Polkadot 官方发文：异步支持是自 2021 年以来的首次重大优化，将提升 8 倍平行链吞吐量！

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本文作者为 John Murray！同时 Polkadot 联合创始人 Robert Habermeier、Parity 工程主管 Sophia Gold 和 Natalie Tillack 也对这篇博客的内容作出贡献。以下是 PolkaWorld 编译和注释版本！

到 2023 年为止，Polkadot 已经实现了多个重要的发展里程碑，这些目标都是为了充分发挥下一代互联网 Web3 的全部潜能。Polkadot 1.0 的完整版本已经正式发布，这个版本包括了白皮书中所列出的所有功能和特点。现在，开发团队正在专注于提升网络的可扩展性，这是接下来发展的重点。

对于像 Polkadot 这样多样化的下一代区块空间生态系统而言，获取高质量的区块空间至关重要。异步支持（Asynchronous Backing）是 Polkadot 在其发展路线图中的最新进展，目的是提高网络的性能和灵活性，以便更好地适应各种 Web3 应用场景。这一机制是自 2021 年平行链共识协议（parachain consensus protocol）推出以来的首次重大优化。通过实施异步支持，Polkadot 的网络性能将获得关键性的提升，这将不仅惠及构建平行链和去中心化应用（dapp）的开发者，也为未来进一步提高网络的可扩展性奠定了基础。

异步支持的重要性

为了探究异步支持对平行链及其最终用户可能产生的影响，首先需要了解当前 Polkadot 上区块执行的流程。每一个平行链区块都会引用一个作为锚点的中继链区块，这被称为“中继链父块”（Relay Chain Parent）。历史上，只有使用最新中继链父块的平行链区块才被允许。这种同步限制了处理能力，因为它只为生成下一个平行链区块提供了一个非常短暂的时间窗口。此外，因为当前生成一个平行链候选区块需要依赖已经得到支持的“祖先”区块，所以平行链区块只能在每隔一个中继链区块后才能被提出。这些限制进一步减缓了数据处理速度，并可能导致网络拥堵。

异步支持是对 Polkadot 平行链共识协议的显著优化。与之前需要基于最新中继链区块（Relay Chain block）来构建新平行链区块（同步支持）不同，异步支持相对宽松，允许使用较旧的中继链父块（Relay Chain Parent）来创建新的平行链区块。这一改变有两个主要优势：

• 解耦了中继链和平行链的增长：这意味着平行链现在不必等待最新的中继链区块，可以更灵活地进行区块生成。

• 提高了效率和可扩展性：由于收集人（collators，负责生成平行链区块的参与者）现在可以使用较旧的中继链父块，他们可以创建多个尚未包含在中继链内的平行链区块，从而形成一个更高效的区块生成队列。

更重要的是，由于收集人现在可以基于还没有得到支持的“祖先”区块来提出新的平行链候选区块，这使得新区块可以在每一个新的中继链区块生成时都被提出，进一步提高了网络的吞吐量。

PolkaWorld 注：原来在 Polkadot 系统里，每个小的区块链（称为平行链）生成一个新的区块时，都需要等待主链（称为中继链）的最新区块生成。这就像是在一条主公路上，每条支路都要等主公路通行证明是最新的才能继续行驶。这样做的问题是效率低下，容易导致拥堵。“异步支持”就是一个新方法，让这些支路（平行链）不必非得等主公路（中继链）的最新通行证明。它们可以用稍微旧一点的通行证明也继续行驶，这样就能更快、更灵活地运行，减少拥堵。简单说，这个新方法让整个系统运行得更流畅、更快。

这在实际操作中是什么样子的？

异步支持直接通过增加区块执行时间和平行链区块时间来提升区块容量，从而增加每个平行链能完成的工作量。

执行时间

这是指用于完成特定操作（如验证区块）的可用时间。异步支持将执行时间从 500 毫秒增加到 2 秒，从而使区块空间产生量提升了 4 倍。

平行链区块时间

这是指连续平行链区块之间的时间间隔。异步支持将平行链区块时间从 12 秒减少到 6 秒，进一步实现了 2 倍的吞吐量提升。

增加执行时间并将平行链区块时间减半理论上将平行链吞吐量提升 8 倍。

异步支持是整个 Polkadot 生态扩展策略中的关键一环

引入异步支持将立即提升 Polkadot 生态系统，包括 Polkadot 本身、平行链和使用平行链的用户的性能。这不仅会优化当前的区块空间和网络扩展，还为未来可能引入的更高级功能打下了基础。

异步支持将实现“敏捷核心时间”（agile coretime）的新能力。这是 Polkadot 发展路线图中的一个关键组成部分，它的目的是以更灵活和成本效益更高的方式来分配和管理区块空间。这个概念在 2023 年的 Polkadot Decoded 大会上有详细的解释。查看 PolkaWorld 往期文章《Gavin 重磅演讲：波卡可能取消平行链竞拍，采用更加灵活的资源分配方式！》

短期

• 提高平行链吞吐量：通过使收集人（collators）能够在给定时间内更有效地提议和处理更多交易，个别平行链可以增加其区块空间的生产。

• 减少平行链延迟：异步支持可以更频繁地创建和处理平行链区块。处理更多的交易并减少时间，整体用户体验得到提升。

中期

• 灵活的平行链区块调度：由于创建了平行链区块队列，区块空间可以更灵活地进行调度，这为扩展路线图上大部分未来特性奠定了基础。

• 通过即时和批量选项购买区块空间：敏捷核心时间功能将允许低频和高频区块空间需求得到满足，确保网络能够无缝地扩展以满足各种应用的需求。通过即时核心时间，可以按需购买区块空间，而批量选项则可以在给定时间内按块购买。

长期

• 弹性扩展：应用程序对区块空间的需求将有高潮和低谷。高需求峰值可通过即时核心时间获取区块空间以满足高峰期的需求，而更可预测的需求可以通过之前购买的区块空间和批量核心时间来满足。

• 提高核心利用率：进一步优化核心利用率的改进也在路线图上，包括核心的共享或拆分。

• 二级市场：由敏捷核心时间启用的二级市场将允许平行链购买和出售之前从中继链购买的区块空间。

异步支持将如何部署？

异步支持将分阶段推出。预计首先会在 Versi 和 Rococo 测试网上进行部署，以进行深入的功能测试来确保稳定性。之后，该功能将被提议到 Polkadot 的链上治理系统中，以供更广泛的社区投票。如果治理提案获得通过，异步支持将首先在 Kusama 网络上正式上线，最终再在 Polkadot 上进行全面部署。

这对 Polkadot 生态系统的团队意味着什么？一个关于收集人（collator）的指南即将在 Polkadot Wiki 上发布，并发送给平行链团队，该指南包含了无缝集成异步支持功能所需的所有必要指导。

总的来说

异步支持是一个重要的进步，因为它有助于最大限度地提高区块空间（blockspace）的产出。随着 Web3 项目在多个行业中不断扩大，能够稳定、安全地访问到这些区块空间变得尤为重要。这对于技术和非技术背景的项目创始人来说，都是一个很重要的考虑因素。

异步支持可以提高交易的吞吐量和减少延迟，这样可以改善用户体验并降低成本。异步支持还允许创建一个“平行链区块队列”（pipelines of parachain blocks），这为 Polkadot 的未来扩展提供了基础。

Polkadot 上的异步支持是一个经过深思熟虑的解决方案，目的是解决一些长期存在的问题，比如区块空间的拥堵，系统的不够灵活，以及以往可扩展性解决方案可能带来的安全风险。

其次，通过引入异步支持，Polkadot 可以更动态地适应各种不同的 Web3 项目的工作负载。换句话说，无论是小型还是大型的项目，Polkadot 都可以有效地处理。

最后，这一切提升和优化都在不牺牲安全性和信任度的前提下进行。也就是说，尽管系统效率得到提升，但其安全性和可信度仍与整个 Polkadot 生态系统保持一致。

有兴趣在 Polkadot 上进行构建吗？与 Polkadot 专家交谈以获得实践支持：https://info.polkadot.network/contact?ref=polkadot-network

原文链接：https://www.polkadot.network/blog/elevating-polkadots-performance-and-scale-with-asynchronous-backing/

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