązania problemu ich skalowalności. W tym artykule omówimy podstawy przetwarzania równoległego, jego sposób działania, kilka typowych rodzajów i potencjalne zalety.
Czym jest przetwarzanie równoległe?
Przetwarzanie równoległe (równoległe wykonywanie transakcji) to metoda przetwarzania wielu zadań naraz. Przetwarzanie równoległe jest ściśle związane z obliczeniami równoległymi, które są pojęciem w informatyce oznaczającym jednoczesne wykonywanie wielu procesów.
Na czym polega przetwarzanie równoległe?
Przetwarzanie równoległe organizuje dane sieciowe w sposób, który umożliwia zatwierdzanie wielu transakcji jednocześnie zamiast ich przetwarzania sekwencyjnego (po kolei). Zadanie wykonywania transakcji rozkłada się na kilka węzłów. Każdy węzeł obsługuje inne segmenty obciążenia transakcyjnego, co skraca czas przetwarzania i zmniejsza przeciążenie sieci.
W równoległym przetwarzaniu transakcji sieć jednocześnie bada wiele możliwych stanów, z których każdy ilustruje konsekwencje zatwierdzenia określonej grupy transakcji. Dzięki temu sieć jest w stanie ocenić potencjalny wpływ transakcji, zanim zostaną one oficjalnie zarejestrowane w ledgerze. W następstwie tej oceny węzły uzgadniają wspólny stan, który odzwierciedla zbiorowy wynik tych równoległych zatwierdzeń.
Modele przetwarzania równoległego
Są dwa główne rodzaje przetwarzania równoległego: przetwarzanie równoległe optymistyczne i przetwarzanie równoległe z dostępem do stanu.
1. Przetwarzanie równoległe optymistyczne. W modelu optymistycznej realizacji równoległej sieć pomija początkową fazę sortowania i bezpośrednio przetwarza transakcje równolegle. Założeniem tego podejścia jest to, że większość transakcji w kolejce jest niezależna i korzysta z metody ponownej weryfikacji oraz korekty wszelkich transakcji, które po wykonaniu okażą się współzależne. Oznacza to, że jeżeli transakcje początkowo zostaną uznane za niepowiązane, ale później okaże się, że mają na siebie wzajemny wpływ, system je koryguje, aby zapewnić dokładność wszystkich danych.
2. Przetwarzanie równoległe z dostępem do stanu. Model wykonywania równoległego z dostępem do stanu najpierw dokonuje kategoryzacji transakcji na podstawie ich wpływu na stan sieci, np. interakcji z określonymi smart kontraktami lub kontami. Ułatwia to rozpoznawanie transakcji, których przetwarzanie równolegle jest możliwe bez konfliktu. Wykonywanie transakcji, które na siebie wzajemnie nie oddziałują, odbywa się jednocześnie. I odwrotnie – przetwarzanie transakcji, które mają wpływ na podobne elementy stanu, odbywa się w konkretnej kolejności, a szeregowanie pod względem ważności przebiega na podstawie opłat gas.
Różne rodzaje przetwarzania równoległego
Przetwarzanie równoległe na poziomie transakcji
Przetwarzanie równoległe na poziomie transakcji umożliwia jednoczesne przetwarzanie wielu transakcji. Zwiększa wydajność sieci, ponieważ umożliwia realizację większej liczby transakcji na sekundę (TPS). Skraca również czas potrzebny na potwierdzenie transakcji i poprawia ogólną szybkość reakcji sieci. Ten rodzaj przetwarzania równoległego jest szczególnie cenny w przypadku sieci blockchain o wysokim popycie, w których ważne jest utrzymanie szybkiego czasu przetwarzania.
Występują również pewne trudności związane z przetwarzaniem równoległym na poziomie transakcji. Jednoczesne przetwarzanie transakcji może np. tworzyć zależności danych, w których dane wyjściowe jednej transakcji mogą mieć wpływ na drugą, więc do dbania o spójność i wiarygodność potrzebne są złożone strategie zarządzania danymi.
Przetwarzanie równoległe na poziomie bloku
Przetwarzanie równoległe na poziomie bloku polega na jednoczesnym tworzeniu i zatwierdzaniu bloków w celu poprawy skalowalności sieci. Dzięki przetwarzaniu wielu bloków naraz podejście to ułatwia sieci blockchain obsługę większej liczby transakcji i zapobieganie potencjalnemu przeciążeniu sieci.
Jednak aby uniknąć naruszenia bezpieczeństwa sieci blockchain konieczna jest staranna implementacja przetwarzania równoległego na poziomie bloku. Ponadto do przetwarzania równoległego na poziomie bloku potrzebne są większe zasoby obliczeniowe, co podnosi wymogi sprzętowe wobec węzłów sieci. Może to potencjalnie ograniczać niektórym użytkownikom możliwość uczestnictwa w sieci, a także mieć ujemny wpływ na jej decentralizację i dostępność.
Przetwarzanie równoległe smart kontraktów
Przetwarzanie równoległe smart kontraktów oznacza równoległą realizację wielu smart kontraktów. Może poprawiać wydajność zdecentralizowanych aplikacji (DApp), zwiększając ich skalowalność i szybkość reakcji.
Równoległą realizację smart kontraktów umożliwia kilka mechanizmów. Przykładowo rollupy optymistyczne realizują transakcje w trybie off-chain i wchodzą w interakcje z siecią blockchain tylko w celu ich finalizacji, co zmniejsza obciążenie łańcucha głównego. Rozwiązanie Validium do skalowania sieci Ethereum łączy dowody z wiedzą zerową i obliczenia w trybie off-chain, co zapewnia zarówno skalowalność, jak i prywatność aplikacjom smart kontraktów.
Korzyści z przetwarzania równoległego
Duża szybkość przetwarzania transakcji
Rozdzielenie zadań na wiele węzłów skraca czas realizacji transakcji, co zwiększa szybkość ich przetwarzania. Sieci korzystające z przetwarzania równoległego są zwykle sprawniejsze niż sieci działające w modelach przetwarzania sekwencyjnego.
Skalowalność
Przetwarzanie równoległe rozwiązuje problem skalowalności sieci blockchain poprzez rozdzielenie zatwierdzania transakcji na różne węzły sieci. Przyspiesza to proces i obsługuje skalowanie poziome. Skalowanie poziome umożliwia sieci dodawanie lub usuwanie węzłów w zależności od wahań popytu.
Niższe koszty gas
Przetwarzanie równoległe zmniejsza opłaty poprzez przydzielanie transakcji do podgrup węzłów. Jest to mniej kosztowne niż przetwarzanie sekwencyjne, w którym każdą transakcję zatwierdza każdy węzeł. Ponadto większa szybkość transakcji zmniejsza konkurencję między węzłami, jeszcze bardziej obniżając opłaty transakcyjne.
Wnioski Końcowe
Przetwarzanie równoległe to metoda jednoczesnego przetwarzania wielu transakcji. Ma wiele zalet, np. większą szybkość przetwarzania transakcji, lepszą skalowalność i niższe opłaty. W przyszłości przetwarzanie równoległe można połączyć z innymi rozwiązaniami skalującymi, np. z shardingiem, aby osiągnąć w sieciach blockchain jeszcze większą skalowalność.
Dalsza Lektura
Wyłączenie Odpowiedzialności i Ostrzeżenie o Ryzyku: Niniejsza treść jest prezentowana użytkownikowi w stanie, w jakim się znajduje, wyłącznie w celach ogólnoinformacyjnych i edukacyjnych, bez jakichkolwiek gwarancji. Nie należy jej interpretować jako porady finansowej, prawnej ani innego rodzaju porady specjalistycznej. Nie ma ona również charakteru zachęty do zakupu jakiegokolwiek konkretnego produktu ani usługi. Użytkownik powinien zasięgnąć własnej porady u odpowiednich zawodowych doradców. Jeżeli artykuł jest napisany przez osobę z zewnątrz, należy pamiętać, że wyrażone poglądy są poglądami tej osoby i nie muszą odzwierciedlać poglądów Akademii Binance. Więcej informacji można znaleźć w naszym pełnym wyłączeniu odpowiedzialności tutaj. Ceny aktywów cyfrowych bywają zmienne. Możliwe, że wartość Twojej inwestycji spadnie lub wzrośnie i nie odzyskasz zainwestowanej kwoty. Ponosisz wyłączną odpowiedzialność za swoje decyzje inwestycyjne, a Akademia Binance nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne straty. To nie jest porada z zakresu finansów, prawa ani innej dziedziny. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z naszymi Warunkami Użytkowania i Ostrzeżeniem o Ryzyku.