Starknetin kairolainen suoritus käyttää mukautettua ohjelmointikieltä, Cairoa, parantaakseen skaalautuvuutta, alentaakseen kustannuksia ja parantaakseen älykkäiden sopimusten suorituskykyä. Haasteita syntyy kuitenkin tarpeesta laajentaa kehittäjien omaksumista, työkalujen yhteensopivuutta ja tasapainottaa innovaatiot saavutettavuuden kanssa kaikkialla ekosysteemissä.

Esittely: Starknet ja Kairo teloitus

Starknet on Ethereum Layer 2 (L2) -protokolla, joka hyödyntää kryptografisia STARK (Succinct Transparent Arguments of Knowledge) -todistuksia tehostaakseen todennettavissa olevaa laskentaa mittakaavassa. Kuten muutkin L2-lohkoketjut, Starknet pystyy tarjoamaan mielekästä skaalautuvuutta ja turvallisuutta L2-tapahtumille säilyttäen samalla hajautuksen.

Starknetin ytimessä on Cairo-virtuaalikone (VM), tarkoitukseen rakennettu suoritusympäristö, joka on suunniteltu hyödyntämään STARKien kryptografisia todisteita. Toisin kuin muut virtuaalikoneet, Starknetin Cairo VM on suunniteltu suorittamaan todistettavia ohjelmia, mikä vähentää laskennan vahvistamiseen tarvittavien todisteiden luomiseen liittyvää lisäkustannuksia. Tämän ansiosta Starknet pystyy käsittelemään suuren määrän tapahtumia säilyttäen samalla luotettavan vahvistuksen.

Starknetin suorituskyvyn todellinen mitta - loppukäyttäjien kokemana - riippuu kuitenkin nopeudesta, jolla sen sekvensseri käsittelee tapahtumia ja vahvistaa suoritustulokset. Tunnetaan myös "pehmeänä vahvistuksena". Sekvensserin vahvistus tapahtuman onnistumisesta (tai epäonnistumisesta) on hyödyllinen aikaherkille käyttäjille, jotka haluavat välttää odottamasta tapahtumien valmistumista Ethereum L1:ssä ennen kuin tietävät tapahtuman tilan.

Nykyisessä muodossaan Starknetin transaktionopeus riippuu suuresti sekvensserin tehokkuudesta. Sekvensseri on vastuussa tapahtumien vastaanottamisesta, järjestämisestä ja todistamisesta ennen niiden lähettämistä Ethereumiin lopullista varmennusta varten. Vaikka Starknet käyttää tällä hetkellä yhtä sekvensseria, se aikoo hajauttaa sekvensserin paremman sensuurin kestävyyden ja virheiden sietokyvyn parantamiseksi (yksi offline-sekvensseri ei voi katkaista verkkoa).

Lokakuun 29. päivänä Starknet kirjasi keskimäärin 127 tapahtumaa sekunnissa (TPS) jatkuvan 24 tunnin aikana. Tämä ei ollut vain kertaluonteinen huippu, vaan normaalin toiminnan aikana saavutettu jatkuva suoritustehon virstanpylväs, joka osoitti kokoelman kyvyn käsitellä suuria transaktiomääriä todellisissa olosuhteissa. Tämän saavutuksen lisäksi Starknetin suorituskyky erottuu salamannopeista tapahtumavahvistuksista (keskimäärin alle kahdesta sekunnista) ja erittäin alhaisista maksuista (0,002 dollaria tapahtumaa kohden), mikä tekee siitä kustannustehokkaan ja tehokkaan ratkaisun Ethereumin skaalaamiseen.

Tämän suorituskyvyn tason ylläpitäminen vaatii kuitenkin jatkuvaa innovaatiota varsinkin käyttäjien kysynnän kasvaessa. Tässä tulevat esiin Starknetin tulevat suoritusmallinsa parannukset, jotka esittelevät optimoinnit, jotka lupaavat paitsi nopeamman tapahtuman käsittelyn myös tehokkaamman resurssien käytön. Tämä kehitys merkitsee kriittistä askelta kohti Starknetin suoritusympäristön nostamista vastaamaan nopeasti kehittyvän ekosysteemin vaatimuksia.

Starknet on jo ottanut käyttöön muuntavia päivityksiä arkkitehtuuriinsa parantaakseen suorituskykyä ja vahvistaakseen käyttökokemusta (esim. rinnakkaissuoritus ja lohkopakkaus Bolt-päivityksen kautta). Nämä innovaatiot ovat vähentäneet dramaattisesti transaktioiden käsittelyaikoja ja kaasukustannuksia mahdollistamalla sekvensserin käsittelemään tapahtumia tehokkaammin. Lisätietoja Bolt-päivityksestä ja siitä, kuinka se parantaa Starknetin skaalautuvuutta, on Starknet Bolt -selittäjässämme .

Tämän perustan pohjalta Starknet keskittyy nyt edelleen optimoimaan suoritusympäristönsä Cairo-Nativen kanssa. Tulevat parannukset määrittelevät uudelleen, miten tapahtumat käsitellään, siirtymällä virtuaalikonepohjaisesta emuloinnista alkuperäiseen suoritukseen. Nämä muutokset lupaavat merkittäviä parannuksia käsittelyn nopeuteen ja resurssitehokkuuteen, mikä varmistaa, että Starknet pystyy vastaamaan käyttäjien kasvaviin vaatimuksiin.

Seuraavassa osiossa tarkastelemme lähemmin Starknetin suoritusympäristöä ja sukeltamme syvemmälle siihen, kuinka Cairo VM ja laajempi arkkitehtuuri suunnitellaan uudelleen tukemaan skaalautuvuuden ja tehokkuuden seuraavaa vaihetta. Sukellaan sisään!

Lempeä johdatus kairolaisten teloitukseen

Starknetin suoritusympäristö on kehittynyt merkittävästi ajan myötä suorituskyvyn parantamiseksi ja turvallisuuden varmistamiseksi. Aluksi Starknet luotti suoraviivaiseen putkilinjaan, jossa korkean tason Kairon koodi käännettiin suoraan CASM:iin (Cairo Assembly) suorittamista varten. Vaikka tämä lähestymistapa toimi, se jätti verkon haavoittuvaiseksi tehottomuudelle ja turvallisuusriskeille. Esimerkiksi virheellistä koodia ei voitu todistaa, ja sekvensseri altistui mahdollisille DoS-hyökkäyksille, koska kaasukirjanpidossa ei ollut suojatoimia.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi Cairo 1.0 -päivitys esitteli Sierran, intermediate representation (IR), joka varmistaa suunnittelun turvallisuuden. Rustin kaltaisten kielten inspiroima Sierra varmistaa, että kehittäjät noudattavat tiukempia koodausmalleja, eliminoivat tehokkaasti ajonaikaiset virheet ja mahdollistavat tarkan kaasulaskennan. Tämä päivitys on jo käytössä Starknetin pääverkossa, ja se on tärkeä askel kohti kestävämpää ja turvallisempaa suoritusympäristöä.

Cairo-Native rakentuu tälle edistykselle ja parantaa Starknetin suorituskykyä entisestään sallimalla alkuperäisen suorituksen. Natiivisuoritus on poikkeama aiemmasta ohjelmien suoritustavasta Kairon VM:ssä ja edustaa seuraavaa harppausta eteenpäin Starknetin suorituskyvyn suhteen.

Kuinka Kairo-Native-teloitus toimii?

Aiemmin Starknet-sekvensseri suoritti ohjelmia virtuaalikoneella, joka emuloi koodia, mikä aiheutti merkittäviä ylimääräisiä kuluja ja hidasti tapahtumien käsittelyä. Emulointi tässä yhteydessä sisältää CPU:n ohjelmoinnin toimimaan teoreettisen Kairon CPU:n tavoin, tulkitsemalla ohjeet askel askeleelta. Vaikka tämä prosessi on toimiva, se on luonnostaan ​​tehoton, koska se estää suoritinta hyödyntämästä täysin alkuperäisiä ominaisuuksiaan ja suoritustyyliään.

Sitä vastoin natiivi suoritus eliminoi tämän hankaluuden, jolloin ohjelmat voivat toimia suoraan käyttöjärjestelmässä suorittimen alkuperäisessä käskyjoukossa. Tämä muutos parantaa dramaattisesti suoritusnopeutta ja resurssitehokkuutta, minkä ansiosta Starknet pystyy käsittelemään tapahtumia nopeammin kuin koskaan.

Tämän saavuttamiseksi Cairo-Native-suoritus integroi kehittyneitä käännöstekniikoita, kuten MLIR ( Multi-Level Intermediate Representation ) ja LLVM ( Low Level Virtual Machine ). Näitä työkaluja käytetään laajasti nykyaikaisessa ohjelmistokehityksessä koodin kääntämiseen optimoituiksi konetason ohjeiksi.

Cairo-Native ottaa Sierra-ohjelmat ja järjestää ne välimuotoon, MLIR, joka mahdollistaa myös hienostuneen optimoinnin, kun taas LLVM kokoaa tämän edelleen natiivisuoritustiedostoiksi, jotka on räätälöity taustalla olevalle käyttöjärjestelmälle. Tämä kaksikerroksinen käännösprosessi varmistaa, että luodut suoritettavat tiedostot ovat nopeita, tehokkaita ja valmiita suoritettavaksi ilman lisäkustannuksia.

Tämän päivityksen vaikutus sekvensserin suorituskykyyn (ja verkkoon yleensä) on syvä:

• Lisääntynyt nopeus: Koska VM-emuloinnin tarve poistetaan, natiivisuoritus mahdollistaa sekvensserin käsittelyn tapahtumien huomattavasti nopeammin, mikä vähentää viivettä verkossa.
• Parempi resurssien käyttö: LLVM:n luomat optimoidut suoritettavat tiedostot hyödyntävät paremmin järjestelmäresursseja, jolloin sekvensseri pystyy käsittelemään suurempia tapahtumamääriä.
• Pienemmät kustannukset: Vaikka nopeampi toteutus ei yksinään johda kaasumaksujen laskuun maksumekanismin puuttumisen vuoksi, Starknet jatkaa kustannustehokkuuden osoittamista. Esimerkiksi Starknetin ennätyssuorituksen aikana kaasumaksut olivat keskimäärin noin 0,002 dollaria tapahtumaa kohden. 0.13.4-päivitys, joka esittelee Cairo-Nativen, sisältää myös hinnoitteluun liittyviä parannuksia. Nämä parannukset eivät kuitenkaan liity suoraan Cairo-Nativeen itseensä. Vaikka Cairo-Nativen transaktiomaksujen skaalautuvuuden koko potentiaali ei ole vielä toteutunut, tämän skaalautuvuuden yhdistäminen tuleviin maksuihin liittyviin parannuksiin tekee Starknetin erittäin edulliseksi ja skaalautuvaksi ratkaisuksi Ethereumille.
• Tehostettu innovaatio: Oman suorituskyvyn tuomat tehot mahdollistavat monimutkaisempien ja dynaamisten sovellusten menestymisen Starknetissä, mikä avaa oven innovatiivisille käyttötapauksille ja kehittäjille.

Vaikka natiivisuoritus tuo merkittäviä parannuksia nopeuteen, kehittäjille syntyy luonnollinen huolenaihe sekvensserin ja testaajan välisestä kaksoissuorituksen työnkulusta. Vaikka sekvensseri hyötyy tapahtumien suorittamisesta käyttämällä alkuperäisiä artefakteja nopeuden saavuttamiseksi, todistaja luottaa edelleen Cairo VM:ään suorittaakseen tapahtumat vaiheittain ja varmistaakseen, että ne voidaan todistaa Ethereumin STARK-todentajalle.

CASM:ia käytetään edelleen tässä prosessissa, koska se on Ethereumin STARK-todentajan vahvistama esitys. Tämä kaksinaisuus – samojen tapahtumien suorittaminen kahden eri järjestelmän kautta – voi herättää päteviä kysymyksiä johdonmukaisuudesta ja oikeellisuudesta. Tarkemmin sanottuna, kuinka voimme olla varmoja siitä, että alkuperäisen suorituksen ja Kairon VM-suorituksen tulokset vastaavat aina?

Lyhyt vastaus on tiukka testaus ja validointi. Erityisesti LambdaClass -tiimi suoritti laajoja toistotestejä, prosessia, jossa historialliset Starknet-lohkot suoritetaan uudelleen uudessa järjestelmässä varmistaakseen, että jokainen tapahtuma tuottaa samat tulokset.

Toistotestit ovat kriittinen menetelmä sen varmistamiseksi, että jopa kahdella erillisellä suorituspolulla lähdöt pysyvät yhdenmukaisina. Näin kehittäjät voivat olla varmoja, että tämä laaja validointiprosessi minimoi merkittävästi ristiriitaisuuksien riskiä.

Lisäksi on syytä huomata, että Starknet on aina toiminut kahdella erillisellä suoritusvirralla. Jo ennen Cairo-Nativea sekvensseri ei luottanut täysin Kairon virtuaalikoneeseen sellaisissa tehtävissä kuin syscall tai tilakäyttö. Näitä käsiteltiin jo eri tavalla, ja todistaja keskittyi tuottamaan kryptografisia todisteita Starknetin tilan päivittämiseksi Ethereumissa.

Tässä mielessä alkuperäisen suorituksen käyttöönotto edustaa kehitystä – ei poikkeamista – Starknetin vakiintuneesta arkkitehtuurista. Tämä tarkoittaa myös sitä, että kehittäjillä ei pitäisi olla ongelmia suunnitella sovelluksia toimimaan Starknetin uuden suoritusmallin kanssa.

Kaiken kaikkiaan Cairo-Native avaa Starknetille uuden skaalautuvuuden ja nopeuden tason. Siirtymällä VM-pohjaisesta emuloinnista alkuperäiseen suoritukseen verkko voi tukea useampia käyttäjiä, käsitellä suurempia tapahtumamääriä ja tarjota saumattoman kokemuksen sekä kehittäjille että loppukäyttäjille. Tämä muutos vahvistaa Starknetin asemaa johtavana L2-ratkaisuna ja avaa tietä suuremmille innovaatioille Ethereum-ekosysteemissä.

Kairo-Native vs Kairo: Starknet-suoritusmallien vertailu

Cairo-Native merkitsee uraauurtavaa parannusta Starknetin suoritusympäristössä, joka tarjoaa merkittäviä nopeuksia perinteiseen Kairon virtuaalikoneeseen verrattuna. LambdaClassin ja Nethermindin suorittamien laajojen benchmarkien avulla alkuperäisen suorituskyvyn tuomat edut on mitattu määrällisesti, mikä korostaa Cairo-Nativen kykyä parantaa merkittävästi tapahtumien ja sopimusten käsittelyn nopeuksia.

Toteutuksen vertailuarvot

Vertailuarvot paljastivat, että Cairo-Native saavuttaa keskimääräisen nopeuden 5x verrattuna Cairo VM:ään ja suorituskyvyn lisäykset vaihtelevat 1,5-20x, riippuen tietystä sopimuksesta. Nämä tulokset ovat enemmän kuin vain numeroita – ne havainnollistavat, kuinka alkuperäinen suoritus hyödyttää suoraan käyttäjiä ja kehittäjiä.

Esimerkiksi yksinkertainen STRK-siirto kahden Argent-tilin välillä ei vain edennyt 2,3 kertaa nopeammin, vaan osoitti myös 4,8-kertaisen nopeuden ERC-20-sopimuslogiikassa. Käyttäjille tämä tarkoittaa lyhyempiä odotusaikoja tapahtumille ja sujuvampaa vuorovaikutusta hajautettujen sovellusten (dApps) kanssa. Kehittäjille nämä parannukset varmistavat, että heidän sovelluksensa toimivat nopeammin ja luotettavammin, jopa raskaassa verkkokuormituksessa.

Vaativammissa skenaarioissa, kuten STRK/ETH-swapeissa tai pelisovelluksissa, kuten Influenceth , edut ovat vieläkin ilmeisempiä. Influenceth-tapahtumat nousivat 10,5-kertaisesti, ja joidenkin sopimusten toteutus parani jopa 70-kertaiseksi. Nämä edistysaskeleet antavat kehittäjille mahdollisuuden luoda monimutkaisia, tehokkaita hajautettuja sovelluksia, mikä tasoittaa tietä rikkaammille pelikokemuksille, edistyneille DeFi-protokolloille ja muille laskennallisesti vaativille käyttötapauksille

Siirtyminen emuloinnista alkuperäiseen suoritukseen tukee näitä edistysaskeleita. Kääntämällä ohjelmia suoraan koneelliseksi koodiksi, Cairo-Native eliminoi Kairon käskyjen emuloinnin tehottomuudet, joissa suoritin olennaisesti jäljittelee toista virtuaalista prosessoria. Natiivisuoritus mahdollistaa laitteiston toiminnan täydellä kapasiteetilla, mikä tarjoaa vertaansa vailla olevia suorituskyvyn parannuksia kaikissa tapahtumatyypeissä.

Kokoamisen vertailuarvot

Cairo-Native esittelee edistyneemmän käännösputken, joka lisää useita vaiheita Sierra-koodin kääntämiseksi alkuperäisiksi suoritettaviksi tiedostoiksi. Tämä sisältää prosesseja, kuten Sierran muuntamisen MLIR:ksi, koodin optimoinnin ja lopuksi sen kääntämisen koneenperäisiksi ohjeiksi. Vaikka tämä monimutkaisempi putki saattaa intuitiivisesti vaikuttaa siltä, ​​että se pidentäisi kokoamisaikaa, vertailuarvot osoittavat, että lisävaiheet vievät alle 15 % koko käännösajasta, mikä osoittaa, että prosessi on edelleen tehokas.

On myös syytä huomata, että alkuperäiset suoritettavat tiedostot ovat kooltaan suurempia kuin CASM-artefaktit. Tämä lisäys kuvastaa koneen natiivikoodin edellyttämää yksityiskohtia ja optimointia, mutta se ei vaikuta verkon suorituskykyyn. Tärkeää on, että käännös suoritetaan vain kerran, kun sopimus otetaan käyttöön verkossa, jolloin varmistetaan, että tämä vaihe ei vaikuta sekvensserin reaaliaikaiseen suorituskykyyn.

Mitä vaikutuksia kairolaisen teloituksella on Starknetille?

Kairo-Nativen vaikutukset Starknetin ekosysteemiin ovat kauaskantoisia. Mahdollistaa nopeamman ja tehokkaamman tapahtumien suorittamisen tämä päivitys parantaa merkittävästi kaikkien verkon sovellusten käyttökokemusta. Kun verkon ennustetaan käsittelevän lähes 1000 tapahtumaa sekunnissa (TPS) vuoden 2024 loppuun mennessä, Starknetistä tulee yksi Ethereumin ekosysteemin skaalautuvimmista ja herkimmistä L2-ketjuista.

Käyttäjille Cairo-Native-päivitys tarkoittaa nopeampaa tapahtuman vahvistusta ja vieläkin pienempiä kustannuksia. Starknetin ennätyksellisen suorituskyvyn aikana aiemmin tänä vuonna kaasumaksut olivat keskimäärin noin 0,002 dollaria tapahtumaa kohden. Cairo-Nativen kanssa näiden kustannusten odotetaan laskevan entisestään, mikä vahvistaa Starknetin yhdeksi edullisimmista Layer-2-verkoista.

Kairo-Native-suorituksen käyttöönotto lisää myös seuraavia käyttötapauksia:

Onchain-pelisovellukset

Starknet on jo saanut vetovoimaa lohkoketjupohjaisten pelien alustana, ja Cairo-Native vie tämän uudelle tasolle. Pelit, kuten Influenceth , jotka perustuvat monimutkaiseen logiikkaan ja nopeatempoiseen vuorovaikutukseen, hyötyvät merkittävästi nopeuden parannuksista. Nopeammat suoritusajat vähentävät pelin sisäistä viivettä, mikä mahdollistaa pelaajille sujuvamman kokemuksen.

Kehittäjät voivat myös esitellä monimutkaisempaa pelimekaniikkaa, kuten reaaliaikaisia ​​moninpeliominaisuuksia ja dynaamisia NFT-vuorovaikutuksia, ilman huolta suorituskyvyn pullonkauloista. Tämä voi saada aikaan uuden luokan onchain-pelisovelluksia, joiden pelattavuus voi kilpailla perinteisten kilpailijoiden kanssa.

Sosiaalisen median alustat

Hajautetut sosiaalisen median alustat vaativat suurta transaktionopeutta ja pientä latenssia varmistaakseen saumattoman käyttäjien vuorovaikutuksen, kuten postauksen, kommentoinnin ja äänestämisen. Cairo-Nativen avulla nämä alustat voivat skaalata tukemaan miljoonia käyttäjiä tarjoamalla reaaliaikaisia ​​​​syötteitä ja välittömiä reaktioita, jotka kilpailevat perinteisten Web2-vastineiden kanssa. Alemmat kaasukustannukset parantavat entisestään saavutettavuutta, mikä tekee hajautetusta sosiaalisesta mediasta kannattavamman vaihtoehdon keskitetyille alustoille ja valmistelee sitä yleiseen käyttöönottoon.

Hajautettu rahoitus (DeFi)

Starknetin DeFi-ekosysteemi hyödyntää myös Cairo-Nativen edut. Monimutkaiset rahoitusoperaatiot, kuten vaihtosopimukset, lainananto ja tuottoviljely vaativat suurta suorituskykyä ja tarkkuutta. Nopeammat toteutusajat varmistavat, että kaupat ja likvidaatiot tapahtuvat reaaliajassa, minimoiden lipsumisen ja tarjoamalla käyttäjille parempia tuloksia. Lisäksi alhaisemmat kaasumaksut mahdollistavat mikrotransaktiot, jolloin DeFi-protokollat ​​ovat helpommin saatavilla laajemmalle yleisölle.

Johtopäätös

Kairo-native-teloitus on kriittinen virstanpylväs Starknet-tiekartassa . Esittelemällä uuden suoritustason Starknet ei ainoastaan ​​vahvista asemaansa johtavana Layer-2-alustana, vaan myös luo ennakkotapauksen laajemmalle Ethereum-kokoelmaekosysteemille. Starknetin innovaatio esittelee, kuinka rollupit voivat saavuttaa vertaansa vailla olevan skaalautuvuuden ja tehokkuuden, mikä auttaa Ethereumia pääsemään lähemmäksi visiotaan massakäyttöön ja säilyttäen samalla hajauttamisen ja turvallisuuden periaatteet.

Cairo-Native tarjoaa kehittäjille vankan, tehokkaan ympäristön, joka tukee dynaamisempia ja innovatiivisempia sovelluksia. Lyhentämällä suoritusaikoja ja resursseja kehittäjät voivat keskittyä luomaan rikkaampia, interaktiivisempia kokemuksia, joita aiemmin verkkorajoitukset rajoittivat.

Kuten twiitissä todettiin , optimoinnille on edelleen potentiaalia – mikä tarkoittaa, että Cairo-Nativen suorituskyky saattaa edelleen parantaa ajan myötä. Tässä mielessä päivitys Cairo-Native-suoritukseen on ratkaiseva askel kohti Starknetin täyden potentiaalin toteuttamista nopeana, skaalautuvana ja kehittäjäystävällisenä alustana ja rullausteknologian kykyjen edistämisessä Ethereumin ekosysteemissä.

Tämän artikkelin versio julkaistiin alun perin täällä .