L1扩容新解：并行执行能否实现亿级用户？

编译：xiaozou，金色财经

并行执行被视为区块链扩容和大规模采用的关键，有望吸引「数十亿用户」。但它真的能实现吗？让我们深入了解一下。

为什么状态增长管理如此重要？

因为它直接影响到开发者的体验、用户的费用支出以及验证者的奖励，所以状态增长管理是所有一层区块链（L1）必须考虑的核心问题。

对于并行化虚拟机（VM）来说，有一点需要注意：只有那些不更新相同状态的交易才能并行执行。为了避免冲突，这些交易必须按顺序排列。如果50%的交易涉及相同的状态，那么并行执行只对剩余的50%独立交易有益。这就像在高速公路上行驶，只有当车辆不互相干扰时，交通才不会堵塞。

并行执行的两种主要类型

我们来看看并行执行的两种主要类型：

确定性类型：通过预定义的访问列表映射交易依赖关系，VM 跟踪对存储和余额的交易依赖关系，以防止状态冲突。Solana 和 Sui 就是这样做的。

乐观类型：这种类型的并行执行在假设交易不会发生冲突的情况下进行，如果发生冲突，则会顺序重新执行所有交易。这种方法不需要访问列表，从而简化了开发过程，Monad、MegaETH、Aptos 和 Sei 等公链都采用了这种方式。

以太坊的顺序执行

运行以太坊验证者需要至少 8GB RAM 和 2.8 GHz 四核 CPU。然而，EVM 使用单核执行交易，这表明它并没有完全利用硬件的优势。

EVM 不能并行执行交易主要受以下两个因素限制：它缺乏一种机制来识别具有共享状态依赖关系的交易；它使用 RockDB 和 Merkle Patricia Trees 存储状态数据，并发读写比较复杂。

单独的并行执行不足以维持网络使用。状态增长和状态访问是下一个扩容瓶颈。并行执行的好处可能被夸大了，因为每区块只有部分选定交易才能并行执行。这在网络拥塞期间变得非常明显，因为依赖关系重叠会减少加速增益。比如，区块 20000006 的速度提高了 6 倍，而区块 20434947 的速度只提高了 1.7 倍。

我们来看来自 Ghost 的数据，对 2024 年 6 月初的 20M 区块到 20.1M 区块之间的 10 万个区块的评估表明，顺序依赖关系最小的区块在并行处理情况下执行速度更快。

状态增长和状态访问问题

区块链的状态包括账户、各账户余额、nonces 和合约信息。随着交易频繁以及新合约的出现，特别是在像 ETH 这样复杂的系统中，链状态在持续扩展。这就像一个城市在不断扩张，需要更好的基础设施来管理其增长。

状态管理的经济焦点

Solana、Sui 或 Aptos 等公链使用状态租金等机制，对最佳的状态增长管理提供经济激励。它们通过在交易期间向用户收取存储费，防止验证者和用户支付更高的存储成本。这就像租房一样，如果你不使用，你就不需要支付租金。

状态管理的技术焦点

大多数技术方法都围绕着高效的数据库结构展开，这些数据库结构支持使用更优的 Merkle 树结构进行异步读写操作。

Delphi Digital 研究员 Muhammad Yusuf 说：「并行化是一个已决问题。各链将争相支持更强大的设置和更快的虚拟机。但要真正取得长期成果，就需要强劲的状态增长和准入管理机制。」