Ożywienie kultury Ethereum? Jakie magiczne mikstury ma Monad?

1. Upadła wioska Ethereum

Dawno, dawno temu, w wiosce Ethereum, żyła grupa zielonych żab Pepe. Było to niegdyś jedno z najbardziej tętniących życiem królestw, w którym wysoka decentralizacja i silne bezpieczeństwo dały początek dobrze prosperującej gospodarce.

Kierując się tymi zasadami, mieszkańcy wioski przeprowadzali regularne wybory w oparciu o swoje interesy, aby wyznaczyć liderów, którzy nadzorowali generowanie bloków, które rejestrowały transakcje co 12 sekund. W ten sposób pilnie zarządzali kwitnącą gospodarką wioski.

Teraz dawna chwała Ethereum zaczęła zanikać, wraz z rozprzestrzenianiem się wirusów memów i osłabieniem potęgi wioski. Cienie kładą się na ulicach, a zielone żaby Pepe tasują się ciężko, bez celu wędrując po opuszczonej, słabo oświetlonej wiosce.

Jednak niektóre zielone żaby Pepe wciąż tęsknią za przywróceniem utraconej świetności Ethereum. Wspierają „Reformę L2”, ruch mający na celu rewitalizację wioski. Dzięki ich wysiłkom Ethereum zaczyna ponownie rozkwitać, osiągając witalność ekonomiczną, która kiedyś była uważana za niemożliwą.

Ale reforma L2 ma również swoje ograniczenia. Pobliskie wioski, takie jak Solana i Sui, choć młode i pełne niestabilności, szybko ewoluują dzięki bezprecedensowym rewolucjom naukowym. Ich innowacje sprawiają, że złożone transakcje finansowe są płynne, podczas gdy Ethereum, pomimo reform, wciąż walczy. W związku z tym wśród żab Pepe krążą plotki o możliwości przeniesienia się do sąsiednich wiosek.

Pewnego pamiętnego dnia w wiosce Ethereum pojawił się fioletowy czarodziej Pepe.

2. Przybycie Fioletowego Czarodzieja Pepe

Odziany w fioletową szatę czarodziej Pepe ze smutkiem spoglądał na utraconą chwałę wioski Ethereum, zdecydowany założyć nowe królestwo o nazwie Monad.

Pewnego dnia pojawił się przed zielonymi żabami Pepe i ogłosił swój wielki plan stworzenia wioski Monad. Zebrał zielone żaby Pepe na centralnym placu i zaczął słuchać ich myśli.

Zielona żaba Pepe 1 zabrała głos: „Mam nadzieję, że życie w Monad będzie takie jak w Ethereum. Chociaż Ethereum brakuje skalowalności Solany lub Sui, nigdy nie rozważałem odejścia, ponieważ ich kultury znacznie różnią się od naszej”.

Green Pepe Frog 2 dodał: „Utrzymanie tego samego stylu życia i kultury jest ważne, ale mam również nadzieję, że system będzie tak wydajny, jak te w innych wioskach. Chociaż Ethereum jest bezpieczne, nie jest wystarczające dla przedsiębiorstw, które dążą do szybkości i zwinności”.

Czarnoksiężnik pamiętał ich życzenia i obiecał stworzyć Monad z cechami kulturowymi Ethereum i skalowalnością Solany i Sui. Rozważał potężne zaklęcia potrzebne do zrealizowania tego marzenia – wioski zgodnej z tradycjami Ethereum, która mogłaby sprostać postępom wydajności nowej ery.

Następnie podzielił się swoją wizją z chętnymi żabami Pepe, rozpalając ich nadzieję na prawdziwy dom, który mógłby zaoferować to, co najlepsze z obu światów.

3. Sekretne zaklęcie 1: Opóźnione wykonanie

Jednym z ograniczeń skalowalności wioski Ethereum jest przetwarzanie każdej transakcji podczas procesu konsensusu, który jest niezbędnym krokiem w generowaniu każdego nowego bloku.

W Ethereum lider proponujący blok musi wcześniej obliczyć wszystkie transakcje w nim zawarte, aby zapewnić ważność każdej transakcji. Co więcej, węzły walidujące odbierające ten blok muszą również obliczyć wszystkie transakcje, aby zweryfikować legalność bloku i zagłosować.

Ponieważ proces konsensusu obejmuje obliczenia i komunikację między mieszkańcami wioski, czas przeznaczony na przetwarzanie transakcji jest bardzo ograniczony, co ostatecznie prowadzi do ograniczonej skalowalności.

Aby rozwiązać ten problem, fioletowy czarodziej Pepe wprowadził nowe zaklęcie o nazwie „Opóźnione wykonanie”. Zaklęcie to oddziela proces „konsensusu” (zamawiania transakcji mieszkańców wioski) od procesu „wykonania” (obliczania wyników tych transakcji).

Mówiąc prościej, zamiast osiągać konsensus i wykonanie jednocześnie dla każdego bloku, konsensus jest osiągany dla bloku N, podczas gdy wykonanie następuje dla bloku N-1 (gdzie kolejność transakcji została już ustalona).

Pozwalając na wykonanie całego bloku, metoda ta znacznie zwiększa liczbę transakcji, które mogą być przetwarzane w tym samym czasie.

Zaawansowane zaklęcie: Opóźniony Merkle Root

W Ethereum węzły wykonują obliczenia przed osiągnięciem konsensusu, aby zapewnić ważność bloku. Jednak w systemie opóźnionego wykonania Monad konsensus i wykonanie są oddzielone. Otwiera to złośliwym węzłom możliwość ignorowania wcześniej osiągniętych transakcji konsensusu lub arbitralnej zmiany stanów obliczeniowych.

Aby temu zapobiec, Monad osadza korzeń Merkle (obliczony wynik bloku N-10) w propozycji bloku N. Jeśli więcej niż dwie trzecie węzłów osiągnie konsensus w sprawie bloku N, oznacza to konsensus w sprawie obliczenia bloku N-10.

Jeśli wynik obliczeń dowolnego węzła dla bloku N-10 nie pasuje do korzenia Merkle zawartego w bloku N, węzeł ten zostanie usunięty z konsensusu począwszy od bloku N. 10-blokowe opóźnienie dla korzenia Merkle zapewnia terminowe wykrywanie wszelkich błędów obliczeniowych.

Warto zauważyć, że czas blokowania Monad wynosi 1 sekundę, ale nie oznacza to, że finalizacja Monad wymaga 10 sekund. Dzięki systemowi MonadBFT Monad można osiągnąć ostateczność pojedynczego gniazda, co skutkuje ostatecznością w ciągu 1 sekundy.

4. Tajne zaklęcie 2: Skróty transakcji

Sprytny fioletowy czarodziej Pepe zastanawiał się, w jaki sposób przywódcy wioski mogliby szybko przesyłać propozycje bloków do innych węzłów.

W Ethereum typowym podejściem jest spakowanie całej propozycji bloku (w tym wszystkich transakcji) i wysłanie jej przez sieć.

Jednak kreator Pepe zdał sobie sprawę, że gdyby Monad przyjął tę metodę, nadawanie propozycji bloków zawierających liczne transakcje byłoby trudnym i pracochłonnym zadaniem.

Aby rozwiązać ten problem, fioletowy kreator Pepe wprowadził koncepcję „skrótów transakcji”. Ponieważ wszystkie transakcje przesłane przez mieszkańców wioski zostały już rozpropagowane w sieci, każdy węzeł utrzymywał zapis transakcji wioski Monad we własnej puli pamięci.

Oznaczało to, że lider nie musiał już przesyłać pełnej listy transakcji w każdej propozycji bloku. Zamiast tego lider mógł po prostu odnieść się do transakcji, wysyłając ich wartości hash.

W ten sposób propozycje bloków Monada zawierałyby tylko wartości hash każdej transakcji. Po otrzymaniu tych wartości skrótu inne węzły mogłyby z łatwością porównać je z własnymi rekordami transakcji.

5. Sekretne zaklęcie 3: MonadBFT

W wiosce Monad kolejność transakcji w każdym bloku i konsensus dotyczący tworzenia bloków są kontrolowane przez MonadBFT, wysokowydajny mechanizm konsensusu oparty na HotStuff. Ten etapowy algorytm bizantyjskiej tolerancji błędów (BFT) pozwala na osiągnięcie konsensusu w dwóch etapach.

Rola lidera bloku jest wybierana losowo na podstawie udziału każdego uczestnika. W Monad wydajność budowy bloków jest wyższa niż w wiosce Ethereum, ponieważ każda propozycja bloku N jest przesyłana wraz z certyfikatem kworum (QC) dla poprzedniego bloku N-1, wskazując, że ponad dwie trzecie węzłów zweryfikowało ten blok.

Proces ten przebiega w następujący sposób:

1. Lider N nadaje propozycję dla bloku N wraz z QC dla bloku N-1.
2. Walidatorzy weryfikują blok N i wysyłają swoje głosy do lidera N+1.
3. Lider N+1 udostępnia propozycję dla bloku N+1 wraz z QC dla bloku N.

Jednak nawet w przypadku QC N walidatorzy nie mogą natychmiast potwierdzić bloku N, ponieważ natura łańcucha bloków nie gwarantuje, że wszyscy uczestnicy są online i zsynchronizowani.

Aby w pełni zabezpieczyć blok N, walidatorzy muszą wysłać swoje głosy „tak” dla bloku N+1, który zawiera QC N, do lidera N+2. Gdy lider N+2 wygeneruje QC N+1, potwierdza pomyślne zakończenie rundy N+1, tym samym finalizując blok N.

W ten sposób, dzięki sprytnej magii, fioletowy czarodziej Pepe wprowadza wioskę Monad w nową erę.

6. Sekretne zaklęcie 4: Równoległe wykonanie

W Monad, aby obsłużyć dużą liczbę transakcji w wiosce, fioletowy czarodziej Pepe zaprojektował nowe zaklęcie, które przetwarza transakcje równolegle, a nie szeregowo, jak w wiosce Ethereum.

W przypadku opóźnionego wykonania, wykonanie rozpoczyna się dopiero po osiągnięciu konsensusu w sprawie kolejności transakcji w bloku. Wioska monad składa się z wielu wykwalifikowanych wykonawców, z których każdy jest odpowiedzialny za przetwarzanie transakcji, niezależne obliczanie ich danych wejściowych i wyjściowych oraz tworzenie listy oczekujących.

Te dane wejściowe i wyjściowe nie zmieniają natychmiast stanu wioski, ale czekają w zawieszonym stanie magicznym, gotowe do przesłania w kolejności określonej przez konsensus. To przesłanie łączy dane wyjściowe z bieżącym stanem, tkając płynny i uporządkowany gobelin magii.

Pojawia się jednak pewna trudność. Przetwarzanie równoległe wprowadza możliwość konfliktów transakcji, które są rzadkie w uporządkowanej wiosce Ethereum, ale stanowią nowe wyzwanie w Monad.

Na przykład, jeśli jedna transakcja (transakcja b) pokazuje, że wieśniak A przekazuje 1 ETH wieśniakowi B, podczas gdy inna transakcja (transakcja c) pokazuje, że B wydaje ten ETH w wiejskiej karczmie, ich kolejność staje się krytyczna. Jeśli transakcja c spróbuje zostać wykonana przed transakcją b, zakończy się niepowodzeniem. W takich przypadkach sprzeczne transakcje są przestawiane, a transakcja c będzie czekać na zakończenie transakcji b przed jej wykonaniem.

W związku z tym w Monad rdzeń równoległego wykonywania leży w kolejności: wyniki są obliczane równolegle, ale aktualizacje stanu są łączone w dokładnie wymaganej kolejności.

7. Sekretne zaklęcie 5: MonadDb

Kreatywne pomysły fioletowego czarodzieja Pepe na tym się nie skończyły. Wyczarował MonadDb, niestandardową bazę danych unikalną dla wioski Monad, zaprojektowaną specjalnie do przechowywania stanu łańcucha bloków. Ethereum opiera się na złożonej sieci Merkle Patricia Trie, znanej ze swojej odporności, ale także nieefektywności dla klientów zewnętrznych.

MonadDb został zaprojektowany z myślą o równoległym wykonywaniu wioski, obsługując wiele odczytów i zapisów jednocześnie z wysoką dokładnością. W przeciwieństwie do tradycyjnych baz danych, które wymagają ukończenia każdego zadania przed przejściem do następnego, MonadDb wykorzystuje asynchroniczną magię I/O, umożliwiając płynne nakładanie się zadań i torując drogę dla prawdziwie równoległego przetwarzania transakcji.

8. Odwiedź Monad Village!

Dzięki serii cudownych zaklęć i skomplikowanej magii fioletowy czarodziej Pepe stworzył wioskę Monad. Tutaj zaufane konta Ethereum, kryptografia, formaty transakcji, języki i portfele bez wysiłku łączą się ze skalowalnością Solany i Sui. Teraz Monad kwitnie, dążąc do spełnienia swojego marzenia o przetwarzaniu 10 000 transakcji na sekundę.

Czy zrodzona z mądrości i nadziei wioska Monad będzie w stanie uratować świat nękany przez wirusy memów i pomóc Ethereum odzyskać chwałę? Czas pokaże.