STAR:StarkNet：发布性能路线图，为改进TPS做好准备_STA

概要

●?L2不受与L1相同的吞吐量限制。这为L2ValidityRollup带来更高的TPS。

●?StarkNet性能路线图解决了系统中的一个关键元素：定序器。

●?我们在此展示性能改进的路线图：

定序器并行化Cairo-VM的新Rust实现Rust中的定序器重新实现●?验证者，可以处理比现在更多的事情。

介绍

大约一年前，StarkNet在主网发布。一开始，我们主要集中构建StarkNet功能性。目前，我们将重点转移至通过一系列步骤提高性能，而这将有助于增强StarkNet体验。

在这篇文章中，我们将解释为什么广泛的优化只适用于ValidityRollup，并分享我们在StarkNet上实施这些步骤的计划。其中一些步骤已经在StarkNetAlpha0.10.2中实现，该版本于测试网和主网发布。但在我们讨论解决方案之前，让我们回顾一下区块受限问题及其原因。

Stargate EqReward升级设计提案已获投票通过:6月1日消息，Snapshot投票页面显示，跨链桥Stargate社区已投票通过“升级Stargate EqReward设计”提案，最终支持率达92.66%。该提案或可解决此前某巨鲸反复添加和移除流动性以套利的行为。

该提案提议取消给予再平衡转账的折扣，使其支付较少的协议费（将所有转账的协议费保持在6-10个基点）；更新feelibrary，使分配的最大eqReward是该途径的最大协议费（6-10 个基点），这意味着再平衡协议用户将收到0费用，但不会因为这样做而获得额外的奖励。上述更新不会对Stargate核心协议产生实质性影响。通过修改feelibrary，只返还费用而非提供奖励，用户将无法获取额外eqRewards，允许协议保留更多的eqRewards，并激励Stargate的持续平衡。[2023/6/1 11:52:41]

区块空间限制：ValidityRollup与L1

微软日本将支持建立Astar/Shiden生态系统:9月8日消息，Astar Network（前Plasm Network）宣布将与微软日本合作，为Astar Network/Shiden Network上的生态系统项目和开发者提供广泛的营销和基础设施支持。[2021/9/8 23:09:52]

在保持出块时间不变的情况下，提高区块链可扩展性和TPS的一种潜在方法是解决区块限制。这将需要区块生产者付出更多努力，需要更有效地实施这些组件。为此，我们现在将重点转移到StarkNet定序器优化上，我们将在以下部分中对此进行更详细的描述。

这里自然而然会出现一个问题。为什么定序器优化仅限于ValidityRollup，也就是说，为什么我们不能在L1上实现相同的改进并完全避免ValidityRollup的复杂性？在下一部分，我们将解释两者之间存在的根本区别，允许对不适用于L1的L2进行广泛的优化。

为什么L1吞吐量有限？

Polkastarter发布第三季度路线图，将实现POLS质押等新功能:跨链去中心化Launchpad?Polkastarter近日发布第三季度路线图，具体如下：

-动态代币销售：这项新功能将赋予IDO项目更大的灵活性，并使它们能够更新代币发行日期/时间、钱包额度等参数。该功能将分阶段发布，第一个阶段即将推出。此外，项目还可以选择退出先到先得（FCFS）机制。

-基于签名的白名单：正在开发的新白标白名单机制将使Polkastarter智能合约更加精简，显著降低每个人的交易成本，并将项目的白名单成本降低99%。此功能还消除任意限制，并允许项目将更多钱包列入白名单。

-项目页面+目录：Polkastarter网站将为每个即将进行的IDO项目提供一个专用页面，包括项目描述部分、社交网站链接等。

-白名单申请表：新的项目页面将使用户能够快速了解即将到来的IDO，并找到任何给定IDO项目白名单申请过程所需的所有信息。

-POLS质押：Polkastarter一直在努力开发这项新功能，用户很快就可以质押自己的POLS。除此之外，用户还可以临时参与IDO，即使尚未持有POLS 7天。现在用户将在接下来的7天内锁定POL。

-更加去中心化：Polkastarter的长期目标是完全去中心化。为了实现这一目标，Polkastarter将增加一个目录，使Polkastarter理事会更加透明，这样用户就可以了解更多关于理事会成员的信息。Polkastarter还将探索增加新功能，例如支持/反对DAO提案的链上投票和其他措施，使Polkastarter更接近纯粹的DAO。[2021/7/12 0:43:42]

不幸的是，解除对L1的区块限制会遇到一个重大陷阱。通过提高区块链的增长率，我们也增加了对全节点的需求，他们试图跟上最新的状态。由于L1全节点必须重新执行所有历史记录，区块区间的大幅增加会给它们带来巨大压力，再次导致较弱的机器退出系统并将保留运行全节点的能力归向足够大的实体。最终，用户将无法自己验证状态，以及以去信任方式参与网络。

霍比特交易所今日正式上线第一期USDT Staking 产品:据霍比特HBTC官方公告，霍比特HBTC于今日16:00（UTC+8）正式上线“USDT 28日定期（第一期）”Staking 产品。本期限量开放200,000 USDT的认购额度。

霍比特HBTC是100%持币者共享的交易平台，拥有10倍PE定价回购模型及霍比特队长激励模型，并推出平台资产透明和交易数据可信机制。霍比特HBTC主营币币、合约、杠杆、期权等业务，平台上主流币及合约交易拥有优秀流动性和深度。[2021/1/12 15:58:58]

这让我们明白L1吞吐量应该受到限制，以维护一个真正去中心化和安全的系统。

为什么相同的问题不会影响ValidityRollup？

只有从全节点的角度考虑，我们才能看到ValidityRollup所提供的真正力量。L1全节点需要重新执行整个交易历史，以确保当前状态的正确性。StarkNet节点只需要验证STARK证明，而该验证所占用的计算资源量呈指数级下降。特别是，从头开始同步不一定涉及执行；一个节点可能会从其对等节点接收到当前状态的转储，并且只能通过STARK证明来验证该状态是否有效。这使我们能够在不增加全节点要求的情况下增加网络的吞吐量。

火币矿池曹飞：以太坊转POS是对于Staking市场一个非常大的利好:在今日，由标准共识联合金色财经举办Staking之星对话行业领袖AMA第4期上，针对“今年7月份以太坊转PoS，会引领Staking市场，对Staking行业生态会有什么样的影响？”的问题，火币矿池CEO曹飞表示：在一个新的共识机制在想崛起的话，一定要有标志性项目。或者说要有大的项目。对于以太坊转POS的话，其实是对于staking这个市场的方向，是一个非常大的利好。对于是staking的市场来说，应该是一个非常会受关注的这样的一个事件。以太坊引入POS机制以后，不仅仅是对于之前的技术社区的基础性有了一个比较好的一个拓展，那同时把持币社区的人群给引入到了整个这个项目生态里面来。这个是非常大的一个特点，就是这个staking的一个特质。主要前提是持币人能够愿意质押自己的资产在链上。这样的话，其实是造成了非常多的资产在链上做质押，对于整个项目来说，可能会是一个产生的一些不一样的变化。但我们还要看在后期的治理上面是不是有进一步的动作。[2020/3/4]

因此，我们得出结论，L2定序器会对整个优化范围带来影响，但这在L1上是不可能的。

未来的性能路线图

在接下来的部分中，我们将讨论目前哪些计划用于StarkNet定序器。

定序器并行化

我们路线图的第一步是将并行化引入交易执行。这是在昨天在主网上发布的StarkNetalpha0.10.2中引入的。我们现在深入了解什么是并行化。

那么“交易并行化”是什么意思？并行执行一个交易块是不可能的，因为不同的交易可能是相互依赖的。这在以下示例中进行了说明。一个包含来自同一用户的三笔交易的区块：

●?交易A：将USDC换成ETH

●?交易B：为NFT支付ETH

●?交易C：USDT换BTC

显然，TxA必须在TxB之前发生，但TxC完全独立于两者并且可以并行执行。如果每笔交易需要1秒来执行，那么通过引入并行化，出块时间可以从3秒减少到2秒。

问题的症结在于我们事先并不知道交易的依赖关系。实际上，只有当我们从示例中执行事务B时，我们才能看到它依赖于事务A所做的更改。进一步说，这一依赖性源于事务B从事务A写入的存储单元中读取这一事实。我们可以将交易画成一个依赖图，其中存在从交易A执行至交易B，当且仅当A写入一个由B读取的存储单元，因此必须在B之前执行。下图显示了依赖图的示例：

在上面的示例中，每一列都可以并行执行，这是最佳安排。

为克服事先不知道依赖图的事实，我们本着AptosLabs开发的BLOCK-STM的精神，将optimistic并行化引入到StarkNet定序器中。在该范式下，我们乐观地尝试并行运行事务并在发现冲突时重新执行。例如，我们可以并行执行图1中的交易1-4，之后才发现Tx4依赖于Tx1。因此，它的执行是无用的。在这种情况下，我们将重新执行Tx4。https://malkhi.com/posts/2022/04/block-stm/

请注意，我们可以在optimistic并行化之上添加许多优化。例如，与其天真地等待每次执行结束，我们转而可以在发现使它无效的依赖项时中止执行。

另一个例子是优化重新执行哪些交易的选择。假设包含图1中所有事务的块被送入具有五个CPU内核的定序器。首先，我们尝试并行执行交易1-5。如果完成顺序是Tx2，Tx3，Tx4，Tx1，最后是Tx5，那么只有在Tx4已经执行完之后，我们才会发现依赖Tx1→Tx4——说明应该重新执行。天真地，我们可能也想重新执行Tx5，因为考虑到Tx4的新执行，它的行为可能会有所不同。然而，我们可以遍历由执行已经终止的交易构建的依赖图，只重新执行依赖于Tx4的交易，而不是仅仅重新执行现在无效的Tx4之后的所有交易。

Cairo-VM的新Rust实现

StarkNet中的智能合约是在Cairo中编写的，并在Cairo-VM中执行，该规范出现在Cairo白皮书中。目前，定序器正在使用Cairo-VM的python实现。为优化VM实现性能，我们发起使用Rust重写VM的工作。感谢Lambdaclass的出色工作，他们现在是StarkNet生态系统中一个非常宝贵的团队，这项工作很快就会取得成果。

VM的rust实现，cairo-rs，现在可以执行原生Cairo代码。下一步是处理智能合约的执行，以及与pythonic定序器的集成。一旦与cairo-rs集成，定序器的性能有望显着提高。

Rust中的定序器重新实现

我们从python到rust以提高性能的转变不仅限于CairoVM。除了上述改进之外，我们还计划用Rust从头开始，重写定序器。除了Rust的先天优势之外，这还为序列器的其他优化提供了想象空间。举几个例子，我们可以享受cairo-rs的好处，而无需为python-rust通信支付费用，我们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，我们都没有提到ValidityRollup中最知名的元素——证明者。可以想象，作为可以说是架构中最复杂的组件，它应该是瓶颈，因此也是优化的重点。有趣的是，现在StarkNet的瓶颈是更“标准”的组件。今天，特别是对于递归证明，我们可以将比测试网/主网上的当前流量更多的交易放入证明中。事实上，目前，StarkNet区块与StarkEx交易一起得到证明，后者有时会产生数十万NFT铸造交易。

总结

并行化、Rust等——为即将到来的StarkNet版本中改进的TPS做好准备。

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