Что такое параллелизация и как она работает?

Ключевые выводы

• Параллелизация в блокчейне — метод одновременной обработки транзакций.
• Разные типы: на уровне транзакций, на уровне блоков, параллелизация смарт-контрактов.
• Даёт быструю обработку, лучшую масштабируемость и меньше газовых затрат.

Введение

Эффективная обработка транзакций — ключ к росту пропускной способности блокчейнов. Масштабируемость — больной вопрос. Давайте разберёмся, что такое параллелизация, как работает и какие плюсы даёт.

Что такое параллелизация?

Параллелизация — обработка нескольких задач одновременно. Похоже на параллельные вычисления в информатике. В блокчейне это значит, что много транзакций проверяются сразу, а не по одной. Сеть работает быстрее. Намного быстрее.

Как работает параллелизация?

Данные организуются так, чтобы проверять транзакции параллельно. Нагрузка распределяется между узлами. Каждый узел берёт свой кусок работы. Время обработки падает. Сеть меньше перегружается.

Сеть проверяет много возможных состояний одновременно. Кажется, это позволяет предсказать результат до записи в реестр. Потом узлы договариваются об общем состоянии. Всё вместе работает как единый организм.

Модели параллелизации

Существует два основных типа:

1. Оптимистическая параллелизация: Сеть сразу обрабатывает транзакции. Без предварительной сортировки. Предполагается, что большинство транзакций не зависят друг от друга. Если потом выяснится, что они связаны — система всё исправит. Немного рискованно, но эффективно.

2. Параллелизация доступа к состоянию: Здесь сначала группируют транзакции по влиянию на сеть. Например, какие контракты затрагивают. Так видно, что можно делать параллельно. Несвязанные транзакции идут одновременно. Конфликтующие — по очереди, с приоритетом по газу.

Различные типы параллелизации

Параллелизация на уровне транзакций

Множество транзакций обрабатываются одновременно. TPS растёт. Подтверждения приходят быстрее. Для горячих блокчейнов это ценно.

Но есть сложности. Бывают зависимости данных. Выход одной транзакции влияет на другую. Нужен хитрый менеджмент. Не всё так просто.

Параллелизация на уровне блоков

Блоки создаются и проверяются параллельно. Сеть справляется с большей нагрузкой. Перегрузки случаются реже.

Однако такой подход требует осторожности. Безопасность под угрозой. Нужно больше вычислительных ресурсов. Не каждый узел потянет. Вроде хорошо, но с оговорками.

Параллелизация смарт-контрактов

Несколько смарт-контрактов выполняются параллельно. DApps работают быстрее. Отзывчивость лучше.

Есть разные способы. Оптимистичные объединения работают вне цепи. Validium на Ethereum объединяет zero-knowledge доказательства с внецепочечными вычислениями. Интересные подходы, надо признать.

Преимущества параллелизации

Высокая скорость обработки

Распределение задач ускоряет исполнение. Транзакции проходят быстрее. Такие сети эффективнее последовательных, это факт.

Масштабируемость

Параллелизация помогает с масштабируемостью. Проверка распределяется. Сеть может подстраиваться под нагрузку. Добавлять узлы. Убирать лишние. Гибкость.

Снижение затрат на газ

Комиссии меньше из-за распределения нагрузки. Не все узлы проверяют каждую транзакцию. Меньше конкуренции. Цены падают. Пользователям выгодно.

Заключительные мысли

Параллелизация — мощный инструмент для блокчейнов. Ускоряет. Масштабирует. Удешевляет. В будущем, кажется, её будут комбинировать с шардингом. Масштабируемость вырастет ещё сильнее. DeFi и децентрализованные приложения требуют этого. Время покажет.