作者:100y
翻译:白话区块链
从前,一位紫色的Pepe巫师出现了……
1、堕落的以太坊村
从前,在以太坊村庄里住着一群绿色的Pepe。以太坊曾是最繁荣的王国之一,高度的去中心化和强大的安全性带来了欣欣向荣的经济。
在这些原则的指导下,村民们定期根据他们的持币量举行选举,选出领导人来管理每十二秒生成的一批交易记录,从而细心维持着村庄繁荣的经济。
然而,如今以太坊往日的辉煌已逐渐褪去,一种名为“迷因病毒”的瘟疫肆虐村庄,削弱了它的力量。街道上笼罩着阴影,绿色的Pepe们步履蹒跚,茫然地徘徊在这个已经荒凉而阴郁的村庄里。
尽管如此,仍有一些绿色的Pepe渴望恢复以太坊的昔日荣光。他们发起了“L2改革”运动,旨在振兴村庄。通过他们的努力,以太坊再次繁荣起来,活动规模达到了以前不敢想象的程度。Pepe们也重拾了生活中曾有的活力。
然而,L2改革也有其局限性。附近的村庄如Solana和Sui,尽管年轻且有时不够稳定,却凭借前所未有的科技革命迅速崛起。他们的创新使复杂的金融交易变得无比顺畅,而以太坊尽管进行了改革,依然面临着困境。于是,Pepe之间开始流传着迁往这些邻近村庄的想法。
就在这命运般的一天,一位紫色的Pepe巫师出现在以太坊村庄……
2、色Pepe巫师的到来
一位身穿紫袍的Pepe巫师,满怀忧伤地注视着以太坊村失去的辉煌,决心建立一个新的王国,命名为Monad。
某天,他出现在绿色的Pepe们面前,宣布了自己要创建Monad村的宏大计划。在村中的广场上,他召集大家,倾听他们的想法与愿望。
绿色的Pepe 1发言道:“我希望Monad的生活感觉就像以太坊一样。尽管以太坊的扩展性不如Solana或Sui,但我从未想过离开,因为它们的文化与我们的截然不同。”
绿色的Pepe 2接着说:“保持相同的生活方式和文化很重要,但我也希望有一个像其他村庄那样高效的系统。虽然以太坊很安全,但对于需要速度和灵活性的项目来说还远远不够。”
巫师铭记他们的期望,承诺要创建一个既保留以太坊丰富文化,又具备Solana和Sui扩展性的Monad村。他仔细思索实现这两个梦想所需的强大法术,打造一个兼容以太坊传统又具备新时代高效特质的村庄。
随后,他将这个愿景分享给了满怀希望的Pepe们,为他们带来了可以真正兼得两者的美好憧憬。
3、秘法一:延迟执行
以太坊村庄扩展性的限制之一在于,在共识过程中每笔交易都必须被处理,这是生成每个新区块的必要步骤。
在这个村庄中,提出区块的领导者必须在提案前计算其中的所有交易,以确保每笔交易的结果。此外,接收到该区块的验证节点也需要计算所有交易,以验证区块的合法性并进行投票。
由于共识过程既涉及计算又需要村民间的通信,分配给交易处理的时间预算相当有限,从而导致了扩展性的局限。
为了解决这一问题,紫色的Pepe巫师引入了一个新法术,称为“延迟执行”。该法术将“共识”过程(即对村民交易的排序)与“执行”过程(即计算这些交易的结果)分离开来。
简而言之,不再是每个区块同时进行共识和执行,而是当第N个区块在进行共识时,第N-1个区块的交易执行顺序已经确定并开始计算结果。
这种方法为执行预留了完整的区块时间,从而大大增加了在同一时间内可以处理的交易数量。
进阶法术:延迟Merkle根
在以太坊村庄中,节点在达成共识前会先进行计算,以确保区块的有效性。然而,在Monad的延迟执行系统中,共识与执行是分离的,这给了恶意节点忽略已同意交易或随意更改计算状态的机会。
为防止这种情况,Monad在第N个区块的提案中嵌入一个代表第N-10个区块计算结果的Merkle根。当超过三分之二的节点对第N个区块达成共识时,也就意味着他们认可了第N-10个区块的计算结果。
如果任何节点的第N-10个区块计算结果与第N个区块包含的Merkle根不符,那么该节点将从第N个区块开始被移出共识。这种对Merkle根的十区块延迟确保了任何计算错误能够及时被检测到。
值得注意的是,Monad的区块时间为1秒,但这并不意味着Monad的最终确认需要10秒。由于Monad独特的MonadBFT系统,可以实现单槽最终性,从而在1秒内完成确认。
4、秘法二:交易哈希
睿智的紫色Pepe巫师思索着村庄中的领导者如何能迅速将区块提案传播给其他节点。
在以太坊村庄,通常会将整个区块提案(包括所有交易)打包成一个庞大的数据包,并通过网络发送。
然而,巫师意识到,如果Monad村庄采用这种方式,广播一个充满无数交易的庞大区块提案将成为一项艰巨且费力的任务。
为了解决这个问题,紫色Pepe巫师引入了“交易哈希”的概念。由于所有村民提交的交易已经在网络中传播,每个节点都在自己的内存池中保留着Monad村的交易记录。
这一洞见意味着领导者不再需要在每个区块提案中传输完整的交易列表。相反,领导者只需引用这些交易,发送交易的哈希值即可。
通过这种方式,Monad的区块提案保持了紧凑,仅包含每笔交易的哈希值。收到这些提案后,其他节点可以轻松地将哈希值与自己的记录进行比较,以识别出所引用的交易。
5、秘法三:MonadBFT
在Monad村庄中,每个区块内交易的顺序和区块创建的共识由MonadBFT管理,这是一种基于HotStuff的高性能共识机制。该双阶段BFT(拜占庭容错)算法使得共识可以在两个步骤中达成。
区块领导者的角色是根据每个参与者的质押份额随机选择的。在Monad中,区块的生成效率高于以太坊村,因为每个区块N的提案都是与前一个区块N-1的法定证书(Quorum Certificate, QC)一起传输的,这表明超过三分之二的节点已经验证了该区块。
事情的进展如下:
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领导者N传播了区块N的提案,并附上了区块N-1的法定证书(QC)。
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验证者随后验证了区块N,并将他们的投票发送给领导者N+1。
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领导者N+1分享了区块N+1的提案,并附上了区块N的QC。
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然而,即使有了QC N,验证者也无法立即确认区块N,因为区块链的特性无法确保所有参与者同步在线。
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为了完全保护区块N,验证者必须将包含QC N的对区块N+1的“同意”投票发送给领导者N+2。当领导者N+2生成QC N+1时,这确认了N+1轮的成功完成,进而追溯性地确认了区块N的最终性。
因此,凭借巧妙的魔法和远见,紫色Pepe巫师引导Monad村进入了一个新时代,在这个时代中,每个区块不仅迅速创建和保护,还展现出真正可扩展和合作的村庄应有的优雅。
6、秘法四:并行执行
在Monad的领域中,为了处理大量村民交易,紫色的Pepe巫师设计了一种新法术,使得交易的处理方式不再像以太坊村那样是串行的,而是以强大的并行流进行处理。
借助“延迟执行”的法术,只有在一个区块的交易顺序达成共识后,执行才会开始。Monad村庄里聚集了一批技艺高超的执行者,他们各自独立处理交易,计算输入和输出,并创建待处理列表。
这些输入和输出并不会立即改变村庄的状态,而是悬而未决,准备按共识确定的顺序提交。这一提交过程涉及将输出一个一个地合并到当前状态中,就像魔法丝线编织成无缝秩序的挂毯。
然而,这里有一个变数。并行处理引入了交易冲突的可能性——在井然有序的以太坊村中这并不常见,但在Monad中却成了新的挑战。
例如,如果一个交易(tx b)是村民A赠送1 ETH给村民B,而另一个交易(tx c)则显示B在村庄旅馆花费了这笔ETH,那么它们的顺序至关重要。如果tx c尝试在tx b之前执行,该交易将失败。在这些情况下,冲突的交易会被重新调度,tx c将等待tx b完成后再重新执行。
因此,在Monad中,并行执行的核心在于顺序:结果是并行计算的,但状态更新则以所需的精确顺序合并。
7、秘法五:MonadDb
紫色的Pepe巫师并没有止步于此。他召唤了MonadDb,这是一个独特于Monad村的自定义数据库,专门用于存储区块链的状态。在以太坊中,复杂的梅克尔帕特里夏树(Merkle Patricia Trie)被用来保持数据的韧性,但也因其在处理外部客户端时的低效率而受到诟病;而MonadDb则本土化地采用了这一结构,充分发挥其强大功能和高效性。
MonadDb是在考虑到村庄的并行执行的基础上构建的,支持多个同时的读写操作,优雅而精准。与传统数据库不同,后者要求每个任务完成后才能进行下一个,MonadDb运用异步I/O魔法,使得任务能够无缝重叠,从而真正实现并行处理交易的能力。
8、欢迎来Monad村参观!
通过一系列奇妙的法术和复杂的魔法,紫色的Pepe巫师创造了Monad村——一个以太坊的可信账户、密码学、交易格式、编程语言和钱包与Solana和Sui的卓越可扩展性无缝结合的地方。如今,Monad怀揣着每秒处理10000笔交易和实现1秒最终性的梦想而繁荣发展。
这个由智慧和希望诞生的Monad村,能否拯救被表情包病毒困住的世界,并帮助以太坊重现辉煌,成为其值得的伙伴?只有时间才能揭晓答案。
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