深入分析SUI:SUI 都有哪些技术创新?

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Sui是基于Move语言的主要的新L1公链之一,其技术发展得到了主要媒体和资本的关注。相比许多其他新的L1公链,特别是Aptos,Sui拥有一整套新颖的设计、技术创新和独特的代币经济学,可提供一个几乎拥有无限“横向扩展性”的区块链。

本文将介绍Sui的主要技术突破,以及项目独特的代币经济学模型,最后将批判性地评估Sui作为主打可扩展性的L1公链的潜力。


Sui的技术原理

Sui推进了各种各样的技术创新,旨在优化交易速度和吞吐量,特别致力于简化P2P交易。本文将重点介绍三个最突出的技术创新:修改Move语言打造Sui Move、处理无需共识的“简单交易”以及独特的Narwhal-Tusk共识引擎。

Sui Move

首先,Aptos等项目直接采用了来自Meta开发的Libra项目的原始Move语言,原封不动,而Sui通过自身定制版本的Sui Move来编写其智能合约。Move是“基于资源”的智能合约语言,使用了Ability加持的Struct,使其在并行处理方面有天然优势。Diem的原始Move语言是基于严格执行访问控制的“闭环系统”而开发的,而Sui对大规模采用的设想需要一个更开放的系统,以快速吸引用户。为此,Sui Move创建了更多的自带函数,如“transfer”函数可促成“无摩擦的大规模资产创建”。

Sui对Move语言的修改还包括厘清了Move的类型系统,以提供更流畅的编程体验。通过纳入原生类型的资产转移和所有权,开发人员无需像在传统Move语言中那样使用“封装模式”。Sui Move对资源“类型”的优化还允许将不同类型的资产捆绑成更大的“资产容器”,藉此可扩展自定义类型的功能性,提供更清晰的多态结构。

简单的“单写者”交易

Sui对简单的“单写者”(single-writer)交易的处理可以说是该项目最重要的创新,也是项目可扩展性的关键保障。顾名思义,单写者交易包括点对点支付和NFT交易等常见的区块链交易,其中只涉及一个发送者。Sui称他们“针对单写者对象进行了优化,通过设计为简单交易免除了共识需求”。这似乎与区块链设计原则相悖,毕竟共识是确保区块链发送数据安全性的关键步骤。那么,Sui如何在没有共识的情况下保障数据安全呢?

这里的关键是Sui使用了一种“拜占庭共识广播”算法,这是一种更简单的算法,消除了传统共识方法的额外成本,同时仍能保证拜占庭对抗条件(基本是对共识的标准安全要求)下的安全性和活跃度。该算法类似于通常用于为网页创建安全连接的传输层安全(TLS)算法。

在传统共识机制中,针对发送者有一种“即发即忘”(fire-and-forget)的处理方法,即向验证者提交交易后,发送者不再对交易做任何操作,完全交由验证者完成剩余工作。因为验证者需要检查该交易是否与其他客户发来的其他交易相冲突。但在简单的“单写者”操作情况下,我们已经知道不会有来自其他发送者的冲突写入。因此,我们可以将计票的计算负担交给发送者,而不必浪费宝贵的验证者算力。

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Sui针对简单的“单写者”交易的拜占庭共识广播机制

具体而言,简单交易会经过四个步骤:

1. 发送者向验证者发送交易数据,并进行记录

2. 验证者将(权益证明加权)投票发回给发送者

3. 发送者对验证者收到的所有投票进行统计,一旦超过验证阈值,就会创建一个“验证证书”,并发送回验证者

4. 验证者收到证书后会检查其有效性,然后立即完成交易。

由于验证者之间无需相互通信(与传统共识一样),通过这一巧妙算法,简单交易几乎不会对Sui网络上的验证者产生什么计算成本,而证书机制也为交易安全提供了相当程度的可靠性。

更重要的是,这一算法具有高度的可扩展性。基于这一巧妙算法,理论上Sui网络可以处理的简单交易数量没有上限。由于统计验证者投票的主要计算在客户端完成,即使有越来越多的人使用Sui网络,验证者也不必面对与在以太坊、Solana甚至Aptos相同的计算压力(用户基本独自承担了计算任务)。因此,Sui的创建者们在宣传中称其与其他区块链存在质的不同,因为它使用了“横向扩展”策略。

Narwhal-Tusk共识引擎

当然,虽然Sui针对简单的单写者交易进行了优化,但它也有更“传统”的全局共识机制,可处理更复杂的交易,并定期检查区块链的全局状态。这种利用图形(更具体地说是有向无环图)数据结构的共识引擎本身也是一种前沿机制。Sui的共识引擎主要由两个部分组成:

1. Narwhal是Sui的内存池,主要是充当管家角色,负责检查待处理的共识交易 。

2. Tusk(及其前身Bullshark)是确保共识交易有序进行的协议。

本质上,Narwhal会聚合一批待处理交易,在等待处理时对它们进行“图形化”。不同于传统区块链共识中将交易卷入确认区块的做法,Narwhal会为交易标记上版本号,以及指向先前交易版本号的指示标记,以创建类似于文件树的有向无环图(DAG)。这一DAG结构与Arweave的“blockweave”概念很像,它会将区块链的单维LinkedList式结构转换为类似文件树的图形,以更有效地存储数据。

Tusk本质上也是HotStuff共识协议的修改版本,它针对Narwhal提供的DAG结构进行了优化,专注于减少网络验证者之间的通信麻烦。结合使用Narwal和Tusk可在传统的拜占庭容错(BFT)条件下实现高达“160,000笔交易/秒,延迟约3秒”的交易速度。因此即便不考虑Sui使用上述拜占庭共识广播算法为单写者交易所做的额外优化,Narwal-Tusk的交易效率也已经出类拔萃。

Sui代币经济学

除了一系列旨在优化系统的可组合性和可扩展性的技术创新外,Sui还实施了一种独特的代币经济学模型,将网络存储成本纳入了考量。传统上,以太坊等区块链无需考虑将数据存储至网络上的成本,因为将数据写入区块链的gas费很高,成为了抑制将大量数据写入网络的天然门槛。然而,就Sui而言,网络的高可扩展性意味着gas费变得极低,如此一来,人们可能确实会将大量数据存储到链上。

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Sui代币经济学模型

如图所示,Sui的代币经济学模型本质上是一个传统的权益证明链的代币经济学模型,只是增加了“存储基金”。它解决了什么问题呢?从根本上说,区块链是一种只增不减的数据结构,必须保证一旦数据被写入,就永远不会被抹去。假设有两个用户,A和B。用户A很早就使用Sui。此时,验证者必须记住的“遗留数据”不多,用户A可以享受非常低的gas费。而用户B到网络成熟且链上有大量数据时才开始使用Sui。此时,因为验证者需要维护所有遗留数据,用户B需要支付远超用户A的费用。“存储基金”基本就是为了解决这个问题而生,让用户A支付更多费用,使AB两个用户可基于类似的费用水平使用该网络。

Sui的存储基金会支付给系统中的验证者,或者实际存储区块链数据并完成数据维护工作的人。随着维护工作的增加,给验证者的支出也会增加,这也会激励更多人成为系统中的验证者,而非质押了代币就抛之脑后的代币委托人。随着越来越多的人成为验证者,可用的存储空间总量也会增加。

因此,Sui的代币经济学模型特别致力于解决在获得高可扩展性后“会发生什么”的问题。它是高度可扩展链的典型代币经济学模型,使用了博弈论来确保gas费在区块链的整个生命周期内保持相对恒定。

评估

从拜占庭共识广播和Narwhal-Tusk共识机制到Sui-Move语言和存储基金代币经济学,Sui在区块链项目的每个层面都进行了重大创新,就此而言,即使与Aptos等其他新的L1公链相比,Sui也是独一无二的。所有创新的结合形成了一个统一方向:针对区块链大规模采用(以现代社交媒体和其他Web 2项目的规模为目标)的端到端优化。

在众多技术创新中,Sui最大的亮点仍然是针对单写者交易的无上限优化(基于拜占庭共识广播算法)。由此,大量依赖单写者交易的项目无疑可通过使用Sui网络斩获最大的可扩展性收益。

Sui提供了若干“单写者”DApp用例,包括常规的P2P代币交易、公共论坛、隐私消息传递以及对游戏资产的大规模铸造和分发等。从本质上讲,对单写者交易的优化意味着社交媒体应用程序的各种常见功能均可登陆Sui,而无需担心可扩展性问题。得益于Sui的可扩展性解决方案,这些社交媒体应用的网络效应可以得到充分发挥。ComingChat是其中一个例子,它尝试创建一套全面的即时消息服务,类似于集成了钱包的Telegram和WhatsApp,它正计划部署到Sui和Aptos上。

此外,Sui的技术设计也能充分发挥NFT作为大众商品的潜力。Sui完全解决了以太坊大规模发行NFT(例如BAYC)导致的gas飙升问题。除此之外,通过使大规模铸造变得可负担和可扩展,Sui也为内在价值低但社会价值高的NFT打开了闸门。从链上优惠券到去中心化ID,再到信用卡和登机牌,得益于Sui的可扩展性解决方案,但凡苹果钱包或其他任何实体钱包可以持有的东西,都可以变成上链的NFT。

更进一步,Sui甚至能充当永久区块链版本的MongoDB。Sui Move的语言特性允许其非常清晰地定义和处理不同自定义类型的“资源”,并允许高度的多态性和模块化。这些特性实际上可用于构建类似MongoDB的工件,并能以一种全新方式在区块链上进行结构化存储,同时保障兼具区块链的所有安全性和持久性。

我相信Sui在该领域的最大贡献是为能够处理Web 2级可扩展性的L1公链构建了一个可行的蓝图。更重要的是,我认为Sui的发展象征着Web 3的日臻成熟,以及信心的日益增强,长期来看,该领域有望实现10亿级的用户规模。从这个意义上说,无论Sui生态系统能否取得长期辉煌,我相信该项目本身及其对区块链的创新构想已经代表了一种巨大成功。

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