Sei新白皮书解读：Giga升级如何重塑区块链技术创新？

作者：Pavel Paramonov, Hazeflow创始人；编译：Felix, PANews

近日，Sei发布了其最新版白皮书，详细介绍了备受期待的Giga升级。然而，这份长达17页的技术文档内容复杂且深度较高，让许多读者感到难以理解。为了帮助大家更好地了解此次更新的核心内容及其对区块链性能的提升，本文将深入解析Giga升级的关键技术创新。

1. 异步执行的区块生成机制

Giga升级的一个核心理念是异步执行的区块生成方式，其基本思想如下：

“如果交易列表有序、区块链初始状态一致，并且所有诚实节点按照相同的顺序处理这些交易，那么它们最终将达到相同的状态。”

在此模型中，结果仅取决于初始状态和交易顺序。因此，共识只需就区块内交易的顺序达成一致，而每个节点可以独立计算最终状态。

• 共识与执行分离，允许区块以异步方式执行。

• 一旦区块最终确定，节点会对其进行处理，并在后续区块中提交其状态。

• 通过状态共识验证该区块，确保所有节点计算出正确的最终状态。

值得注意的是，执行与共识（生成）是并行进行的。当节点执行一个区块时，它同时接收其他区块的数据。尽管区块按总顺序执行，但区块生成过程本身与共识并行发生。

此外，区块内失败的交易不会使整个区块无效，而是保持失败状态，因为区块生成和执行是分开的，当前区块的最终状态会在后续区块中提交。

2. 多提议者模型与Autobahn协议

Giga升级引入了名为“Autobahn”的新型共识协议，灵感来源于德国不限速高速公路的理念。Autobahn将数据可用性与交易排序分离开来，带来了更高效的模型。

在这个模型中，每个节点都有自己的通道用于提出交易排序提案。这些提案本质上是交易的有序集合。

• 每个验证者拥有自己的通道来提议交易批次。

• 当节点收到有效提议时，会发送投票确认已接收到该提议。

• 收集到足够的投票后，形成可用性证明（PoA），确保数据已被至少一个诚实节点接收。

• Autobahn定期执行“tipcut”操作，聚合多个提案以最终确定交易顺序。

每条通道上的提议相当于一个区块，当Tipcut发生时，多个区块会被同时切断。随后，slot领导者将Tipcut发送给其他节点完成排序。

这种多提议者模型大幅提升了网络吞吐量和效率。即使某些节点错过批次，它们也可以从PoA中列出的验证者那里异步获取数据。

3. 并行执行的适用场景

虽然区块总体上按顺序执行，但区块内的交易可以实现并行执行。这一特性依赖于交易之间是否存在冲突。

如果交易不修改相同的状态，且彼此结果相互独立，则它们可以并行执行。Giga假设大多数交易不存在冲突，因此能够在多个处理器核心上同时处理这些交易。

• 每笔交易的更改暂时存储在私有缓冲区中，不会立即应用于区块链。

• 系统检查交易是否与之前的交易存在冲突。

• 如果存在冲突，交易将被重新处理；如果没有冲突，其更改将被应用并最终确定。

在高频冲突的情况下，系统会切换为单事务处理模式以确保推进。总体而言，并行执行显著提升了执行效率。

4. 存储优化策略

随着交易量的增加，数据存储的安全性和访问效率变得至关重要。Giga采用键值（key-value）格式存储数据，简化了数据结构。

此外，Giga还使用分层存储方式：近期数据保留在高速SSD上，而较少使用的数据则迁移至更具成本效益的存储系统。

为确保数据正确性，Giga引入了一种加密累加器（Cryptographic Accumulator），支持轻量级验证。累加器以批处理方式更新，使验证者和轻节点能够快速达成一致。

5. 成为多提议者EVM L1的意义

作为首个支持多提议者的EVM L1区块链，Sei面临了许多技术挑战。然而，这种创新不仅保留了EVM的兼容性，还提升了性能。

通过并行事务执行、共识与执行的结合以及多提议者并行操作，Sei实现了约50倍的执行吞吐量提升。这标志着Sei从Cosmos链转型为EVM链后的又一次重大突破。

未来，Sei的发展方向及其优化措施的实际效果值得持续关注。