深入Shardeum：利用动态分片的自动扩展套件L1区块链

在本期节目中，Shardeum 的首席技术官 Srinivasan Parthasarathy 分享了 Shardeum 如何通过动态状态分片和无块交易模型构建自动扩展套件的第一层区块链。该架构实现了线性可扩展套件性，同时保持了节点要求的低门槛，提供了效能与去中心化之间的独特平衡。他还讨论了测试网操作的经验教训、关键的漏洞奖励发现以及网路的安全方法，包括每 60 秒轮换节点责任的订制 Proof of Quorum（法定人数证明）。作为一个开源、社群驱动的专案，Shardeum 计划于 5 月 5 日推出其主网，后续将分阶段支援智慧合约和激励计划。 （前情提要：Mode Network：驱动以太坊L2革新，成为万用高效扩展套件 ） （背景补充：12张图洞察Q1市场：DeFi活跃度大增、Layer 2快速扩展套件、Web3游戏升温 ） 介绍与 Shardeum 概述 Ehan：欢迎来到吴说不加密Podcast。今天，我们很高兴邀请到 Shardeum 的首席技术官 Srinivasan。欢迎您，请您介绍一下自己和 Shardeum。 Srinivasan：是的，大家好，我是 Srinivasan。我是 Shardeum 的首席技术官。在 Shardeum，我们正在构建世界上第一个自动扩展套件的第一层区块链，我非常高兴能够在这里。 我进入区块链的旅程始于 2016 年。在 2017 年，我构建了我的第一个 NFT 市场。从那时起，我在多个地方工作，并构建了许多与 Web3 相关的产品。我曾在 DraftKings 担任工程副总裁，帮助构建他们旗舰产品的区块链基础设施。最近，我在一家名为 Six 的公司工作，我们销售代表美国资源权利的 NFT 代币。 现在在 Shardeum，我领导着一个出色的团队，我们专注于构建这一开创性的自动扩展套件第一层区块链。 Shardeum 如何在保持节点访问低门槛的同时扩展套件？ Ehan：Shardeum 声称是第一个自动扩展套件的第一层。其架构是如何在保持节点要求可访问的同时实现高交易吞吐量的？ Srinivasan：我觉得用一个视觉类比来解释区块链的工作原理以及 Shardeum 的不同之处会很有帮助 — — 这样可以吗？ 一个很好的思考事件驱动型区块链的方式是想像它像一个电子表格，包含行和列。每一行代表一个区块，而每个单元格则是一个交易。这个电子表格对任何人开放，具有透明性，但一次只能由一个人写入 — — 特别是，每次只有一个人可以写入新的行。在大多数区块链中，关键问题是：谁有权写入下一行？所有共识协议的本质都是确定谁可以写入这一行。 现在，想像这个电子表格有十亿行，且有一个单一的程式来管理这一切。随着行数从十亿增加到二十亿、再到一百亿，它将变得越来越缓慢且缺乏可扩展套件性。但如果不是一个巨大的表格，而是有 1000 个选项卡，就像 Google Sheets 一样呢？你可以通过字母分组演算法将资料分配到这些选项卡中，因此你将在许多表格中分散较小的资料集。这基本上就是分片的工作原理，这也是 Shardeum 所做的。 但是 Shardeum 更进一步。我们并不是固定数量的选项卡 — — 比如 1000 个 — — 而是在执行时动态调整它们。你可能一开始只有 10 个选项卡，但随着交易量的增加，你可以扩展套件到 200、1000 或更多的选项卡。当交易量下降时，又可以缩减回去。这被称为动态状态分片，正是它使我们能够自动扩展套件。 还有一个重要的区别。大多数区块链围绕 「区块」 的概念运作，这意味着编写者必须在我们电子表格的类比中写入完整的一行。这使得写入行的人可以看到待处理的交易，从而可能进行操控 — — 例如重新排序交易。 Shardeum 不依赖于区块的概念。相反，我们以最纯粹的形式处理交易。我们执行的最小单位是该行中的一个单元格。我们不需要一次性写入整个行。虽然为了与 EVM 相容，我们在外部模拟区块 — — 以便 JSON-RPC 客户端知道如何与我们互动 — — 但在内部，我们并不真正受限于这种结构。 这种架构使我们能够修改单个单元格，而非整个行，根据交易量动态分片和重新分配工作负载，并以最小的效能瓶颈水平横向扩展套件。这是一个难以解决的技术难题，但正是这一点使 Shardeum 与众不同。 Ehan：那么，这种自动扩展套件设计有什么权衡吗？ Srinivasan：显而易见的权衡是，这种设计引入了节点之间更高水平的通讯。在传统区块链中，每个验证节点都储存整个区块链状态的完整副本 — — 在我们之前的类比中，基本上是整个电子表格。这意味着每个节点需要大量的处理能力和储存容量。 在 Shardeum 中，由于我们将资料划分为更小的片段 — — 或选项卡 — — 每个节点只需要处理一小部分，比如 1000 个选项卡中的一个。这显著降低了每个节点的计算和储存要求，使其更易于访问。然而，缺点是每个节点现在只能看到整体状态的一部分。就像只能访问电话目录的 「A」 部分。 因此，当一个节点需要其分配段外的资料时，它必须首先确定哪个节点持有所需资料，然后向其请求资料。这引入了一层节点间的通讯，使事情变得更加复杂。 尽管如此，我们通过订制的通讯协议解决了这一挑战，使节点能够高效地定位和共享资料。是的，这增加了复杂性，但回报是巨大的 — — Shardeum 可以仅通过增加更多节点几乎线性地扩展套件交易吞吐量。 因此，尽管去中心化的程式间通讯是一个艰难的技术挑战 — — 并且在其他系统中尚未完全解决 — — 我们相信我们已经破解了一个可扩展套件的模型，使 Shardeum 成为真正独特的第一层区块链。 从激励测试网中学到了什么？ Ehan：在运营大规模、真正去中心化的激励测试网中，你们获得了哪些关键见解？ Srinivasan：是的，这个问题很好。我们运行了四个激励测试网，参与程度令人难以置信 — — 人们几乎遍布全球执行节点。我们的主页上写着 「为所有人去中心化」，我们...