ARK:詳解StarkNet性能路線圖：如何優化排序器？_StarkNet

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

Tether：希望CoinDesk拋開偏見，不要公開分享任何客戶名稱:金色財經報道，穩定幣發行方Tether在官網發文稱，在2021年達成和解后不久，CoinDesk要求根據紐約信息自由法公開披露與Tether第一份季度報告相關的材料。今天上午，紐約總檢察長辦公室向CoinDesk提供了回應文件。我們懷疑今天通過DeFi和中心化交易所對USDT的攻擊發生在將材料移交給CoinDesk的那天。盡管如此，Tether沒有什么可隱瞞的，我們對我們財務數據的準確性充滿信心。

雖然我們對政府機構發布機密數據（至少與Tether的儲備有關）的敏感性現在低于2021年，但我們仍對客戶數據保持警惕。雖然我們不能指望CoinDesk的公平報道，它經常歪曲Tether在市場上的地位以支持其主要競爭對手，但我們呼吁他們拋開偏見，不要公開分享任何過去或現在的客戶名稱，不要因此將社區中的任何人置于物理或數字風險中。[2023/6/16 21:42:47]

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

Mark Cuban：發幣后釋放全部供應并通過DeFi提供流動性，可實現真正去中心化:5月24日消息，NBA達拉斯獨行俠隊老板Mark Cuban對最近發布的一條推文發表了評論，該推文涉及美國SEC稱Filecoin（FIL）為證券，并就這一問題致函灰度。Cuban表示，加密貨幣發行平臺的一種可能情況是，他們釋放全部代幣供應，而不保留一部分作為財庫。發行的代幣應該用于使用DeFi提供流動性，發行代幣的原始實體應該解散。他認為，在這種情況下，“真正的去中心化”是存在的，而SEC等監管機構將無法“關閉代幣”，指責它是一種證券，就像對待XRP、FIL和其他加密貨幣一樣。[2023/5/24 22:14:51]

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？

BitMEX創始人向幣安轉入價值194萬美元LDO:金色財經報道，據推特用戶余燼監測，BitMEX創始人Arthur Hayes向幣安轉入78.5萬枚LDO，價值194萬美元。Arthur Hayes在2022年8月從FTX提出了該部分LDO。[2023/3/13 13:01:12]

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

數據：BTC 5至7年活躍供應量達22個月高點:金色財經消息，Glassnode數據顯示，比特幣5至7年活躍供應量達22個月高點，數額為1,009,430.286BTC。[2022/9/18 7:03:42]

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：

美銀：將標普500指數年末目標位下調20%，料美國下半年陷入衰退:7月14日消息，美國銀行策略師在報告中表示，美國將于2022年下半年開始溫和衰退，將年末標普500指數目標點位下調20%至3600點，并下調EPS增長預期。策略師們指出，經濟衰退期間該指數的平均跌幅為31%，標普500指數年底前可能出現3000-3200點的水平。將2022年每股收益預測從之前的221美元下調至218美元（同比增長4%），將2023年每股收益預期從230美元下調至200美元（同比下降8%），意味著從峰值到谷底每股收益下降10%。(金十)[2022/7/15 2:14:22]

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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