chainScale: 面向功能的安全可扩展性用于去中心化资源市场

去中心化资源市场是 Web 3.0 应用，它们在无需中心化管理的情况下，为用户构建开放访问的数字资源交易平台。它们承诺降低成本、提高透明度并提供灵活的服务供给。然而，这些市场通常需要及时处理大量工作负载，导致严重的可扩展性问题。尽管已有大量关于区块链可扩展性的研究工作，但现有方案收效甚微，因为它们未考虑这些市场的工作模型和流量模式。我们提出 chainScale，一种安全的混合侧链-分片解决方案，旨在提升去中心化资源市场的吞吐量，并降低其延迟和存储开销。其核心在于，chainScale 利用依赖侧链和面向功能的工作负载拆分，通过将每个市场模块分配到一条侧链上来并行化处理流量。与分片方案不同，chainScale 不会产生任何倾向于代价高昂的跨侧链交易。chainScale 引入了多种技术，包括层次化工作负载共享，可进一步细分过载模块；以及加权矿工分配，将对系统拥有既得利益的矿工分配至关键模块的侧链。此外，chainScale 采用侧链同步来将主链维护为系统状态的唯一真相，并采用剪枝来丢弃过时记录。除了安全性分析外，我们还为分布式文件存储市场构建了一个概念验证实现作为用例。我们的实验表明，与基于单侧链的先前方案相比，chainScale 将吞吐量提升了 4 倍，将确认延迟降低了 5 倍。同时，实验结果表明 chainScale 在吞吐量上比分片方案高出 2.5 倍，在延迟上低 3.5 倍。