STARK:详解StarkNet性能路线图：如何优化排序器？_sol币会是下一个以太坊吗

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的性能路线图中，解决了系统中的一个关键因素——排序器。性能的改进主要有以下几点：排序器的并行化为Cairo虚拟机提供Rust语境下的实现在Rust语境下的排序器证明者并不是瓶颈，他们可以处理比现在更多的东西。简介

大约一年前，StarkNetAlpha正式上线了以太坊主网，这时，我们将重心放在了功能的构建上，现在，我们决定将重点转移到提高性能之上，并计划通过一系列的步骤来提高StarkNet上的用户体验。在这篇文章中，我将解释为什么有很多优化措施只适用于有效性汇总，并分享StarkNet实施这些措施的计划和步骤，其中一些计划已经在StarkNetAlpha0.10.2中实现，在讨论具体的细节之前，让我们先来回顾一下限制链上性能的原因。区块限制：ValidityRollups与L1

提高区块链可扩展性和TPS的方法之一是：在解除区块的限制同时，保持区块生成时间的不变。这需要区块生产者提供更高效的服务，因此就需要更有效地执行这些组件，因此，我们将重点转移到StarkNet排序器的优化之上，在下文会详述具体内容。这里会有一个问题，为什么对排序器的优化仅仅对ValidityRollups有效，换句话说，为什么我们不能在L1上以相同的方法改进，避免有效性汇总有复杂性？在下一节内容中，对这一问题将进行回答。为什么L1吞吐量有限

如果L1的区块限制被解除，会遇到一个很大的问题，因为链的高吞吐带来了链上区块的高增长率，为了确保不同的节点跟上最新的全链状态，就需要增加了更多的全节点。又由于L1全节点必须记录所有历史记录，区块大小的大幅增加会给全节点运营者带来巨大压力，并导致部分全节点因为机器性能落后而退出系统，结果，能够运营全节点的都是一些比较大的实体，最终就是用户无法以无信任的姿态验证状态并参与网络。这也让我们明白，从某种意义上来说正是L1吞吐量的限制，成就了一个真正去中心化的和相对安全的网络系统。上述问题为什么不会出现在ValidityRollups之上？

糖果品牌Laffy Taffy推出“拉菲太妃糖原创笑话”NFT系列:金色财经报道，糖果品牌Laffy Taffy通过推出“拉菲太妃糖原创笑话”系列，进入NFTs创新世界，为粉丝们提供一个拥有拉菲太妃糖历史的数字资产的机会。“太妃糖原创笑话”NFT系列将于美国东部时间7月20日周三下午12点与Bitski合作推出。该系列共有120个NFTs，包括独家的1/1 (one-of-one)单一、独特的版本和多版本，以各种风格和笑话的变化随机铸造和分发。（prnewswire）[2022/7/14 2:11:32]

只有在考虑全节点的问题时，我们才能看到有效性汇总的优势。正常情况下，一个L1全节点需要重新执行整个链的历史以确保当前状态的正确性，而StarkNet节点只需要验证STARK证明，而且这种验证需要的计算资源呈指数级下降。重点是，链上全节点状态的验证同步没有涉及到执行；一个节点可以从另一个全节点那里接受当前状态的转储，只需通过STARK证明来验证这个状态是否有效即可。这让我们在增加网络的吞吐量的同时，不用增加全节点的数量。因此，在L2上，通过对排序器的优化可以对整个系统的性能进行提升，但这在L1上不能实现的。StarkNet的未来性能路线图

NFT市场总交易额达600亿美元:6月29日消息，NFT市场总交易额已达600亿美元，该指标在今年4月10日突破500亿美元，这意味着在不到三个月时间里增长了100亿美元。此外，当前NFT持有者总量已接近250万，截至目前为2,484,910个，交易者总量为1,630,092个。

市值方面，当前NFT市场总市值约为226.5亿美元，市值最高的NFT类型为PFPNFT，约为132.84亿美元，其次是收藏品NFT，市值约为32.17亿美元，游戏类NFT市值位列第三，约为18.64亿美元；第四和第五位分别是实用类NFT（约18.81亿美元）和艺术类NFT（约17.19亿美元），虚拟土地类NFT市值排在第六位，约为16.69亿美元。[2022/6/29 1:38:20]

这一部分，我们将讨论目前有哪些计划用于对StarkNet排序器的优化。排序器并行化

NFT市场LooksRare昨日交易手续费收入超4000枚ETH:1月22日消息，新兴的NFT市场LooksRare上线第11日交易手续费收入达4028枚ETH（价值1030万美元），将全部分发给LOOKS质押者。[2022/1/23 9:07:17]

性能路线图的第一步是为交易执行引入并行化。这个提议是在StarkNetalpha0.10.2中正式引入的，该版本于11月29日在以太坊主网上发布，我们现在来深入探讨下什么是并行化。一般来说，并行执行多个交易区块是不可以的，因为不同的交易可能是相互依赖的。以下方示例中进行说明，我们假设有一个包含来自同一用户的三笔交易的区块：TxA：将USDC兑换ETHTxB：为某款NFT支付ETH费用TxC：将USDT兑换BTC显然，交易A必须发生在交易B之前，但交易C完全独立于两者，是可以并行执行的。如果每个交易需要1秒执行，那么通过引入并行化处理之后，区块生产时间可以从3秒减少到2秒。问题的关键在于，我们事先并不知道不同交易之间的依赖性。在实践中，只有当我们执行到示例中的TxB时，我们才会发现它是依赖于TxA所做的改变。更准确地说，这种依赖性源于TxB从TxA写入的存储单元中读取这一动作。我们可以把不同的Tx看成是一个依赖图，其中存在从交易A到交易B的一条边，当且仅当A写入一个由B读取的存储单元时，B才可能执行。下图显示了这种依赖之间的关系：

Solana生态跨链协议Wormhole推出NFT跨链桥:9月22日消息，Solana生态跨链协议Wormhole宣布推出ETH与Solana之间的跨链桥，支持用户跨链转移NFT。据悉，目前用户可横跨ETH和Solana转移ERC-721和SPL代币，同时，Wormhole将寻求进一步的扩展支持，以实现ERC-1155的跨链转移。

此前消息，9月18日，Wormhole推出了V2版，以实现Solana和ETH之间无缝转移代币资产，并表示将在未来添加对NFT跨链的支持。[2021/9/23 16:59:14]

在上面的示例中，每一列都可以并行执行。为了克服事先无法确定不同交易事件之间的依赖关系，我们根据AptosLabs推出的BLOCK-STM，将OP并行化引入到StarkNet排序器中。在这种模式下，会以乐观地方式并行地处理事务，并在发现碰撞时重新执行。比如在上述示例图中，我们可以并行执行TX1-4，但事后发现Tx4依赖于Tx1，因此这次执行是无效的，在这种情况下，将重新执行Tx4。请注意，在上述这种乐观并行化的基础上我们也增加一些优化措施。例如，与其等待每个执行的结束，可以在发现一个使之运行结果无效的依赖关系时就中止执行。另一个优化的例子是选择哪些事务来重新执行。假设由上述示例图的所有事务组成的区块被送入一个拥有五核CPU的排序器。首先，我们尝试并行执行tx1-5，如果完成的顺序是Tx2、Tx3、Tx4、Tx1，最后是Tx5，那么我们将在Tx4已经执行后才发现依赖关系Tx1→Tx4，这表明它应该被重新执行。直观地说，考虑到Tx4的重新执行，Tx5也需要重新执行，然而，我们可以遍历由执行已经结束的事务构建的依赖图，只重新执行依赖于Tx4的事务，而不是将失效Tx4之后的事务都重新执。Rust语境下的Cairo-VM实现

StarkNet中的智能合约是通过Cairo语言编写的，并在Cairo-VM虚拟机中执行。目前，排序器正在使用python语言在Cairo-VM上运行。为了优化虚拟机的实现性能，我们之前发起了用Rust重写Cairo-VM虚拟机的工作。目前，cairo-rs可以执行原生Cairo代码，下一步是处理智能合约的执行和与pythonic排序器的集成，一旦与cairo-rs集成，排序器的性能有望进一步提高。Rust语境下的排序器

通过python到rust的转变以提高网络性能，不仅限于Cairo-VM，StarkNet用Rust重写了排序器相关的代码。除了Rust的内部优势之外，这还为排序器的其他优化提供了可能，比如，可以集合cairo-rs的优势，而无需python-rust通信的开销，也可以完全重新设计状态的存储和访问方式。证明者

在整篇文章中，没有提到有效性汇总中核心元素之一——证明者。作为可以说是架构中最复杂的组件，证明者算是瓶颈，也是优化的重点。但现在，StarkNet的瓶颈是更加「标准」的组件，特别是对于递归证明，可以将当前测试网/主网上的更多交易放入证明中。事实上，StarkNet区块与StarkEx交易一起得到有效的市场证明，后者有时会有数十万NFT的铸造事件。总之，并行化、Rust等改进，都是为接下来StarkNet提升TPS所做的准备。

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