探寻 Monad 的加密秘术：能否帮助以太坊重获荣耀？

访客区块链 2024-10-28 3303浏览 0

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作者：100y.eth 来源：mirror 翻译：善欧巴，果米财情

从前，一位紫色的Pepe巫师降临在以太坊的村庄……

1. 失落的以太坊村庄

很久以前，在一个名为以太坊的小村庄里，生活着一群绿色的Pepe。在这个繁荣的王国中，高度的去中心化和强大的安全性推动了村庄的兴盛，经济一派繁荣。

村民们深受这些原则的影响，定期通过持有的权益选举领导者，来监督每十二秒记录一次的交易区块，以此维持村庄的活跃经济。然而，如今的以太坊村庄已不复当年的辉煌，猖獗的模因病毒肆虐，使得村庄元气大伤。村里的绿色Pepe们行色匆匆，村庄成了一片萧条的景象。

然而，村中仍有一些绿色的Pepe怀揣复兴的梦想，他们提出了“L2改革”，希望能让以太坊重现生机。通过他们的努力，村庄逐渐恢复了些许繁荣，活动的规模也达到了前所未有的高度，绿色Pepe们的生活中再次泛起一丝活力。

然而，L2改革并未完全解决问题。邻近的Solana和Sui村庄虽尚年轻且时常不稳定，但在前所未有的科学革命下飞速发展，复杂的金融交易变得简单流畅，而以太坊尽管经历了改革，依然步履维艰。村中开始流传着搬迁到这些新兴村庄的传闻。

就在这时，一位紫色Pepe巫师出现在了以太坊村庄。

2. 紫色Pepe巫师的到来

这位紫袍的Pepe巫师怀着对以太坊村庄失落辉煌的深深惋惜，决心建造一个名为Monad的新村庄。

一天，他站在村中的广场上，向绿色Pepe们宣布了他创立Monad的宏伟计划，并邀请他们表达对未来的期许和梦想。

绿色Pepe 1首先发言：“我希望Monad的生活能像以太坊一样。虽然以太坊缺乏Solana或Sui的可扩展性，但它的文化独特，我从未想过离开，因为其他地方的文化和我们差异太大。”

绿色Pepe 2也补充道：“保持生活方式和文化的连续性很重要，但我也希望能像其他村庄一样高效。虽然以太坊安全，但对那些追求速度和灵活的项目来说，它显得力不从心。”

巫师听取了他们的期望，承诺在Monad中融入以太坊丰富的文化，同时具备Solana和Sui的可扩展性。他开始思索如何施展强大的魔法来实现这一愿景：一个既保留以太坊传统，又拥有新科技效率的村庄。

随后，他将这份宏大的愿景分享给渴望改变的Pepe们，激发了他们对一个兼具两者优势的新生活的希望。

3. 秘术一：延迟执行

制约以太坊村庄扩展性的一个限制在于，每次创建新区块时，交易都要在共识过程中实时处理。在这个村庄中，提议区块的领导者必须在提议之前计算所有交易的结果，而接收区块的验证节点也需计算所有交易，以验证区块的合法性并投票。

由于共识过程需要村民们的计算和沟通，这极大压缩了处理交易的时间，从而限制了扩展性。为了解决这一问题，紫色Pepe巫师施展了一种名为“延迟执行”的新魔法，将村民交易的“共识”过程（即交易排序）与“执行”过程（即计算结果）分离。

简单来说，不再需要每个区块同时进行共识和执行，而是N区块的共识进行时，执行则处理N-1区块中的交易结果。

这种方法使得执行可以利用完整的区块时间，大大增加了同一时间内可以处理的交易数量。

高级秘术：延迟Merkle根

在以太坊村庄中，节点在共识前会进行计算，以确保区块的合法性。然而在Monad的延迟执行系统中，共识和执行分离，恶意节点可能忽略之前已确认的交易或篡改计算状态。

为防止这种情况，Monad将Merkle根（表示第N-10区块的计算结果）嵌入到第N区块的提议中。如果超过三分之二的节点对第N区块达成共识，即表示第N-10区块的计算结果也被确认。

如果某节点在第N-10区块的计算结果不匹配第N区块中的Merkle根，该节点将从共识中移除，始于第N区块。这种十区块的Merkle根延迟确保了任何计算错误都能被及时检测。

值得注意的是，Monad的区块时间为1秒，但这并不意味着Monad的最终确定性需要10秒。凭借Monad独特的MonadBFT系统，单区块的最终确定性可以在1秒内实现。

4. 秘术二：交易哈希

紫色Pepe巫师苦心思索，如何能让村庄中的领导者迅速将区块提案传播给其他节点。

在以太坊村庄，习惯是将一个完整的区块提案，包括所有交易，作为一个庞大的包裹在网络上传播。然而，巫师意识到，如果Monad村也采取这种方法，广播包含大量交易的区块提案将是一项艰巨而缓慢的任务。

为此，紫色Pepe巫师提出了“交易哈希”的概念。由于所有村民提交的交易已经在网络中传播，每个节点都在自身的交易池中保留了Monad村的交易记录。

巫师利用这一点，让领导者无需在每次区块提案中传递完整的交易列表。取而代之的是，领导者只需引用这些交易并发送哈希值即可。

如此一来，Monad的区块提案保持紧凑，仅包含每笔交易的哈希值。其他节点在收到提案时，只需将这些哈希值与自己记录中的交易对比，便能轻松找到所引用的交易。

5. 秘术三：MonadBFT

在Monad村庄中，每个区块内的交易顺序和区块生成的共识由MonadBFT治理，这是一种基于HotStuff的高性能共识机制。该两阶段的拜占庭容错算法（BFT）能够在两步内达成共识。

区块的领导者通过概率选取，基于每位参与者的质押份额来确定。在Monad中，每个区块的创建过程比以太坊村更为高效，因为每个区块N的提案与前一区块N-1的法定证书（QC）一起传递，表明超过三分之二的节点已经验证了该区块。

以下是流程的展开过程：

领导者N发布区块N的提案，同时附带前一区块N-1的QC。

验证者们随后验证区块N，并将他们的投票发送给领导者N+1。

领导者N+1发布区块N+1的提案，同时附上区块N的QC。

然而，即便拥有QC N，验证者也无法立即敲定区块N，因为区块链的本质无法确保所有参与者同步在线。

要完全确保区块N的安全性，验证者们需要将对区块N+1的“同意”投票（其中包含QC N）发送给领导者N+2。当领导者N+2生成QC N+1时，这确认了第N+1轮的成功完成，从而使区块N最终确定。

通过卓越的巫术和远见，紫色Pepe巫师引领Monad村庄进入了一个新纪元。在这个村庄中，每个区块不仅能够迅速创建和保障安全，且过程优雅，符合一个真正可扩展、合作共赢的村庄愿景。

6. 秘术四：并行执行

在 Monad 领域，为了处理大量村民交易，紫色 Pepe 巫师设计了一个新咒语，使交易不是以以太坊村庄的串行方式处理，而是以强大的并行流处理。

借助延迟执行，只有在区块的交易顺序达成共识后才会开始执行。Monad 村庄由许多熟练的执行者组成，每个人都负责处理交易，独立计算其输入和输出并创建待处理列表。

这些输入和输出不会立即改变村庄的状态，而是以悬浮魔法的形式等待，准备按照共识确定的顺序提交。这种提交涉及将输出逐一合并到当前状态，就像魔法线编织出无缝有序的挂毯一样。

然而，事情发生了转折。并行处理引入了交易冲突的可能性——这在有序的以太坊村庄中很少见，但在这里却是一个新的挑战。

例如，如果一笔交易（交易 b）显示村民 A 赠送 1 ETH 给村民 B，而另一笔交易（交易 c）显示 B 在村里的小旅馆花了这笔 ETH，那么它们的顺序就至关重要。如果交易 c 试图在交易 b 之前执行，交易就会失败。在这些情况下，冲突的交易会被重新安排，交易 c 等待交易 b 完成后再再次执行。

因此，在 Monad 中，并行执行的核心在于序列：结果是并行计算的，但状态更新按照所需的精确顺序合并。

7. 秘术五：MonadDb

紫色佩佩巫师并没有就此止步。他变出了 MonadDb，这是 Monad 村独有的自定义数据库，专门用于存储区块链的状态。以太坊依赖于复杂的 Merkle Patricia Trie，这种结构以其弹性而闻名，但也因其对外部客户端的低效率而闻名，而 MonadDb 则原生地采用了它，充分利用了它的全部功能和效率。

MonadDb 在设计时充分考虑了村庄的并行执行，支持同时进行多个读取和写入，并且精度很高。与要求每项任务完成后才能转到下一项任务的传统数据库不同，MonadDb 拥有异步 I/O 魔力，允许任务无缝重叠，为真正的并行事务处理打开了大门。