原文作者：StarkWare
原文编译：DeFi之道
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。
Glassnode首席分析师：比特币卖方风险比率接近历史最低点，大行情或即将到来:5 月 24 日，据 Glassnode 数据显示，当前比特币卖方风险比率接近历史最低点。Glassnode 首席链上分析师 _Checkmatey_解释称，该数据表明投资者已不愿在当前价格范围内实现盈利或亏损，这通常发生在买卖双方都精疲力尽的时候，表明大行情即将到来。需要注意的是，2018 年 11 月时该数据的值也非常低，仅表示交易者在此价格范围内精疲力尽，但并未告诉我们他们希望价格向哪个方向波动。[2023/5/24 15:22:29]
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。
安全团队：Ankr攻击者已将10万亿aBNB兑换为5500枚BNB和534万枚USDC:12月2日消息，据CertiK数据监测，Ankr攻击者已将10万亿aBNB兑换为5500枚BNB和534万枚USDC（总计约700万美元），目前攻击者地址仍持有约6万亿aBNB和100枚BNB。
到目前为止，900枚BNB已发送至Tornado Cash，370万枚USDC发送至Celer Network cBridge，164万枚USDC发送至地址0xd1C596。[2022/12/2 21:18:23]
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。
FTX CEO强调SBF及其核心圈子的其他成员不再参与公司日常运营:金色财经报道，FTX首席执行官John Ray本周在公司全体会议上强调，SBF及其核心圈子的其他成员（包括Alameda CEO Caroline Ellison）不再参与公司日常运营，该公司一直没有与他们进行沟通或“打交道”。
Ray没有提供有关破产程序如何展开的具体细节，但重组专家试图通过指出“事情会有所缓和”来缓解焦虑的员工，Ray表示，“我们对局势的控制越来越多”。[2022/12/1 21:14:27]
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？
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。
Decentral Bank修复一个USN合约漏洞，该漏洞使得一名用户获得了近10万亿枚USN:7月8日消息，发行NEAR原生稳定币USN的DAO Decentral Bank修复了一个USN合约漏洞，该漏洞出现在当用户使用USN通过Decentral Bank兑换为USDT时，若用户钱包内没有USDT则会使得交易失败，同时在合约退款时由于计数错误导致退款数量扩大了1万亿倍。某用户在使用5枚USN兑换USDT时，由于漏洞导致两次尝试后合约退还了近10万亿枚USN。目前Decentral Bank已部署修复程序并销毁了多余的USN。（The Block）[2022/7/8 1:59:39]
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
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。
加密矿企OLB Group Q1营收同比增长3倍，达878.6万美元:5月16日消息，金融科技电商服务提供商和加密矿企OLB Group宣布在2022年第一季度实现创纪录的收入。由于收购和有机增长，第一季度营收同比增长3倍，从2226404美元增至8786460美元。这一期间的其他重点包括：
- 2021年第一季度调整后的EBITDA（息税折旧摊销前利润）为989,570美元，而去年Q1为-689,685美元；
- 截至2022年3月31日，公司总资产4500万美元；
- 截至2022年3月31日的现金余额约为400万美元；
- 除了以约75万美元购买100台矿机的设备租赁外，没有任何债务。（Business Wire）[2022/5/16 3:20:01]
排序器并行化
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ETH
TxB：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：
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TX?1-4?，但事后发现Tx4依赖于Tx?1?，因此这次执行是无效的，在这种情况下，将重新执行Tx?4?。
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Tx?2、Tx?3、Tx?4、Tx?1?，最后是Tx?5?，那么我们将在Tx?4已经执行后才发现依赖关系Tx?1?→Tx?4?，这表明它应该被重新执行。直观地说，考虑到Tx?4的重新执行，Tx?5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Tx?4的事务，而不是将失效Tx?4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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