Layer1新秀Sei Network在技术机制上有哪些后发优势?

Sei Network在技术机制上有哪些后发优势?

Sei:解决区块链可扩展性和交易速度问题的 Layer1 网络

作者:Kylo@Foresight Ventures

区块链技术及其生态的出现为创新者、开发者和用户提供了许多机会。但目前为止,可扩展性、交易速度和抢先交易相关的问题一直阻碍着 Web3 走向真正的 mass adaption 。Sei的出现则是为了解决上述这些问题。

本文则主要通过对于 Sei 基本机制的叙述阐述 Sei 机制的优越性。本篇报告具体分为“Sei 的机制介绍”、“Sei蓬勃发展的生态”、“Sei与其他layer1的比较”以及“Sei在交易方面的独特优势”等几个具体部分。

Sei:机制介绍

Sei 是一条普适性 Layer1 网络,旨在解决 layer1 中普遍存在的各种问题。其通过 Twin-Turbo 共识机制运行,并利用交易并行化实现交易的快速确定、高吞吐量和可扩展性。这种创新的方式使 Sei 成为一个多功能且强大的平台,有效地跨越了去中心化和高性能之间存在的鸿沟。

Twin-Turbo Consensus

Sei 是一条高 TPS 的并行 Layer1,在共识层面与 DyDx 的 Tendermint 机制类似但却有所不同。为便于更好的理解 Sei 的机制,我们需要了解传统的区块生成模式。区块的生成是由验证者通过打包自己内存池里的交易并通过全网达成共识实现的。每个网络验证者都有一个自己的内存交易池,简称 mempool。当一笔交易发生时,用户会将与这笔交易相关的信息提交给一个全节点(全节点也属于验证者的),该全节点会把相关信息发送给全网其他节点,这个过程就是 gossip。其他节点收到该交易信息并验证后,会把这笔交易添加到其 mempool 里。proposer 即构建区块的人会从自己的 mempool 里对交易进行排序,生产区块,并将该区块信息全网广播,由其他验证者对该区块信息进行验证。验证无误达成共识后,其他验证者便会接受来自该 proposer 的全区块信息。

dumb block propagation

从上述机制中可以发现存在两个步骤可能存在优化的空间:

  • 由于每个验证者都有一个 mempool ,新区块内的交易数据可能本来就存在于各自的 mempool 中。其他验证者可以自己生成区块,而无需等待 proposer 把详尽的区块数据发送给他们
  • 区块的确认需要依次进行区块提议、验证者投票、达成共识和广播区块这几个过程。由于上述步骤是串行进行的,没有办法进行加速。如果将这几个步骤并行处理,则可以显著提高区块性能

Sei 基于上述两点在共识层面作出了优化,其将自己的共识机制定义为 Twin-Turbo Consensus,简单的说就是更智能的区块传播方式以及乐观区块生产机制。

第一个 turbo 需要解决两个问题:

  1. 让每个验证者的 mempool 尽可能的包含所有的交易信息
  2. 其他验证者可以很快速的知道区块提议者打包的交易信息

让所有的 mempool 都包含所有的交易是很理想的状态,在现实中很难达成。因此 Sei 做了补救措施。区块提议者在 propose 区块的时候会将区块打碎并发送给全网,同时发送一条区块内所有交易的 hash。其他验证者根据该 hash 在自己的 mempool 里寻找相应的交易,如果缺少一部分交易,则从区块提议者发送的区块碎片里寻找缺失的部分交易以实现区块重构。通过这种方式 Sei Network 缩减了其他验证者同步区块信息所需的时间。

intelligent block propagation

Sei 的第二个 turbo 运用的是乐观的区块生成机制。“乐观”一次表示的是默认大多数的区块提议者是不会出错。在乐观的假设下,validator在进行 prevote 和 precommit 的同时,可以同步处理区块数据,即先将 proposer 提议的区块数据写入缓存,如果该区块被验证通过则直接导入缓存数据即可,而不需串行等待 prevote 和 precommit 通过。Sei Network 通过上述 Twin-Turbo Consensus 实现了降低交易延迟,提高区块链性能的作用。

comparison between “normal” and “intelligent”

交易的并行化

交易并行化是 Solana、Aptos 等 Layer1 常用的提高吞吐量的方式。但交易并行化对于 Sei Network 而言却又另外一层含义。

Sei Network 与 DyDx 的 V4 版本一样将订单簿的匹配引擎置于验证者节点,每个验证者都需要维持一个 mempool。当任一验证者被挑选为区块提议者时,其需要直接通过内置的匹配引擎撮合交易,并提议区块。对于 DyDx 而言,该 mempool 只存在来自 DyDx 的交易;而对于 Sei Network 而言,由于其 layer1 网络的本质,存于 mempool 的交易来自于 Sei 上的各种协议。这些来自于不同协议的交易大多数都是互不相关的。如果仍然实行串行,Sei 的各类订单簿协议则处于抢夺区块空间的竞争状态,不利于整体生态的发展。

因此总结来看,Sei 的并行化设计其实是为了让 Sei上的项目可以互不干扰的运行,同时也增加了系统的吞吐量。

交易并行化会面临的一个主要问题是交易的互相关联,互相关联的交易只能通过交易的串行实现。比如 NFT 的 mint 过程需要保证被 mint 的 NFT 没有被充分 mint,因此只能串行进行。因此如何区分独立交易和关联交易则是交易并行系统需要解决的问题。UTXO 模型是实现并行交易常用的方式之一,而 Sei 则是采用的 DAG (有向无环图)技术来实现。DAG 其实可以简单理解为一根带有方向的折线,折线连接处即为每笔交易,与该交易相连的两个交易则为此笔交易的关联交易。Sei 会为全网的所有交易都设置一个 DAG,用于识别关联交易。

Sei’s transaction parallelization

MEV 防止、订单打包和预言机报价

Sei 的 MEV 防止功能主要是防止区块提议者在撮合交易并构建区块时恶意提取 MEV,实现的方式则是通过 Batch Auction 实现的。Batch Auction 是 Cowswap 在解决 AMM 交易面临的 MEV 问题给出的解决方法。其将一段时间内的同类型的交易打包成 Batch 并统一执行,该 Batch 内的所有交易不存在执行的先后顺序并且具有相同的执行价格,因此也就避免了 frontrunning 的出现。

Order Bunding 则是面向做市商设计的机制。做市商可以通过一笔交易更新所有订单簿的状态,而不是逐个进行。这意味着做市商可以低成本迅速的调整自己在不同订单簿的风险敞口。

在预言机方面,Sei 内置了一个预言机系统,提供生态内资产价格的报价服务。其主要实现方式是将预言机的价格报价引入到共识过程中。在每个区块生成时,所有的验证者都需要给出自己对于资产价格的报价,并就报价达成共识。因此整个 Sei 的资产价格在每一个区块时间内都会得以更新。

Sei 生态的发展现状

截至目前,Sei 蓬勃发展的生态已经包括跨多个 web3 领域的约 150 多个项目,包括社交、NFT、游戏和 DeFi 等。

Sei’s ecosystem

Sei 生态中的顶级项目包括 Fable、Dagora 和 Fuzio 等。他们从 Sei 的特殊机制出发,进行着对于 gameFi、NFT 和 DeFi 的探索。开发者选择 Sei 主要基于以下几条原因:

  • 可扩展性:Sei的高性能架构每秒可以处理数千笔交易,其适合需要高吞吐量和低延迟的dApp
  • 低交易费用:Sei 的低交易成本将会激励开发人员和用户积极在 Sei 上进行交互
  • 生态资源:Sei 为开发人员提供了丰富的开发工具与资源,并开放社区论坛。同时 Sei 也有知名投资者和成熟区块链项目的支持
  • 互操作性和可组合性:Sei 与其他网络无缝交互,从而能够组合各种协议和应用程序。
  • 安全性:Sei的共识机制可以确保交易的安全,让开发者可以专注于应用程序的开发
  • 社区:Sei 不断增长的用户数量和活跃的社区对于开发人员而言极具吸引力
  • Grants 生态基金:1.2 亿的 Sei 生态基金可帮助项目更快扩展

Sei 为开发者提供了一个性能完备的平台,让他们能够专注于通过 Sei 的特殊机制去探索 dapp 新的可能性。除此之外,Sei 还通过“流动性联盟计划”引导链上资金流动性,并通过其庞大的社区为 web3 用户提供关于各类项目的曝光 。目前 Sei 的链上用户较为活跃,根据测试网数据,Sei 上发生了超过 1 亿笔交易,钱包地址超过 500 万个。活跃的链上用户行为将会为 Sei 生态提供巨大的发展势能。

Sei 上的 DEX :兼顾高性能与低成本

速度和可扩展性是 Sei 的特点之一,同时其也具有适用于开发者的灵活性和适应性。开发人员可以自由地在 Sei 上构建各种应用程序。凭借其高吞吐量、低交易费用和快速最终确定性,Sei 为构建下一代 Web3 应用程序提供了理想的基础设施。

Sei 的优势领域之一在于去中心化交易所(DEX)。一般而言, DEX 很容易受到区块链性能问题的影响。当单位时间内的交易数量激增时,DEX 由于区块链拥堵而面临的问题将变得更加突出。高昂的交易费用、漫长的交易成交时间以及较差的可扩展性往往会损害用户体验并降低其盈利能力。

Sei 则为上述市场提出了一个行之有效的方法。其引入了一个链上匹配引擎,通过利用其快速确定性、高吞吐量和低交易成本的特点,使交易在链上的发生变得更加高效。这对于去中心化交易所而言意味着更好的性能和更低的交易成本,使它们有可能成为中心化交易所更具竞争力的替代品。

与 Serum 和 DyDx 相比,Sei 上的 DEX 有多个优势。DyDx 的问题在于整个链的机制设计都只为一个应用服务,缺少其他 DeFi 协议的生存土壤,因此也就丧失了协议之间的流动性共享以及互相组合的空间。其必须通过一些跨链手段与链外的 DeFi 应用连接才可实现所谓的 DeFi 可组合;Serum 面临的问题是即使其具有丰富的流动性以及庞大的生态轻松实现协议之间的组合,由于链上非交易活动的干扰,其稳定性会受到很大影响。然而,Sei Network 的 Layer 1 设计可以解决 DyDx 和 Serum 面临的问题。简而言之,Sei Network 的特点是去中心化的链下撮合功能和 DeFi 协议的可组合性,这使其 Sei 在交易层面具有很强的优势。

Sei 与其他 layer1 的比较分析

目前的 Layer1 呈现出百花齐放的状态,每个平台都有其独特的功能、优势和局限性。为了更好地了解 Sei 的优势,我们将 Sei 与 Sui、Aptos、Solana 和以太坊等知名平台进行比较分析。

Sei

Sei 的关键优势在于其特殊的网络结构设计解决了其他区块链中普遍存在的可扩展性、交易速度和抢先交易的问题。Sei 利用其独创的共识机制,实现了高吞吐量、快速最终确定(快至 0.5 秒)和可扩展的功能。Sei 的交易并行化设计进一步增强了这些功能,使得 Sei 能够处理大量交易。

Sui

Sui虽然有其独特的优势,但与 Sei 相比,随着其交易速度的增长,其可扩展性则会面临瓶颈。虽然 Sui 也注重去中心化,但其共识机制在灵活性方面与 Sei 不同,其在验证者的选择上并不具备 Sei 的自由性。

Solana

Solana 与 Sei 类似,会对区块的生产进行并行化处理,它通过 POH 这种独特的时间戳系统,实现了高交易速度和低交易成本。但是,它对性能的过于关注使其必须在去中心化层面作出让步。由于存在中心化的问题, Solana 的稳定性会被特殊情形所影响。

Ethereum

Ethereum 是目前 dapp 生态最为丰富的的 layer1。特别是在 DeFi 领域,其无论是在 TVL 还是协议之间可组合的属性上均为第一。然而,Ethereum 目前面临着高额手续费和可扩展性问题,其目前的解决方式在于通过 rollup 来分流。但 layer1 到 layer2 之间的应用与 TVL 的迁移仍然需要很长时间。总之,虽然 Sui、Solana 和以太坊都带来了独特的功能和优势,但 Sei 因其新颖的设计和强大的性能仍能独树一帜。Sei 的区块链架构在不影响去中心化的情况下针对速度、可扩展性和安全性进行了优化。未来在性能上甚至有可能超过 Solana 等成熟平台。

ComLianGuarative Analysis

Sei的未来

区块链技术的潜力是巨大的。通过提供高度可扩展、安全和用户友好的环境,Sei 为区块链技术的 mass adaption 铺平了道路。但从整个 layer1 与 layer2 的竞争格局来看,Sei 仍然面临着来自其他 Layer 1 和 Layer 2 的激烈竞争。尽管 Sei 的机制和测试网数据已经让 Sei 开始起步,其后续的繁荣仍需要不断培养生态内部的人才以及对社区的推广。

References – Sei.io (https://www.sei.io/ecosystem) – Sei Official Documentation (https://docs.sei.io/) – Sei Twitter Account (https://twitter.com/SeiNetwork)