Avail 如何通过增加区块大小来扩展性能？

增加 Avail 的区块大小时的主要矛盾点，可以描述为承诺生成与证明生成和验证。

撰文：Avail

编译：Modular 101

Avail 测试网现已上线。随着用户开始将 Avail 融入链的设计中，一个常见问题是，「Avail 能处理多少交易？」这是一系列三篇文章的第二篇，将讨论 Avail 当前的性能，以及其在近期和长期内的扩展能力。你可以在《DA 的可扩展性 ：Avail 目前的状态》中阅读第一部分。

在本系列的第一部分中，我们探讨了 Avail 目前的运作方式。在第二部分中，我们将清楚地表明，我们可以通过增加区块大小来迅速扩展。我们将详细说明这是如何实现的，以及为什么可以这样做。我们将介绍让 Avail 扩展超越简单地增加区块大小的概念。我们还将详细介绍在 Avail 区块生成和验证过程中，哪里需要进行干预以提高吞吐量。

好了，我们先来探索扩展 Avail 的最直接方式：增加区块大小。

当前的实验结果

在尝试 Avail 的不同区块大小时，我们了解到，Avail 数据矩阵中的行和列必须区别对待。

在 Avail 区块中：

• 行数 = 构建的多项式承诺数量
• 列数 = 多项式的度数（构建每个单个承诺的复杂性）

在轻客户端可以获得数据可用性保证之前，必须完成三件事：

1. 必须构建承诺 - 正如本系列第一部分提到的，承诺由区块生产者生成，并使用 Avail 矩阵中的整行数据构建。
2. 必须生成证明 - 对 Avail 数据矩阵中的每个单元格生成证明。尽管单个证明生成迅速，但我们必须注意增加行和列对需要生成的证明数量的影响。
3. 必须验证证明 - 在 Avail 当前的模型中，轻客户端下载单元格的值、单元格的证明，并将它们与该单元格行的承诺中包含的信息进行比较，以验证他们下载了匹配的数据。

问题是，构建承诺所需的时间与处理证明所需的时间之间存在持续的权衡。随着 Avail 的区块大小增加，这一点尤其突出。

增加 Avail 的区块大小

增加 Avail 的区块大小时的主要矛盾点，可以描述为承诺生成（由验证者执行）与证明生成和验证（分别由全节点和轻客户端执行）。

区块数据矩阵中包含的行越多，区块生成时间越长。这是因为更多的行意味着出块者必须创建更多的承诺（可以将承诺视为更高级的状态根）。

相反，列越多，构建和验证证明所需的时间越长，因为我们正在处理更高度数的多项式。

例如，目前 Avail 有一个 256x256 的矩阵（约 6.5 万个单元格）。为了使区块大小翻倍，我们可以：

• 将列加倍，使其成为 256x512
• 将行加倍，使其成为 512x256
• 选择介于两者之间的某种比例

区块大小加倍应始终导致约 13.1 万个单元格，是我们现有的 6.5 万的两倍。

记住这一点，我们可以将 Avail 区块的大小从当前的 2MB 增加到 32MB。这在不久的将来是相当可行的。例如，一个 1024x1024 (32MB）的 Avail 区块需要 4 秒来生成承诺，4 毫秒来构建证明，以及 620 毫秒来验证证明。这些数字表明，一个 32MB 的区块可以在当前的 20 秒区块限制内生成承诺、构建所有证明并进行验证。

而且，还有足够的计算余地，可以将区块大小增加到 32MB 甚至更大。一个 128MB、尺寸为 64x65536 的 Avail 区块需要 7.25 秒来生成承诺，174 毫秒来构建证明，以及 55 毫秒来验证证明。

这为我们提供了一个现实的计算极限，即在 20 秒内，出块者生成承诺和全节点生成单元格证明。

尽管如此，当区块尺寸达到约 128MB 时，整个网络开始遇到带宽限制。用典型的互联网速度传播这样尺寸的区块，开始呈现出真正的挑战。这是所有数据可用性层都将面临的常见扩展瓶颈。

下面的数字展示了我们对 2MB、32MB 和 128MB 不同行列比例的区块大小的实验结果。您可以在这里找到我们的更多测试结果：https://github.com/availproject/avail/pull/46。

Avail 的设计方式如何保证低价格

在本系列文章中，我们关注了我们可以实现的技术方法，来让 Avail 网络每秒能够处理尽可能多的交易。在任何基于区块链的系统中，考虑激励的可扩展性也同样重要。

随着网络的增长，验证者将承担扩展的成本。如果 Avail 变得足够去中心化，验证者的利益将独立于 Avail 的利益。

请放心，随着 Avail 更加去中心化和持续增长，验证者将被激励去保持价格低廉。当达到每个吞吐量极限时，通过寻租验证者，在有足够增长时，有增加 gas 费的可能性。

然而，Avail 的设计促进了交易吞吐量的持续增长（和交易成本可负担），即使在一个完全去中心化的系统中也是如此。

如果在增加区块大小的同时保持每笔交易的成本不变，验证者最终将有机会赚取更多的总体收入。验证者可以接触到越来越多的用户群。我们不必像处理执行的区块链那样限制 Avail 可以支持的用户数量。计算约束不再是增长的限制因素。这意味着只要价格保持低廉，交易总量就会继续增加。

随着网络的增长，验证者能够捕获价值，还可以利用规模经济。

因此，我们用 Avail 创建的「市场」是一个能够为验证者网络提供持续增长，同时为用户提供持续低成本交易的市场。