Pontos-chave

  • No campo blockchain, a paralelização é um método de processamento de múltiplas transações ao mesmo tempo.

  • Existem muitos tipos de execução paralela, incluindo execução paralela em nível de transação, execução paralela em nível de bloco e execução paralela de contrato inteligente.

  • Alguns dos benefícios da execução paralela incluem processamento de transações mais rápido, escalabilidade aprimorada e custos reduzidos de gás.

Introduzir

O processamento eficiente de transações é fundamental para melhorar o rendimento das redes blockchain e resolver o problema de escalabilidade do blockchain. Neste artigo, aprenderemos os fundamentos da execução paralela, como ela funciona, tipos comuns de execução paralela e seus benefícios potenciais.

O que é execução paralela?

Paralelização (execução de transação paralela) é um método de processamento de múltiplas tarefas ao mesmo tempo. A execução paralela está intimamente relacionada à computação paralela, um conceito da ciência da computação que se refere à execução simultânea de múltiplos processos.

Como funciona a tecnologia de execução paralela?

A tecnologia de execução paralela organiza os dados da rede de uma forma que permite que múltiplas transações sejam validadas simultaneamente, em vez de processadas sequencialmente (uma transação por vez). A tarefa de executar transações é distribuída por vários nós. Cada nó processa diferentes segmentos da transação, ajudando a reduzir os tempos de processamento e o congestionamento da rede. 

Ao processar transações em paralelo, a rede verifica simultaneamente vários estados. Cada estado representa a consequência da validação de um conjunto específico de transações. Isso permite que a rede avalie o impacto potencial de uma transação antes que ela seja oficialmente registrada no livro-razão. Após a avaliação, os nós concordam em um estado comum que reflete os resultados mesclados desses validadores paralelos.

Modelo de execução paralela

Existem dois tipos de modelos de execução paralela usados ​​para blockchains principais: paralelização otimista e paralelização de acesso ao estado.

1. Execução paralela sob suposição otimista. No modelo otimista de execução paralela, a rede pula o estágio inicial de colocação e processa diretamente as transações simultâneas. Esta abordagem assume que a maioria das transações na fila são independentes e utiliza um método para revisar e corrigir quaisquer transações que sejam consideradas interdependentes após a execução. Isso significa que se as transações forem inicialmente consideradas não relacionadas, mas posteriormente se descobrir que influenciam umas às outras, o sistema se ajustará para garantir que todos os dados permaneçam precisos.

2. Execução paralela com estado. A execução paralela por acesso estatal começa classificando as transações de acordo com seu impacto no estado da rede, como interações com contratos inteligentes

Tipos de execução paralela

Execução paralela em nível de transação

A execução paralela em nível de transação permite o processamento simultâneo de múltiplas transações. Este tipo aumenta o rendimento da rede, permitindo um maior número de transações por segundo (TPS). Isto reduzirá o tempo necessário para confirmar transações, melhorando a capacidade de resposta geral de toda a rede. Este tipo de execução paralela é especialmente valioso para blockchains de alta demanda que precisam manter tempos de processamento rápidos. 

No entanto, a execução paralela ao nível da transação também enfrenta alguns obstáculos. Por exemplo, o processamento de transações simultâneas pode criar dependências de dados, onde a saída de uma transação pode afetar outra, exigindo estratégias complexas de gestão de dados para garantir consistência e confiabilidade.

Execução paralela em nível de bloco

A execução paralela em nível de bloco envolve a criação e validação simultânea de vários blocos, o que melhora a escalabilidade da rede. Ao processar vários blocos ao mesmo tempo, essa abordagem ajuda o blockchain a processar mais transações e evita o risco de congestionamento da rede. 

No entanto, a execução paralela em nível de bloco requer uma implementação cuidadosa para evitar comprometer a segurança do blockchain. Além disso, a execução paralela em nível de bloco requer mais recursos computacionais, aumentando os requisitos de hardware para os nós da rede. Isto pode limitar a capacidade de alguns utilizadores participarem na rede, afectando negativamente a descentralização e a acessibilidade da rede.

Execução paralela de acordo com contratos inteligentes

A execução paralela de contratos inteligentes é a execução paralela de vários contratos inteligentes. Isto pode melhorar o desempenho de aplicações descentralizadas (DApp), melhorando a escalabilidade e a capacidade de resposta deste DApp.

Vários mecanismos apoiam a execução paralela de contratos inteligentes. Por exemplo: rollups otimistas realizam transações fora da cadeia e interagem apenas com o blockchain para concluir a transação, reduzindo assim a carga na cadeia principal. A solução de escalonamento Validium da Ethereum combina Provas de Conhecimento Zero com recursos de computação fora da cadeia, fornecendo escalabilidade e privacidade para validar aplicações de cobre inteligente.

Benefícios da paralelização

Alta velocidade de processamento de transações

A alocação de tarefas em vários nós ajuda a reduzir o tempo de execução das transações, aumentando assim a velocidade de processamento das transações. As redes que utilizam tecnologia de execução paralela são frequentemente mais eficientes do que as redes que operam em modelos de processamento sequencial.

Escalabilidade

A execução paralela resolve o problema de escalabilidade do blockchain distribuindo a validação de transações entre os nós da rede. Isso acelera o processo e oferece suporte ao escalonamento horizontal. A escala horizontal permite que a rede adicione ou remova nós com base nas flutuações da demanda.

Reduza os custos do gás

A execução paralela ajuda a reduzir taxas distribuindo transações para subgrupos de nós. Este processo é mais barato que o processamento sequencial, onde cada nó valida cada transação. Além disso, velocidades de transação mais rápidas também reduzem a concorrência entre nós, reduzindo ainda mais as taxas de transação.

Resumo

A execução paralela é um método de processamento de múltiplas transações ao mesmo tempo. Essa tecnologia oferece muitos benefícios, incluindo maiores velocidades de processamento de transações, maior escalabilidade e taxas reduzidas. No futuro, a execução paralela poderá ser combinada com outras soluções de escalabilidade, como o sharding, proporcionando às redes blockchain uma escalabilidade ainda maior.

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