DiPETrans：区块链区块交易分布式并行执行框架

当代区块链（如比特币和以太坊）由矿工和验证者串行执行交易并确定工作量证明（PoW）。这种串行执行无法有效利用现代多核资源，从而限制了系统吞吐量并增加了交易受理延迟。本工作的目标是通过引入基于静态分析技术的并行交易执行来提高交易吞吐量。我们提出了一个用于区块内交易分布式执行的框架 DiPETrans。在该框架中，区块链网络中的对等节点组成一个社区，采用领导者-追随者方法并行执行交易并寻找 PoW。在挖矿过程中，领导者对交易进行静态分析，创建不同的独立交易组（分片），并将其分发给追随者以并行执行。交易执行后，利用社区的计算能力并发求解 PoW。当区块成功创建后，领导者将提议的区块广播给网络中的其他对等节点进行验证。收到区块后，验证者重新执行区块交易，并在达到与矿工共享的相同状态时接受该区块。验证同样可以由社区按照与挖矿相同的领导者-追随者方法并行完成。我们报告了使用来自以太坊区块链的超过 500 万笔真实交易进行的实验，并使用我们的 DiPETrans 框架执行这些交易，以实证验证我们的技术相对于传统串行执行的优势。对于包含 100 至 500 笔交易的区块，我们为矿工实现了最高 2.2 倍的加速，为验证者实现了最高 2.0 倍的加速。此外，当社区中使用 6 台机器时，我们使用并行矿工相对于串行矿工实现了端到端区块创建速度最高 5 倍的峰值加速。