解读Sei新白皮书：Giga升级引入哪些技术创新？
作者：Pavel Paramonov, Hazeflow 创始人
编译：Felix, PANews
Sei发布了新白皮书，其中介绍了最新的 Giga 升级。大多数读者觉得 17 页的深度技术内容难以阅读。因此，本文将解释此次更新的内容以及如何在不同层面提升区块链性能。
1. 关于异步执行的区块生成
Giga 的主要思想和基础如下：
“如果我们的交易列表有序以及区块链的初始状态一致，并且所有诚实的节点都按照相同的顺序处理这些交易，那么节点们将会达到相同的最终状态。”
在这种情况下，结果仅取决于初始状态和交易顺序。这意味着共识只需就区块内交易的顺序达成一致，每个节点都可以独立计算最终状态。
在这种模型中，将共识与执行分离，允许区块异步执行。
一旦区块最终确定，节点就会对其进行处理，并在后续区块中提交其状态。
然后通过状态共识验证该区块，以确保所有节点都计算出了正确的最终状态。
这里的一个重要细节是，执行与共识（生成）是并行进行的。节点在执行一个区块的计算时，也会接收其他区块。
因此，区块实际上是按照总顺序（而不是并行）执行的，而区块生成过程本身确实与共识并行发生。但是，对于任何给定的区块，这些过程都是完全异步的。
显然，同时对同一个区块进行共识和执行似乎是不可能的。因此，在执行区块 n 时，节点会接收区块 n+1 以进行下一步。
如果共识出现偏差（例如网络中有三分之一的节点恶意行事），链就会暂停，这与标准的 BFT 协议类似。
区块内执行失败的交易不会使该区块无效，只是保持失败状态，因为区块生成和执行是分开的，并且当前区块的最终状态会在后续区块中提交。
2. 多提议者模型如何实现以及 Autobahn 是什么？
该共识协议本身被称为“Autobahn”（就像不限速的德国高速公路一样）。Autobahn 将数据可用性和交易排序分离开来，其背后有一个有趣的模型。
就像任何一条高速公路的车道一样，存在多条车道，每个节点都有自己的通道。节点使用这些通道来提出有关交易排序的提案。提案只是交易的有序集合。
Autobahn 有时会执行“tipcut”操作，即聚合多个提案以最终确定交易的顺序。
正如之前所说，每个验证者都有自己的通道来提议交易批次。
当一个节点收到有效的提议时，会发送投票来确认该提议已收到。
提案收集到投票后，会形成一个可用性证明（PoA），确保数据已被网络中至少一个诚实节点接收。
Tipcut 的发生时间以毫秒为单位，最终来自 Autobahn 的多个提案会被“cut.”。
提议者有动力等待发布区块并在可能的情况下发布单个区块，但每个区块的执行时间限制（类似于 Gas 限制）会稍微改变这种动态。
一条通道上的一个提议通常相当于一个区块，这意味着当 Tipcut 发生时，多个区块会被同时切断。
此后，该 slot 的领导者将 Tipcut 发送给其他节点以完成排序。节点实际上在对单个 Tipcut 进行投票的同时，就已经在准备下一个 Tipcut 了。
错过批次的节点可以从 PoA 中列出的验证者那里异步获取：这就是需要数据可用性的本质原因。
在同步条件下，如果领导者正确，Autobahn 会在两轮通信中完成提议确认。如果领导者出现故障，该机制会选举出新的领导者以保持进程。
下一个 tip-cut 提议实际上可以在当前 tip-cut 的提交阶段开始，从而减少延迟，因为执行与生成并行进行。
实际上，整个模型是一个多提议者模型，其中许多节点可以同时为其区块排序提出提案。每个验证者都提议自己的区块，并接收网络拥有这些区块的证明（PoA），这有助于提高网络的吞吐量和整体效率。
3. 并行执行及其适用情况
正如之前提到的，区块执行过程与共识是并行发生的，尽管区块本身实际上是按顺序执行的。您可能会想这是否构成真正的并行执行。
答案既是肯定的，也是否定的。
虽然区块是按顺序执行，但区块内的交易确实可以并行执行。如果交易不修改（写入）相同的状态，并且一个交易的结果不影响另一个交易，那么它们就可以并行执行。
简而言之，它们的执行路径不应该相互依赖。Giga 没有内存池，交易会立即被节点包含。
Giga 假定大多数交易之间不存在冲突，并在多个处理器核心上同时处理这些交易。
每笔交易的更改会暂时存储在一个私有缓冲区中，不会立即应用到区块链上。
处理完成后，系统会检查该交易是否与之前的交易存在冲突。
如果存在冲突，该交易将被重新处理。如果没有冲突，其更改将被应用于区块链并最终确定。
也可能存在高频冲突的情况，在这种情况下，系统会切换为一次处理一个事务，以确保事务能够推进。
简单来说，并行执行将事务分配到多个内核上，使那些没有冲突的事务能够同时运行。
4. 存储问题与优化
由于交易量很大，数据需要既安全又易于访问，因此其存储方式应与传统区块链存储略有不同。Giga 以简单的键值（key-value）格式存储数据，这是一种相对扁平的结构，有助于减少数据更改时所需的多次更新或检查。
此外，Giga 还采用分层存储方式：近期数据保留在 SSD（高速）上，而较少使用的数据则迁移到速度较慢、更具成本效益的存储系统中。
如果某个节点崩溃，它可以回放日志以恢复正确的状态，并将更新应用于 RocksDB（一种专用数据库）以组织数据。
该存储系统采用了一种加密累加器（Cryptographic Accumulator），能够证明数据的正确性而无需进行繁重的计算。累加器以批处理的方式进行更新，使得验证者和轻节点能够迅速就区块链的当前状态达成一致。
5. 成为多提议者 EVM L1 区块链意味着什么？
L1 基础设施可以进行多种改进，不同的 L1 也面临着各种技术挑战，从 MEV 等经济方面的问题到诸如状态管理等技术方面的问题。
作为首个支持多提议者的 L1 链颇具挑战性，尤其是对于 EVM L1 而言，因为 EVM 的设计初衷并非支持多提议者系统。
然而，Sei 正在尝试不同的方法来保留 EVM 以及许多开发者习惯使用的工具。
并行事务执行、执行过程中达成共识以及多个提议者并行操作都有助于提升性能，执行吞吐量可提升约 50 倍。不过，这些改进也可能面临上述提到的一些风险。
这是 Sei 第二次重大更新，此前 Sei 从 Cosmos 链转型为 EVM 链，如今 Sei 推出了一个针对速度优化的执行客户端。
接下来的发展以及这些优化措施的后续效果值得关注。
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