詳解StarkNet性能路線圖：如何優化排序器？_STA:NET

Rollups的有效性不受限于L1的吞吐量，使得L2的TPS可以很高。在StarkNet的性能路線圖中，解決了系統中的一個關鍵因素——排序器。性能的改進主要有以下幾點：排序器的并行化為Cairo虛擬機提供Rust語境下的實現在Rust語境下的排序器證明者并不是瓶頸，他們可以處理比現在更多的東西。簡介

大約一年前，StarkNetAlpha正式上線了以太坊主網，這時，我們將重心放在了功能的構建上，現在，我們決定將重點轉移到提高性能之上，并計劃通過一系列的步驟來提高StarkNet上的用戶體驗。在這篇文章中，我將解釋為什么有很多優化措施只適用于有效性匯總，并分享StarkNet實施這些措施的計劃和步驟，其中一些計劃已經在StarkNetAlpha0.10.2中實現，在討論具體的細節之前，讓我們先來回顧一下限制鏈上性能的原因。區塊限制：ValidityRollups與L1

Do Kwon聘請DENTONS律所以應對美國聯邦檢察官的起訴與調查:5月29日消息，Terraform Labs 聯合創始人 Do Kwon 近日聘請一家全球律師事務所 DENTONS（大成）幫助其應對美國聯邦檢察官的起訴和調查。

金色財經此前報道，黑山法院延長Do Kwon在黑山的拘留期限。[2023/5/29 9:48:32]

提高區塊鏈可擴展性和TPS的方法之一是：在解除區塊的限制同時，保持區塊生成時間的不變。這需要區塊生產者提供更高效的服務，因此就需要更有效地執行這些組件，因此，我們將重點轉移到StarkNet排序器的優化之上，在下文會詳述具體內容。這里會有一個問題，為什么對排序器的優化僅僅對ValidityRollups有效，換句話說，為什么我們不能在L1上以相同的方法改進，避免有效性匯總有復雜性？在下一節內容中，對這一問題將進行回答。為什么L1吞吐量有限

數據：Coinbase持有約871萬枚ETH，是最大的ETH交易所持有者:12月13日消息，Nansen的數據顯示，加密交易所持有的ETH共計2530萬枚。其中，Coinbase是最大的ETH交易所持有者，持有約871萬枚ETH（約110億美元），占全部交易所持有ETH的34%。幣安持有519萬枚ETH，位列第二，占比20%。[2022/12/13 21:40:50]

如果L1的區塊限制被解除，會遇到一個很大的問題，因為鏈的高吞吐帶來了鏈上區塊的高增長率，為了確保不同的節點跟上最新的全鏈狀態，就需要增加了更多的全節點。又由于L1全節點必須記錄所有歷史記錄，區塊大小的大幅增加會給全節點運營者帶來巨大壓力，并導致部分全節點因為機器性能落后而退出系統，結果，能夠運營全節點的都是一些比較大的實體，最終就是用戶無法以無信任的姿態驗證狀態并參與網絡。這也讓我們明白，從某種意義上來說正是L1吞吐量的限制，成就了一個真正去中心化的和相對安全的網絡系統。上述問題為什么不會出現在ValidityRollups之上？

Velas Network獲GEM Group的1.35億美元投資承諾并與之達成合作伙伴:金色財經報道，區塊鏈項目Velas Network獲GEM Group的1.35億美元投資承諾并與之達成合作伙伴，該項目將利用這筆資金推動Velas生態系統加速發展并拓展其區塊鏈網絡。Velas Network是一個權益證明區塊鏈，目前已經推出其網絡和桌面錢包，添加了多種加密貨幣支持，并且包括記憶短語備份和高級加密功能。（fintech.global）[2022/10/1 22:43:31]

只有在考慮全節點的問題時，我們才能看到有效性匯總的優勢。正常情況下，一個L1全節點需要重新執行整個鏈的歷史以確保當前狀態的正確性，而StarkNet節點只需要驗證STARK證明，而且這種驗證需要的計算資源呈指數級下降。重點是，鏈上全節點狀態的驗證同步沒有涉及到執行；一個節點可以從另一個全節點那里接受當前狀態的轉儲，只需通過STARK證明來驗證這個狀態是否有效即可。這讓我們在增加網絡的吞吐量的同時，不用增加全節點的數量。因此，在L2上，通過對排序器的優化可以對整個系統的性能進行提升，但這在L1上不能實現的。StarkNet的未來性能路線圖

Solana生態借貸協議Jet Protocol發布V2測試版:8月9日消息，Solana生態借貸協議Jet Protocol發布V2測試版，已上線保證金系統Jet Margin、固定利率市場Jet Bond和固定期限市場。[2022/8/9 12:12:16]

這一部分，我們將討論目前有哪些計劃用于對StarkNet排序器的優化。排序器并行化

性能路線圖的第一步是為交易執行引入并行化。這個提議是在StarkNetalpha0.10.2中正式引入的，該版本于11月29日在以太坊主網上發布，我們現在來深入探討下什么是并行化。一般來說，并行執行多個交易區塊是不可以的，因為不同的交易可能是相互依賴的。以下方示例中進行說明，我們假設有一個包含來自同一用戶的三筆交易的區塊：TxA：將USDC兌換ETHTxB：為某款NFT支付ETH費用TxC：將USDT兌換BTC顯然，交易A必須發生在交易B之前，但交易C完全獨立于兩者，是可以并行執行的。如果每個交易需要1秒執行，那么通過引入并行化處理之后，區塊生產時間可以從3秒減少到2秒。問題的關鍵在于，我們事先并不知道不同交易之間的依賴性。在實踐中，只有當我們執行到示例中的TxB時，我們才會發現它是依賴于TxA所做的改變。更準確地說，這種依賴性源于TxB從TxA寫入的存儲單元中讀取這一動作。我們可以把不同的Tx看成是一個依賴圖，其中存在從交易A到交易B的一條邊，當且僅當A寫入一個由B讀取的存儲單元時，B才可能執行。下圖顯示了這種依賴之間的關系：

CryptoPunks地板價兩個月后首次反彈至10萬美元上方:7月19日消息，過去兩個月藍籌NFT因為加密市場動蕩而遭受打擊，地板價出現較大幅度的下跌，但Crypto Punks卻是例外。據NFT Price Floor數據顯示，Crypto Punks地板價已升至84.85ETH，約合113,500美元，自5月18日以來首次升至10萬美元上方。以美元計算，Crypto Punks地板價過去一周上漲了31%；以ETH計算，Crypto Punks地板價過去一周上漲了12%，較上月環比增長27%。另據NFTGo.io數據顯示，當前Crypto Punks交易總額已達28.8億美元，市值約為24.6億美元。（decrypt）[2022/7/19 2:22:21]

在上面的示例中，每一列都可以并行執行。為了克服事先無法確定不同交易事件之間的依賴關系，我們根據AptosLabs推出的BLOCK-STM，將OP并行化引入到StarkNet排序器中。在這種模式下，會以樂觀地方式并行地處理事務，并在發現碰撞時重新執行。比如在上述示例圖中，我們可以并行執行TX1-4，但事后發現Tx4依賴于Tx1，因此這次執行是無效的，在這種情況下，將重新執行Tx4。請注意，在上述這種樂觀并行化的基礎上我們也增加一些優化措施。例如，與其等待每個執行的結束，可以在發現一個使之運行結果無效的依賴關系時就中止執行。另一個優化的例子是選擇哪些事務來重新執行。假設由上述示例圖的所有事務組成的區塊被送入一個擁有五核CPU的排序器。首先，我們嘗試并行執行tx1-5，如果完成的順序是Tx2、Tx3、Tx4、Tx1，最后是Tx5，那么我們將在Tx4已經執行后才發現依賴關系Tx1→Tx4，這表明它應該被重新執行。直觀地說，考慮到Tx4的重新執行，Tx5也需要重新執行，然而，我們可以遍歷由執行已經結束的事務構建的依賴圖，只重新執行依賴于Tx4的事務，而不是將失效Tx4之后的事務都重新執。Rust語境下的Cairo-VM實現

StarkNet中的智能合約是通過Cairo語言編寫的，并在Cairo-VM虛擬機中執行。目前，排序器正在使用python語言在Cairo-VM上運行。為了優化虛擬機的實現性能，我們之前發起了用Rust重寫Cairo-VM虛擬機的工作。目前，cairo-rs可以執行原生Cairo代碼，下一步是處理智能合約的執行和與pythonic排序器的集成，一旦與cairo-rs集成，排序器的性能有望進一步提高。Rust語境下的排序器

通過python到rust的轉變以提高網絡性能，不僅限于Cairo-VM，StarkNet用Rust重寫了排序器相關的代碼。除了Rust的內部優勢之外，這還為排序器的其他優化提供了可能，比如，可以集合cairo-rs的優勢，而無需python-rust通信的開銷，也可以完全重新設計狀態的存儲和訪問方式。證明者

在整篇文章中，沒有提到有效性匯總中核心元素之一——證明者。作為可以說是架構中最復雜的組件，證明者算是瓶頸，也是優化的重點。但現在，StarkNet的瓶頸是更加「標準」的組件，特別是對于遞歸證明，可以將當前測試網/主網上的更多交易放入證明中。事實上，StarkNet區塊與StarkEx交易一起得到有效的市場證明，后者有時會有數十萬NFT的鑄造事件。總之，并行化、Rust等改進，都是為接下來StarkNet提升TPS所做的準備。

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