一文告訴你Zen Protocol為何比以太坊更快

導(dǎo)語:Zen Protocol 可同時處理多份智能合約熄诡,再加上獨(dú)特的代幣發(fā)行機(jī)制,讓它擁有了超越ETH的潛力诗力。

1.惱人的可伸縮性

可伸縮性(Scalability )是讓任何區(qū)塊鏈項(xiàng)目都十分頭疼的問題凰浮。

理論上,比特幣每秒最多可處理約7筆交易,但實(shí)際上只有3-4筆袜茧。目前以太坊每秒能處理約6筆交易菜拓,可理論上每秒最多可處理約12筆。比特幣的區(qū)塊通常滿負(fù)荷運(yùn)行笛厦,導(dǎo)致交易延遲纳鼎。**以太坊在頻繁使用時也面臨著類似的問題 **——在2017年6月份的Status(英文縮寫SNT,一個開源的聊天平臺裳凸,以及是一個支持以太坊去中心化應(yīng)用dApp的移動瀏覽器) ICO(inital coin offering)期間喷橙,以太坊的交易速度比平常慢了數(shù)小時。

以太坊代幣(token)是運(yùn)行在以太坊虛擬機(jī)(Ethereum Virtual Machine登舞,以下簡稱EVM)上的贰逾,每一筆交易都會導(dǎo)致EVM狀態(tài)改變,并且所有的交易只能按順序依次處理菠秒。這就導(dǎo)致以太坊在交易吞吐量方面存在瓶頸——以太坊網(wǎng)絡(luò)受到礦工運(yùn)行智能合約速度的限制疙剑,智能合約一旦運(yùn)行,就會導(dǎo)致EVM狀態(tài)更新践叠,最終導(dǎo)致以太坊處理交易速度降低言缤。

2.擁堵的天敵——并行計(jì)算

計(jì)算領(lǐng)域中有一個重要概念是可并行性(parallelism) ,即同時執(zhí)行多個任務(wù)的能力禁灼。以太坊網(wǎng)絡(luò)不具有并行計(jì)算的能力管挟,因?yàn)槊恳还P交易都會改變EVM的狀態(tài),并且后續(xù)也可能無法合并這些狀態(tài)弄捕。沒辦法僻孝,以太坊網(wǎng)絡(luò)只能一個接一個,依次處理每一筆交易守谓。

Zen Protocol 沒有像EVM這樣的全網(wǎng)共享狀態(tài)穿铆,這意味著我們可以并行處理智能合約。什么意思呢斋荞?

ZEN 和 ETH

假設(shè)現(xiàn)在有兩份智能合約——α和β 需要處理荞雏。運(yùn)行智能合約α需要271毫秒,β則需要463毫秒平酿。如果我們只能按順序依次執(zhí)行智能合約凤优,那么必須運(yùn)行先α,再運(yùn)行β蜈彼。即先花費(fèi)271毫秒筑辨,再花費(fèi)463毫秒俭正,整個過程需要734毫秒才能處理完畢羞海。

如果可以并行處理智能合約斤吐,那么我們就可以同時啟動α和β。也就是說姥卢,經(jīng)過271毫秒后昧辽,α已運(yùn)行完畢冠王,同時向挖,β仍在運(yùn)行;又過了192毫秒哪替,β已經(jīng)運(yùn)行完畢栋荸。至此,兩份智能合約處理完畢凭舶。整個過程耗時463毫秒——和處理單個最耗時的智能合約時長一樣晌块。

這就是并行計(jì)算的優(yōu)勢。那如果我們想運(yùn)行α100次帅霜,該怎么辦呢匆背?假如必須按順序依次處理智能合約,那么將耗時27100毫秒身冀,即27.1秒钝尸。而如果我們可以并行處理智能合約,那么整個過程仍然只需要27毫秒—— 足足快了100倍搂根!

很明顯珍促,如果可以并行處理智能合約,就可以提高交易吞吐量剩愧。在所有條件相同的情況下猪叙,可并行處理的智能合約數(shù)量才是制約交易量的最大因素。如你所知仁卷,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)已經(jīng)擁有并行計(jì)算的能力穴翩,服務(wù)器也可以成百上千地同時運(yùn)行。

當(dāng)然啦五督,并非所有的交易都可以并行處理藏否。而如果同一個區(qū)塊中,一筆交易的處理必須要依賴于另一筆交易的處理充包,那么就只能按順序處理這些交易。話說回來遥椿,這種處理方式也有它的好處基矮,即這些交易不會影響其他單獨(dú)交易的時間。正如其運(yùn)行在類似以太坊這樣的單線程處理環(huán)境中一樣冠场。

假設(shè)我們有三份智能合約要處理:α家浇,β和γ,其中γ取決于β碴裙,這些智能合約分別需要耗時7,4和3毫秒钢悲。如果單線程處理点额,那么我們必須先運(yùn)行α,然后運(yùn)行β莺琳,最后運(yùn)行γ还棱,總共耗時14毫秒。如果可以并行處理這三份智能合約惭等,那么我們可以同時啟動α和β——在4毫秒之后珍手,β已處理完畢并且開始處理γ;在7毫秒之后辞做,全部處理完畢琳要!

以太坊在 ICO時經(jīng)常遇到交易延遲的問題,因?yàn)闊o論是什么智能合約秤茅,一旦運(yùn)行都必將導(dǎo)致EVM的狀態(tài)更新稚补,進(jìn)而導(dǎo)致交易網(wǎng)絡(luò)用擁堵不堪。恰好Zen Protocol 沒有類似的全網(wǎng)共享狀態(tài)框喳,因此在Zen Protocol 上發(fā)起ICO孔厉,其他不相關(guān)的交易就不會影響交易處理時間。

這種優(yōu)勢是巨大的帖努。以太坊網(wǎng)絡(luò)上的各種代幣(除了以太代幣ETH)都是EVM的一部分撰豺,這意味著更改帳戶余額必須通過智能合約更改EVM的狀態(tài)。

Zen Protocol 設(shè)計(jì)了一流的代幣發(fā)行機(jī)制拼余,即其他代幣的運(yùn)行方式與Zen Protocol 的原生代幣完全相同污桦。它們是UTXO(Unspent Transaction Output,即消費(fèi)的交易輸出)匙监,并且在Zen Protocol 網(wǎng)絡(luò)上交易不一定都會運(yùn)用智能合約——你可以像消費(fèi)比特幣一樣消費(fèi)它們凡橱,十分簡便。

因此亭姥,在Zen Protocol 上智能合約可以并行處理稼钩,簡單交易甚至不涉及智能合約。

僅憑這一點(diǎn)达罗,Zen Protocol 已比以太坊的性能意見有了顯著提升坝撑。但是,我們可以做得更好粮揉。

3.編譯代碼的優(yōu)勢

以太坊使用“燃料系統(tǒng)”為礦工支付運(yùn)行智能合約消耗的計(jì)算資源巡李,智能合約由EVM生成。為了使用以太坊智能合約扶认,用戶支付“燃料費(fèi)”作為交易費(fèi)用侨拦。

在執(zhí)行智能合約之前,以太坊礦工會查找執(zhí)行該合約的“燃料費(fèi)”辐宾。如果用戶支付了足夠的費(fèi)用狱从,則礦工從用戶支付的燃?xì)赓M(fèi)中減去執(zhí)行該指令的消耗的費(fèi)用膨蛮,然后在EVM上執(zhí)行該命令,最后EVM會更新狀態(tài)季研。這個過程一直持續(xù)到用戶支付的費(fèi)用消耗完畢敞葛,或者礦工執(zhí)行完所有智能合同。

在Zen Protocol 中训貌,智能合約中包含著執(zhí)行智能合約需要消耗費(fèi)用的信息制肮。當(dāng)曠工我們執(zhí)行智能合約時,不需要跟蹤記錄燃料使用情況递沪,因?yàn)閳?zhí)行智能合約之前我們就知道了執(zhí)行的成本豺鼻。因此,我們不需要浪費(fèi)時間查看燃料價格款慨,檢查剩余燃料儒飒,還得從剩余燃料中減去執(zhí)行命令的燃料費(fèi)用。

正因?yàn)椴魂P(guān)心燃料價格檩奠,所以我們不需要將智能合約設(shè)定為一整套指令 ——只需要保留其源代碼即可桩了。基于此埠戳,我們不用像以太坊那樣逐一按順序執(zhí)行智能合約指令井誉,即我們可以讓礦工編譯(compile)源代碼,而不是像以太坊那樣解釋(interpret)指令整胃。

這里稍微解釋下兩者的異同:

編譯(compile):即在整個程序源代碼運(yùn)行之前颗圣,將其翻譯成為另外一種代碼,然后等待被執(zhí)行屁使,產(chǎn)物則是另一份代碼在岂。
解釋(interpret):即在運(yùn)行程序時一行一行讀懂然后執(zhí)行源代碼,產(chǎn)物是運(yùn)行結(jié)果蛮寂。

編譯代碼比解釋代碼快了幾個數(shù)量級蔽午,并且編譯代碼也更容易自動優(yōu)化。例如酬蹋,有時可以用2個機(jī)器指令執(zhí)行計(jì)算及老,而不是5條。編譯時我們可能會自動進(jìn)行此優(yōu)化除嘹,但在逐個解釋說明時則可能無法實(shí)現(xiàn)写半。

4.總結(jié)

總而言之,Zen Protocol 有如下優(yōu)勢:

  • 可以并行處理智能合約尉咕。即在所有其他條件相同時,我們可以在更短的時間內(nèi)處理更多的智能合約璃岳;

  • 智能合約處理速度更快年缎。即使是相同的智能合約悔捶,在Zen Protocol 上運(yùn)行得更快;

  • 最后单芜,Zen Protocol 擁有一流的代幣發(fā)行機(jī)制蜕该,常用的轉(zhuǎn)移代幣功能也不需要使用智能合約。


原文:https://blog.zenprotocol.com/zen-protocol-and-scalability-e0f9bf8483b8洲鸠,作者Asher Manning堂淡,翻譯:謝行知

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