Sự song song trong các mạng blockchain: Làm thế nào các mạng xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc?

Nhu cầu cấp bách về xử lý nhanh hơn

Các mạng blockchain đang đối mặt với một thách thức cốt lõi: Làm thế nào để xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây mà không bị dừng lại hoặc gặp tắc nghẽn? Đây là lúc song song đóng vai trò như một giải pháp công nghệ cách mạng. Thay vì xử lý từng giao dịch một cách tuần tự ( từng cái một ), song song cho phép mạng kiểm tra và xác minh nhiều giao dịch cùng một lúc.

Cách tiếp cận này thay đổi cách blockchain hoạt động một cách triệt để. Thay vì phải chờ giao dịch thứ hai hoàn thành giao dịch đầu tiên, mạng có thể xử lý cả hai cùng một lúc, từ đó gấp đôi hiệu suất và giảm bớt tắc nghẽn.

Cách hoạt động của sự song song ở cấp độ thực tiễn?

Khi nhiều giao dịch đến mạng, các nút blockchain tổ chức dữ liệu này theo cách thông minh cho phép xác minh đồng thời. Nhiệm vụ xử lý được phân bổ cho nhiều nút, với mỗi nút đảm nhận một phần công việc thay vì để một nút xử lý tất cả.

Trong quá trình xử lý song song, mạng kiểm tra nhiều kịch bản đồng thời, trong đó mỗi kịch bản đại diện cho một kết quả khác nhau cho một tập hợp nhất định các giao dịch. Đánh giá đồng thời này cho phép hệ thống nhìn thấy tác động tiềm năng của các giao dịch trước khi chúng được ghi lại cuối cùng vào sổ cái công khai của mạng. Sau đó, tất cả các nút đồng ý về một trạng thái thống nhất phản ánh kết quả tổng thể của các hoạt động song song này.

Hai mô hình chính để thực hiện song song

Mô hình lạc quan: xử lý nhanh mà không cần kiểm tra trước

Trong mô hình này, mạng vượt qua bước phân loại ban đầu và xử lý các giao dịch ngay lập tức. Ý tưởng cơ bản ở đây là giả định rằng hầu hết các giao dịch trong hàng đợi là độc lập với nhau, tức là chúng không ảnh hưởng đến nhau.

Hệ thống sử dụng chiến lược xem xét và điều chỉnh: Nếu sau này phát hiện ra rằng một số giao dịch có phụ thuộc ( dựa vào nhau ), hệ thống sẽ điều chỉnh và sắp xếp lại chúng. Điều này đảm bảo rằng dữ liệu vẫn chính xác và đúng đắn ngay cả khi xảy ra xung đột hoặc mâu thuẫn.

Mẫu phân loại trường hợp: phân loại thông minh trước khi thực hiện

Mô hình này bắt đầu với một bước bổ sung: phân loại các giao dịch theo ảnh hưởng của chúng đến trạng thái mạng. Chẳng hạn, hệ thống xác định giao dịch nào tương tác với các hợp đồng thông minh cụ thể và giao dịch nào ảnh hưởng đến các tài khoản nhất định.

Dựa trên phân loại này, các giao dịch không có xung đột được thực hiện song song ngay lập tức. Còn những giao dịch ảnh hưởng đến cùng một phần tử trong mạng, sẽ được xử lý theo thứ tự xác định, thường theo mức phí giao dịch.

Ba cấp độ để áp dụng song song

song song ở mức giao dịch cá nhân

Mức độ này cho phép xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc, từ đó làm tăng đáng kể tỷ lệ sản xuất của mạng. Mạng có thể thực hiện một số lượng giao dịch lớn hơn trong mỗi giây (, được định nghĩa bởi số TPS), và điều quan trọng nhất là nó giảm thời gian cần thiết để xác nhận mỗi giao dịch.

Tuy nhiên, mô hình này mang đến những thách thức kỹ thuật thực sự. Việc xử lý các giao dịch đồng thời có thể tạo ra những phụ thuộc phức tạp, nơi mà kết quả của một giao dịch có thể ảnh hưởng đến kết quả của giao dịch khác. Quản lý những phụ thuộc này và đảm bảo tính nhất quán đòi hỏi các chiến lược lập trình tiên tiến.

song song ở cấp khối

Thay vì xử lý từng giao dịch một, mô hình này cho phép tạo và xác thực nhiều khối cùng một lúc. Kết quả là một mạng lưới dễ tiếp nhận hơn và có khả năng ngăn chặn tắc nghẽn.

Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu tính toán phức tạp hơn và tài nguyên máy tính lớn hơn. Mỗi nút trong mạng cần năng lượng xử lý cao hơn, điều này có thể giới hạn số lượng người có khả năng vận hành các nút một cách an toàn và hiệu quả.

Sự song song trong việc thực hiện hợp đồng thông minh

Các ứng dụng blockchain phi tập trung (DApps) tận dụng trực tiếp việc thực thi nhiều hợp đồng thông minh đồng thời. Điều này nâng cao hiệu suất và tốc độ một cách rõ ràng.

Một số giải pháp kỹ thuật giúp đơn giản hóa mô hình này. Chẳng hạn, các tập hợp sử dụng mô hình lạc quan xử lý giao dịch bên ngoài mạng chính và chỉ ghi lại kết quả cuối cùng, từ đó giảm tải lớn. Cũng có những giải pháp tích hợp công nghệ mã hóa tiên tiến với xử lý ngoài chuỗi, cung cấp khả năng mở rộng lớn hơn trong khi vẫn giữ được tính riêng tư.

Những lợi ích cụ thể của sự song song

Tốc độ xử lý mà chúng tôi chưa từng thấy trước đây

Phân phối nhiệm vụ trên nhiều nút có nghĩa là thời gian thực hiện ngắn hơn rất nhiều. Các mạng áp dụng song song thường nhanh hơn và hiệu quả hơn so với những mạng tuân theo các mô hình tuần tự cũ.

khả năng mở rộng thực sự chứ không phải lý thuyết

Song song giải quyết vấn đề mở rộng bằng cách phân phối quá trình xác minh giao dịch trên các nút khác nhau. Điều này tăng tốc quá trình và hỗ trợ cái gọi là mở rộng ngang, nơi mạng có thể thêm hoặc loại bỏ các nút tùy theo sự biến động của nhu cầu.

Giảm phí giao dịch thực tế

Xử lý giao dịch trên các nút con có chi phí thấp hơn so với xử lý tuần tự yêu cầu kiểm tra từng nút cho mỗi giao dịch. Ngoài ra, việc tăng tốc độ giao dịch giảm cạnh tranh giữa người dùng về phí, dẫn đến giảm thêm chi phí.

Những thách thức hiện tại và khảo sát hướng tới tương lai

Mặc dù có nhiều lợi ích, nhưng tính song song đặt ra những thách thức kỹ thuật phức tạp. Đảm bảo không có sự mâu thuẫn trong các kết quả, duy trì an ninh mạng trong quá trình xử lý đồng thời, và quản lý tài nguyên máy tính - tất cả đều đòi hỏi những giải pháp tiên tiến và được cân nhắc.

Tương lai mang đến những khả năng hứa hẹn. Việc kết hợp song song với các giải pháp mở rộng khác như phân tách có thể mở ra những chân trời hoàn toàn mới cho các mạng blockchain, giúp chúng có khả năng xử lý một lượng lớn giao dịch một cách hiệu quả.