Pontos-chave
No espaço da tecnologia blockchain, paralelização é um método de processamento de múltiplas transações ao mesmo tempo.
Existem vários tipos de paralelização, incluindo paralelização em nível de transação, paralelização em nível de bloco e paralelização de contratos inteligentes.
Alguns benefícios da paralelização incluem processamento mais rápido de transações, escalabilidade aprimorada e redução dos custos de gas.
Introdução
O processamento eficiente de transações é essencial para melhorar a taxa de transferência das redes blockchain e solucionar o problema de escalabilidade dessas redes. Neste artigo, vamos abordar os conceitos básicos da paralelização, seu funcionamento, alguns dos tipos comuns e os benefícios potenciais.
O que é paralelização?
A paralelização (execução paralela de transações) é um método para processar múltiplas tarefas simultaneamente. A paralelização está diretamente ligada à computação paralela, um conceito na ciência da computação que se refere à execução simultânea de múltiplos processos.
Como a paralelização funciona?
A paralelização organiza os dados da rede de uma forma que permite a validação de múltiplas transações simultaneamente, em vez de processá-las sequencialmente (uma por uma). A tarefa de executar transações é distribuída entre vários nodes. Cada node lida com diferentes segmentos da carga de transação, o que possibilita tempos de processamento mais rápidos e reduz o congestionamento na rede.
No processamento paralelo de transações, a rede examina simultaneamente vários estados possíveis, cada um ilustrando as consequências da validação de um grupo específico de transações. Isso permite que a rede avalie o impacto potencial das transações antes que elas sejam oficialmente registradas no ledger. Após essa avaliação, os nodes concordam com um estado comum que reflete o resultado coletivo dessas validações paralelas.
Modelos de paralelização
Existem dois tipos principais de paralelização de blockchain: paralelização optimistic e paralelização state-access.
1. Paralelização optimistic. No modelo de execução de paralelização optimistic, a rede ignora a fase de classificação inicial e processa as transações diretamente de forma simultânea. Essa abordagem pressupõe que a maioria das transações na fila são independentes e implementa um método para revisar e corrigir quaisquer transações consideradas interdependentes após a execução. Isso significa que se as transações forem inicialmente consideradas não relacionadas, mas depois for descoberto que elas se afetam mutuamente, o sistema as ajustará para garantir que todos os dados permaneçam precisos.
2. Paralelização state-access. O modelo de execução de paralelização state-access começa categorizando as transações de acordo com seus efeitos no estado da rede, como interações com contratos inteligentes ou contas específicas. Isso ajuda a identificar transações que podem ser processadas em paralelo sem conflitos. Transações que não interagem entre si são executadas simultaneamente. Por outro lado, as transações que afetam elementos de estado semelhantes são processadas em uma ordem específica, com priorização baseada nas taxas de gas.
Diferentes tipos de paralelização
Paralelização em nível de transação
A paralelização em nível de transação permite o processamento simultâneo de várias transações. Isso aumenta a taxa de transferência da rede, possibilitando um maior número de transações por segundo (TPS). Além disso, reduz o tempo necessário para confirmações de transações, responsividade geral da rede. Esse tipo de paralelização é especialmente valioso para blockchains de alta demanda, onde é importante manter tempos de processamento rápidos.
Existem também alguns desafios associados à paralelização em nível de transação. Por exemplo, processar transações simultaneamente pode criar dependências de dados, onde o output (saída) de uma transação pode influenciar outro, exigindo estratégias complexas de gerenciamento de dados para garantir consistência e confiabilidade.
Paralelização em nível de bloco
A paralelização em nível de bloco envolve a criação e validação simultânea de blocos, com o objetivo de melhorar a escalabilidade da rede. Ao processar vários blocos simultaneamente, essa abordagem ajuda a blockchain a acomodar mais transações e prevenir possíveis congestionamentos na rede.
No entanto, a paralelização em nível de bloco requer uma implementação cuidadosa para evitar comprometer a segurança da blockchain. Além disso, a paralelização em nível de bloco exige mais recursos computacionais, o que aumenta os requisitos de hardware para os nodes da rede. Isso poderia limitar a capacidade de alguns usuários de participar da rede, o que afetaria negativamente sua descentralização e acessibilidade.
Paralelização de contratos inteligentes
A paralelização de contratos inteligentes refere-se à execução paralela de vários contratos inteligentes. Isso melhora o desempenho de aplicativos descentralizados (DApps), aprimorando sua escalabilidade e responsividade.
Diversos mecanismos facilitam a execução paralela de contratos inteligentes. Por exemplo, optimistic rollups executam transações off-chain e só interagem com a blockchain para finalizá-las, reduzindo a carga na blockchain principal. A solução de escalabilidade da Ethereum, Validium, combina zero-knowledge proofs (provas de conhecimento zero) com computação off-chain, fornecendo escalabilidade e privacidade para aplicações de contratos inteligentes.
Benefícios da paralelização
Velocidade alta no processamento de transações
A distribuição de tarefas entre vários nodes diminui os tempos de execução das transações, o que aumenta a velocidade de processamento. Redes que utilizam paralelização geralmente são mais eficientes do que aquelas que operam com modelos de processamento sequencial.
Escalabilidade
A paralelização aborda o problema de escalabilidade da blockchain ao distribuir a validação de transações entre os nodes da rede. Isso acelera o processo e possibilita a escalabilidade horizontal. A escalabilidade horizontal é a capacidade da rede de adicionar ou remover nodes conforme as variações de demanda.
Custos de gas reduzidos
A paralelização reduz as taxas alocando transações para subgrupos de nodes. Isso é menos custoso em comparação com o processamento sequencial, no qual cada transação é validada por todos os nodes. Além disso, velocidades de transação mais rápidas diminuem a competição entre nodes, o que reduz ainda mais as taxas de transação.
Considerações finais
A paralelização é um método de processamento de múltiplas transações simultaneamente. Ela oferece muitos benefícios, incluindo maior velocidade de processamento de transações, escalabilidade aprimorada e redução de taxas. No futuro, a paralelização pode ser combinada com outras soluções de escalabilidade, como o sharding, para alcançar uma escalabilidade ainda maior nas redes blockchain.
Leituras adicionais
Soluções de Escalabilidade de Blockchains de Layer-1 vs. Layer-2
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