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快速学习!徐立关于区块链技术瓶颈的分析与对策

5月13日,巴比特学院(Babbitt Academy)的第2阶段导师,HPB核心链联合创始人兼首席执行官。首席技术官徐立在“区块链技术瓶颈分析与解决方案讨论”上作了演讲。从底层技术开始,徐立分析了区块链当前的性能瓶颈,并提出了相应的解决方案。徐立首先展示了一组数据来描述TPS在区块链行业中的现状。信用卡每秒可以处理的交易数量为44,000次,而天猫在2017年“双十一”交易高峰期的交易量为每秒325,000次交易。相比之下,比特币和以太坊的处理速度极低,这也是为什么某些基于区块链的应用程序当前难以运行的重要原因。接下来,徐力以太坊为研究对象,并通过大量数据揭示了当前区块链瓶颈的主要原因。第1部分:区块链网络交易流程以太坊交易分为两部分:交易发生,交易确认和区块生成。该过程大致如图所示:交易确认和区块生成。第2部分:性能瓶颈分析。网络性能,计算和处理性能分析。网络性能分析包括四个部分:事务广播,块同步广播,总数据同步和存储容量。首先,从交易广播的角度来看,以太坊中任何节点的任何交易都需要广播到相邻的25个节点。以TPS 100,000次计算,任何节点需要广播的数据量为:144Byte * 25节点* 100,000事务/秒= 360,000,000Bps = 2.88Gbps。以上述4Mbps的线路速率和100,000个突发事务数据进行计算,完成广播需要12分钟。其次,从块同步广播的角度来看,每秒TPS 100,000次(峰值),每个事务进入一个144字节数据的块,同步到25个设备,并且每秒同步的块数据量约为:360,000 。 000Byte,这要求每个节点的理论上行链路带宽必须达到2.88Gbps才能完成所有块广播。第三,从总数据同步的角度来看,徐莉使用打车平台上的平均事务数为每秒115个事务(平均值),每个事务输入一个144字节的块,该块计算为10分钟以内的数据块,每个数据块中的数据量大约为:115事务/秒* 144Byte * 600秒/事务= 9,936,000Byte。对于任何节点,需要广播的数据量大约为:9,936,000& TImes; 25& TImes; 8& TImes; 2 = 3,974,400,000bits = 3.9744Gbits。要求每个节点的理论上行链路带宽必须达到6.624Mbps,才能完成所有块广播。第四,从存储容量的角度来看,以太坊中的任何节点,任何事务(以TPS计算100,000次),每秒添加到分类账的新数据量:144Byte * 100,000个事务/秒= 14.4MBps,新分类账的数量每天添加的容量为:14.4MB * 3600 * 24 = 1,244,160MB = 1.2TB。计算和处理性能分析首先是验证过程。任何节点都会收到新交易,并且需要进行交易验证。这部分工作由CPU完成。以ETH所采用的ECC算法为例,测试系统使用x86,i5双核2.0G处理器,并且要花费超过20ms的时间来验证签名。这意味着双核都进行ECC验证,每秒处理50次。如果突然有成千上万的TPS,将有事务溢出,系统内存耗尽,崩溃和停机时间。第二是转发处理。任何新事务也将由CPU转发。 ETH的处理方法是每次发送交易时,在广播交易事件时都会打开一个线程。当事务量增加时,线程将逐渐累积,并且累积量太大,这可能导致golang虚拟机崩溃。并且,当交易量较大时,由于事件机制不完善,导致交易广播线程无法被顺序处理,导致账户发送的交易无法按照随机数的顺序进行广播,其他节点将丢弃相应的交易。第三部分:解决方案垂直加速度和水平加速度为了突破当前的瓶颈,徐立提出了两种解决方案:垂直加速度和水平加速度。所谓垂直加速度解决方案是一系列基于传统概念链技术的解决方案,用于优化减少同步量