目标
提高合约的可执行复杂度,可以理解为:相同的吞吐量下,区块内交易可执行时间越长,则可执行复杂度越高(即可执行时间越长)。
以以太坊为例,为了保持良好的吞吐量,那么出块间隔会尽可能的减小,于是区块内交易执行与验证的时间就会减少,从而限制交易的可执行复杂度。
该model并不是为了改进或者提升以太坊而提出,是一种新的合约并行执行model。
个人认为,文章中用 gas 来说明复杂度是不合适的,因为一个区块内的gas总和是有限制的,交易并行是无法摆脱这个限制的,因为无论交易是否并行执行,gas的总和始终是不变的。这一点和以时间为指标是不同的,交易串行执行的场景下,时间花费等于每笔交易的时间加和,而交易并行执行的场景下,时间花费等于所有交易执行时间的最大值。
方法
1. 合约部署
Client部署合约A,需要指定可以执行该合约的service providers (SPs),以及最少需要q个SPs来执行,即如果交易Tx涉及到合约A,则Tx由合约A的至少q个SPs来执行。
SPs是区块链网络中的节点,和其他节点没有区别。
2. 独立合约调用
这里指的是交易调用合约过程中不涉及其他的子合约调用,即如果交易Tx执行合约A,那么合约A不会调用其他合约。
交易Tx0及其他交易被矿工打包到区块Block0中后,并不会被矿工执行,矿工首先对交易列表进行排序,然后直接将该区块广播到网络中,网络中的节点接接收到区块之后,执行自己需要执行的交易(根据交易所涉及的合约在部署时指定的SPs列表来确定自己是否需要执行),执行完成之后,将状态转换列表信息广播到网络中,矿工只有收到Tx0的大于等于q个状态转换列表信息时,才将该状态转换应用到本地,并写入未来区块(不一定就是下一个,最快是下一个区块)的结果项中。矿工将已经完成状态转换的区块广播到网络中,其他节点验证该区块,除区块基本信息外,需要验证结果项中每一笔交易所对应的状态转换是否来自q个SPs,由于每一笔状态转换是SPs签名之后的内容,所以矿工无法更改状态转换信息。
3. 嵌套合约调用
这里指的是交易调用合约过程中涉及其他的子合约调用,即如果交易Tx执行合约A,那么合约A会调用子合约B、C、D等等。
客户端预执行交易Tx1(类似于gasEstimate功能)获取所有涉及到的合约列表信息(A、B、C),将该合约列表附着在交易Tx1的字段中。矿工将该交易打包进区块Block1并广播到网络中后,节点判断自己是否属于合约A、B、C的SPs,如果属于其中则执行该交易。
比如合约 A 由node1、node2、node3执行,合约B由node3、node4执行,合约C由node5执行。此时node1~5都需要执行该交易Tx1。基于此,考虑下面这种特殊场景:Block1中的另一笔交易Tx0在Tx1执行之前已经执行,且Tx0涉及到合约A,即合约A的状态已经被node1~3改变到了StateA-v1位置,由于此时只有node1~3改变了合约A的状态,node4~5还保持Block0中合约A的状态SteteA-v0,所以如果node4~5直接执行交易Tx1是有问题的。
针对该问题,本文的做法是:每个节点执行完一笔交易(涉及合约F)时,就将合约F的状态转换列表信息进行广播,并标志为“未定状态”,其他需要合约F状态的SPx收到大于等于q个消息后,更新本地合约F的状态,如果SPx在某个时间内没有收到大于等于q个合约F的状态消息,则直接中断执行。
4. 实验
以模拟实验为主。区块大小固定,出块时间固定(15秒),网络传播延时固定(50ms)。
实验指标包括:合约采样集大小,每笔交易所涉及的合约数量,系统吞吐量、交易平均执行时间(数值越大说明效果越好)。
实验1
每笔交易所涉及的合约数量最大为5,随着系统吞吐量的变化,对于不同大小的合约采样集,观察交易平均执行时间的变化。
实验2
固定合约采样集大小,随着系统吞吐量的变化,对于不同大小的合约采样集,观察交易平均执行时间的变化。