可是我这里想说的是，这个绝对数字不是重点。这个图焦点要展示的是这个方案的线性伸缩性，也就是跟着共鸣组数量的增加，全网的吞吐量将得到线性地晋升。同时，全网的的状态内存空间、生意业务处理惩罚的计较力、归档生意业务的存储空间也将同时获得线性的晋升。这才是所谓的伸缩性。下面我进一步展开先容这个尝试的细节。

假如只是付出，跨分片生意业务逻辑可以拆分成「扣款」和「存款」两个生意业务步调，然后别离在差异分片中完成。那么为什么这么拆开了就可以顺利地完成跨分片生意业务，更为巨大的生意业务逻辑该如那里理惩罚呢？

算法和协议上的挑战

同通过新的共鸣算法来实现机能晋升的设计差异，对付异步共鸣组这样的分片系统来说，系统的机能不是一个定值，是一个和系统资源设置相关的，可以被调解的值。就仿佛一个多个不变转速的动员机，差异的油耗就有差异的推力。在异步共鸣组中，这个油耗就是全网有几多全节点，有几多矿工节点。不外，相信各人老是但愿看到一个数字，我这里也得列一下。

我们这个事情重点在于有效地横向扩容，在技能上和许多研究新型共鸣机制的事情是正交的，我们的尝试中共鸣组内部回收了最朴素的经典 PoW 算法 (15.6TPS)，完全可以替换为其他更高效的新型单链共鸣系统。我们乐于和现有的可能将来的公链团队相助，为现有的单链系统作横向的扩容，在不增加单节点压力的前提下，轻松得到至少百倍吞吐量和机能的晋升。

0. 具备独立的相对不变的节点荟萃，逻辑上不要求一个节点参加到多个共鸣组

1. 单节点压力

处理惩罚跨片生意业务是会有特另外开销的，可是亏得我们的算法使得这个开销是个常数，和共鸣组的数量无关。细心的同学大概已经发明，15.6 TPS × 2048 = 31948.8 TPS 远大于 我们实测的 11694.9 TPS。事实上，每一次共鸣组数量翻倍，其机能晋升并不是 2 倍，而是一个稍低的数字。这个在图中的第一段更为明明，那一段是晋升是 1.6 倍，第二段是 1.8 倍，之后逐渐收敛到 1.9 倍。这部门的特别开销，同跨片生意业务比例增高有关，也和需要协同更多的共鸣组有关。下图展示了在基于以太坊汗青生意业务记录的测试会合，跨共鸣组生意业务的比例。很显然分片越多，用户会被切得更细，就会有更大的概率使得生意业务两边处于差异分片。图中可以看到，在分片到 128 个共鸣组的时候，跨共鸣组生意业务的比例就险些已经是 100% 了。我们的算法并不回避这个状况，而是给出了高效的跨片处理惩罚方案，从而使得全网的伸缩性继承保持线性晋升，而不受跨片生意业务的制约。

在这个尝试中，我们揭示的是处理惩罚一对一付出生意业务的机能。每一个生意业务尚有付出源和宿的地点，以及和源地点对应的签名，尚有付出金额，总共百来个字节。为了使得测试更为真实，尤其是跨片的产生概率的真实环境，我们的测试事情集利用以太坊上所有 ERC20 代币付出的汗青记录 (截至高度 5867279)，而不是自行随机生成生意业务。个中包括 1.6 千万个地点，和 7.6 千万条生意业务记录。我们将这个事情集在全网重放 (忽略原始时间)，以得到测试功效。

1. 高效处理惩罚跨片生意业务

之前区块链相关事情许多颁发在暗码学集会会议可能网络安详集会会议，我们为什么投 NSDI 呢？因为我们的事情焦点打破在于大幅晋升区块链系统的伸缩性，而不是提出了另一个的共鸣算法。NSDI 全称是 Networked Systems Design and Implementation，是 USENIX （Advanced Computing Systems Association）旗下的旗舰集会会议之一，也是计较机网络系统规模久负盛名的顶级集会会议。NSDI 偏重于网络系统的设计与实现，注重系统的机能和伸缩性。众所周知的著名大数据系统 Spark 就颁发在 2012 年的 NSDI 大会上。最懂网络系统伸缩性的学者，在这个规模。 在本年接管的 49 篇文章中，有超一半来自美国顶尖高校（MIT, UC Berkeley, Stanford, CMU, Princeton, Cornell, UW, Harvard, Yale 等等等)，别的近一半来自微软，Google，Intel 等美国知名云计较相关企业。个中海内高校仅有清华大学有 3 篇文章被任命，别离是关于网络系统建模、超算系统监控以及 RFID 无线技能。别的值得一提的是，今天头条（Bytedance）有 5 篇文章被吸收，全部是和微软相助颁发。公然是不少人从微软跳去了头条（微笑） 。 在本年登科的论文中，仅有我们这一篇论文是和区块链相关，很侥幸被布置在集会会议的第一天，漫衍式系统专场，举办演讲，同一个场次的尚有两篇别离来自 Stanford 和 MIT 的论文。区块链相关技能在整个学术界还长短常新兴的研究课题，但愿能有更多同学来这个规模。

伸缩性

6. 跨片开销

我们的基本实现和尝试验证，在本年夏天的时候完成，9 月份的时候投稿了 NSDI 2019。12 月初完成严格的同行评议，同别的 49 篇论文一起被该集会会议吸收，将于 2019 年 2 月底在波士顿正式果真颁发。我们之所以愿意期待，是因为我们以为检验新技能必需来自于国际主流学术同行的承认，尤其是那些和我们在同一个研究偏向上竞争的学者们。而不是自说自话地发个白皮书可能丢一个没有评审过的 arXiv 的文章。凡是技能白皮书是辅佐利用者更好地领略一项已经产物化的成熟技能，而不是用来提出尚未验证的新技能。论文需要很是清楚地界说问题，说明新设计的念头和取舍，探讨新技能的界线和范围性，而不是像白皮书那样仅仅说明这个新技能提供了什么。在工科的论文中，推导进程比结论重要，思路比解法重要，失败案例比乐成案例重要，尝试的设计和类型比尝试功效重要，从而开导后继的研究事情，推进相关规模的成长。

异步共鸣组系统的机能晋升，丝毫没有牺牲去中心化特性，跟着全网的横向扩展晋升，每一个全节点的事情压力（带宽、计较、内存、磁盘 IO）并没有显著的加大，始终担保一台普通中档价位的电脑可以轻松地作为网络的一个全节点，通过普通家用宽带网络接入主网。异步共鸣组系统的机能晋升，是在担保安详的基本上的。固然系统答允全网被分别成上千个独立异步事情的共鸣组，可是我们的协议使得进攻任何一个单独分片的实际需要的物理算力，和进攻整个网络的物理算力相当。这样使得这个高度分片之后的异步共鸣组系统具备和单链系统一样的安详性。

在单链系统中，系统的安详性依赖大都厚道矿工或验证者来保障安详，譬喻 PoW 系统需要 51%，，类 BFT 系统凡是需要 2/3 等。当全网被 N 个分片段绝，每个分片独立出块的时候，简朴的思路会导致单个分片内部最低只有 1/N 的厚道算力 (或验证垫资) 来抵制进攻。在我们提出的异步共鸣组中，我们拓展了 PoW 的挖矿机制，运行一个矿工同时参加多个共鸣组内部的挖矿竞争，可以收获到多个共鸣组内里的出块嘉奖。至关重要的是，对付一个参加 K 个共鸣组挖矿的矿工，其实际有效算力会被放大为其物理算力的 K 倍，而且其放大后的算力必需平均分派到这 K 个共鸣组。从而使得单个共鸣组的实际有效算力，将等同于全网的物理算力，那么进攻单个共鸣组将变得和进攻全网一样的难。我们将这个机制称为连弩挖矿（Chu-ko-nu Mining），这个机制担保了将厚道矿工（平均孝敬算力到多个共鸣组）的有效算力放大了 N 倍，而对付进攻者（针对特定共鸣组）来说，这里的算力放大则无效。留意，这里的厚道矿工的有效算力放大倍数，和全网的分片个数沟通，从而保障了全网在高度分片之后仍旧具备同单链系统一样的安详性。

我们将在 2 月 26 日，NDSI 2019 第一天的集会会议上，宣讲论文的技能细节。接待各人来波士顿面基，探讨相助。

我们就是设计了这样的一个系统以及协议，担保其上的跨分片生意业务可以正确、高效地完成，担保进攻单个共鸣组的价钱同进攻整个网络价钱相当，担保单个运行中的全节点需要包袱的系统压力不会跟着全网机能的晋升而变大。详细在单个共鸣组内部回收的共鸣算法，可以是 PoW，也可以是类 BFT 可能 VRF 算法。我们的基本实现，基于最朴素的 PoW 算法。

2. 跨分片生意业务逻辑

NSDI 2019 11 月 30 号那天周五晚上，汪浩溘然打电话给我，说看邮件，论文中了。原来官方声称是 3 号周一才发任命通知的。在论文委员会开会接头（table discussion）之前，提早发通知，凡是是两种环境，论文毫无争议地被任命，可能毫无争议地被拒收。脑补一下，汪浩方才收到邮件还没点开之前的脸色。要知道之前无数专注公链机能的团队，但愿可以在 NSDI，OSDI 可能 SOSP 这样的系统规模国际顶会上通过严格的同行评语，颁发本身的论文。可是极为不易，上一篇区块链公链论文，是 2017 年的 SOSP，就是著名的 AlgoRand 项目。

2. 测试事情集

异步共鸣组系统的机能晋升，对上层生意业务布局是中立的。这个技能不引入任何生意业务布局上的假设（譬喻假设少数人直接频繁生意业务之类）。可以完美支持任意场景的大局限付出系统的需求。这个事情，除了我和汪浩之外，尚有张小兵（前 pplive 技能合资人）一起参加研究和实现。借这个时机也感激我们的导师沈向洋老师，尚有 Lidong Zhou 老师的指导，以及 bob, minghao，sophia，shumo，shuang 等同学们的发起和挑战。

5. 生意业务延迟

为了让这样的一个系统设计可以正确，安详地事情。有一系列的技能挑战。也是论文在学术层面所作出的孝敬。

论文被接管的邮件通知，投稿时论文取了一个更为朴素的标题

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