Sei如何成为最快的区块链：Twin-Turbo共识

剖析 Sei 的双涡轮共识

人们常说 Sei 是最快的区块链。但这意味着什么，Sei Labs 是如何实现的呢？

在这篇文章中，我们将揭开 Sei 的“双涡轮共识”机制的层面，该机制使 Sei 成为最终确定性最快的链，在 400 毫秒以下。 这是一个关键的设计选择，确保 Sei 可以接近“类似 Web 2”的用户体验，而这对于现有区块链来说迄今为止一直难以实现。

确定最具影响力的优化

在构建最快区块链的旅程中，可以进行无数的优化。

考虑到在大多数区块链上，交易生命周期中最慢的部分是由“最终确定时间”决定的，换句话说，就是全球分布式验证者集达成共识所花费的时间。 因此，Sei Labs 认为这是可以实现最大改进和提高效率的地方。

实际上，交易的生命周期更加复杂，但是我们可以看到，共识花费的时间最多。 它的复杂性归结为几个部分：

1. 交易创建/提交（时间可忽略不计）

2. 内存池（1-N 秒，高度可变）

3. 区块提议（时间可忽略不计）

4. 证明和区块构建 （约 12 秒）

5. 区块最终确定（几分钟到几小时）

本文的重点是第四步——共识。 在以太坊上，验证者证明和构建区块的过程总共需要 12 秒。

在 Sei 的案例中，Sei Labs 选择了一种不同于以太坊的共识机制，称为“Tendermint 共识”，它的区块时间为 6 秒。

Tendermint 提供了一项称为“单Slot最终确定性”的独特功能，这意味着一旦将区块添加到链中，它将立即最终确定。 这意味着上面的第 5 点完全被否定了，因为区块最终确定是即时的。

这是开始优化最快最终确定时间的起点。Sei Labs 进行了严格的性能测试以了解瓶颈，并能够将 Tendermint 推向极限。

通过双涡轮共识引入的改进，Sei Labs 已将 Tendermint 的 6 秒区块时间缩短至 <400 毫秒，并具有单Slot最终确定性。 考虑到以太坊需要一到两个 epoch 才能达成最终确定性，即 13 分钟，这快了 2000 多倍。

这种优化的最终结果是解锁了“Web-2”般的速度，并具有全球分布的节点网络。

Sei 在最近的一篇博客中提到了 Sei 的 <400 毫秒的最终确定时间速度：Sei V2 - 第一个并行化 EVM 。 Sei 上的每个合约和应用程序都将受益于此。

什么是双涡轮共识？

简而言之，双涡轮共识是对区块传播和区块处理的优化，以帮助创建当今生产中最快的链。

最终确定时间 (TTF) 是完成交易并被认为是不可逆转所需的时间。 Sei 的双涡轮共识将 TTF 大幅缩短至毫秒级，这意味着你在区块链上的交易几乎是即时的（<400 毫秒）。

Sei 的交易最终确定性与你在 Spotify 上播放歌曲时体验到的即时响应相当——无需等待，只需在点击“播放”后立即执行操作。

所设计的共识机制提供了你从 Web-2 应用程序中体验到的即时性，其中的操作是即时且无缝的。 这种方法解决了当今区块链中仍然存在的常见问题——对于日常链上使用来说太慢了。

对 Tendermint 所做的两项关键优化被称为“乐观区块处理”和“智能区块传播”。

两者加起来产生了 Sei 今天呈现的最终结果——在共识期间仅需几毫秒的交易处理。

深入了解双涡轮共识的技术细节

在深入研究所做的优化之前，让我们首先了解 Tendermint 的底层技术。

在底层，区块提议者首先创建一个包含所有交易的区块。 然后将创建一个包含区块哈希的区块提议，并在全球验证者网络中分发。

收到区块提议后，验证者必须等待接收包含验证其内容所需的所有关键信息的完整区块，然后才能继续达成共识，然后才能将该区块提交到区块链。

但是，当完整节点收到交易时，它会广播到网络中的其他节点。 这会导致冗余的数据传输并增加等待时间，因为 99.99% 的情况下，验证者已经在其内存池中拥有本地形成区块所需的所有交易。

在了解了 Tendermint 的基础知识后，让我们深入了解对 Tendermint 共识算法所做的优化：

优化 1：智能区块传播

Tendermint 确定的第一个潜在优化是这种“不必要的等待时间”。 Sei 通过其区块传播技术颠覆了这一点：区块提议者不会首先将整个区块发送到网络的其他验证者，而是发送包含唯一交易标识符的紧凑区块提议（作为单个消息），以及对完整区块的引用。

提议者将首先向验证者传播提议，然后传播包含每笔交易完整内容的整个区块。 然后将区块分成更小的部分并随机传播给其他验证者。

如果验证者已经拥有所有必要的交易，它可以立即在本地重建完整的区块，而无需等待通过网络发送各个区块部分。 如果没有，它将等待直到拥有区块的完整内容，然后用其所有交易重建它。

此过程称为“智能区块传播”，这是一种优化，可以显着减少验证者花费在等待数据形成区块上的时间，从而提高网络的吞吐量并减少延迟。

优化 2：乐观区块处理

在 Tendermint 中采取的整体共识步骤中发现了第二个潜在的优化。 这里的想法是修改整个流程，以便可以同时进行共识步骤； 节省大量时间。

在区块提议之后，prevote 和 precommit 是至关重要的步骤，传统上必须在进行区块处理和提交之前进行。 这是因为如果区块不符合共识规则，或者换句话说，区块验证失败，则验证者可能会拒绝该区块。

拜占庭节点也可能存在于网络中——如果足够多的验证者行为不同并广播无效或冲突的区块，如果被诚实验证者检测到，该区块可能会被拒绝。

虽然这种情况并不经常发生，但这些是必须采取的关键预防措施。

乐观区块处理与智能区块传播相结合，以进一步加快共识：

它采用验证者接收到的任何给定高度的第一个区块，运行完整性检查并在 prevote 和 precommit 期间同时开始处理它。 然后，乐观区块处理会将候选状态写入缓存。

这允许验证者在收到有效的区块提议后立即乐观地处理交易，而不是等到 precommit 步骤结束。 采用这种方法背后的逻辑是，在大多数情况下，任何给定高度的第一个提议区块都是投票后被接受的区块。 因此，立即从第一个区块开始处理交易可以利用这种可能性。

如果区块被接受，则以乐观方式处理的候选状态缓存将立即提交到区块链。

但是，如果区块被拒绝，则缓存中的数据将被丢弃，并且该区块高度的未来轮次将不会使用乐观区块处理。 然后，验证者将重置并准备处理下一个区块提议。

这个概念利用了区块接受中通常可预测的行为，以显着加快交易处理时间，同时抵消了区块可能面临的潜在拒绝，突显了 Sei Labs 对高性能的承诺。

可以描述由于乐观区块处理而导致的延迟的理论改进。

其中 Tprevote 表示 prevote 延迟，Tprecommit 表示 precommit 延迟，N 表示交易数量，T 表示单个交易的平均延迟。

这说明了潜在的效率提升，显着减少了最终确定所需的总时间，特别是在交易处理 (N * T) 比共识阶段 (Tprevote + Tprecommit) 快得多的情况下。

构成双涡轮共识机制的两大支柱对于 Sei 实现今天呈现的 <400 毫秒区块时间至关重要——这是现有的最快最终确定链。

如果你还没有注意到，每一毫秒对于 Sei 来说都很重要 ⏳

可以在此处找到 2022 年 8 月的乐观区块处理提议的详细信息。

权衡

由于 Sei 实现了如此快速的最终确定时间，因此在其他区块链上实施这些相同的增强功能似乎是明智之举。 但是，重要的是要承认确实存在权衡，才能实现这种类似 Web2 的用户体验：

二次通信复杂度

我们提到 Tendermint 确保快速最终确定性，这加速了网络中的“决策”过程。 但是，它还建立了一种关键的通信模式，其中每个验证者都必须与其他每个验证者通信才能达成共识。 这里的权衡是二次通信复杂度，这意味着随着更多验证者加入网络，消息数量会显着增加。

这使得增加网络中的节点数量比平时更加困难，因为更大的验证者集将导致带宽和处理要求增加。 虽然现有的验证者集将继续以稳定的速度增长，并且节点已经分布在多个大洲，但 Sei 计划通过其路线图中涵盖的去中心化工作来进一步解决此问题，旨在通过全球分布的验证者集以及用于无信任验证的轻客户端来维护网络性能。 尽管存在这种权衡，但该机制的更快最终确定的优势仍然是网络效率的显着优势，Sei Labs 认为这对于提供尽可能最佳的用户体验非常重要。

结论

Sei 的双涡轮共识代表了区块链技术的巨大进步，将最终确定速度的界限推向了极致，从而提供了当今无与伦比的用户体验。

通过将 TTF 减少到 <400 毫秒，Sei 在交易处理速度方面树立了新标准，使其成为目前可用的最快最终确定区块链。

TTC 的这两个概念都增强了当今所有 Cosmos 区块链使用的众所周知且经过验证的 Tendermint 共识机制； 前者允许验证者从现有的内存池交易中快速构建区块，而后者通过在收到区块提议的收据后立即启用交易处理来减少空闲时间。

随着 Sei 的不断发展，它专注于优化区块链生命周期的各个方面，确保其在提供快速、可靠和用户友好的区块链体验方面保持领先地位——以无与伦比的速度无缝运行。

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