为什么选择 Pharos Network
提升区块链效率：深入探讨可扩展性和优化
挑战1：区块链的“瓶颈效应”
在可编程区块链的发展过程中，众多开发者和研究人员不断优化共识、执行和存储等各个模块。然而，由于区块链系统的复杂性，孤立的优化往往无法解决整体性能问题，导致端到端每秒交易数 (TPS) 的提升有限。这种现象就是我们所说的区块链中的“瓶颈效应”。这一问题在传统的顺序执行区块链网络中尤为明显。例如，在单节点（32GB RAM、16 核、2TB SSD）上运行的 Geth 客户端模拟以太坊交易时，我们观察到在持续负载压力下，不同阶段的时间分布如下。尽管许多 Layer 1 和 Layer 2 解决方案专注于从交易执行的角度优化性能（例如并行 EVM），但它们在默克尔化和数据库操作方面仍然存在瓶颈，从而限制了整体区块链网络的性能。因此，在过去的 1-2 年里，我们看到 Avalanche Monad Sei Network 等区块链提出了自己的数据库和默克尔化解决方案。
挑战2：对去中心化和大规模网络的需求
区块链是一个去中心化的分布式账本系统，它必须支持高效的交易执行和 RPC 服务，同时保持去中心化和大规模联网，以低成本提升网络可靠性和资产安全性。然而，高硬件要求会限制网络规模，降低其安全性和去中心化程度。下图展示了当前部分 L1 和 L2 网络上验证器/序列器的硬件要求：
以太坊
4
16
0.025
2
30
150万
索拉纳
12
256
1~10
2
65000
~1,500
阿普托斯
32
64
1
2
30000
~150
单子
16
32
0.1
2
10000
-
雷斯
（单节点）
24
256
10
2
20000
1
兆ETH
（单序列器）
100
1024~
4096
10
2
100000
1
实际上，大多数个人电脑和移动设备已经具备不错的配置，一些 L1 和 L2 网络正在考虑将它们纳入其生态系统。
挑战3：国家膨胀问题阻碍区块链发展
在《我们为何需要区块链原生存储》 一文中，我们探讨了当前区块链存储系统面临的主要瓶颈。随着区块链用户数量的增长，状态膨胀带来了性能下降、网络可扩展性受限以及资源效率低下等挑战。这些问题对大多数 L1 和 L2 网络的大规模生产级部署造成了重大障碍。
现有解决方案的缺点
Pharos 结合单体链和模块化生态系统的现状，发现现有区块链在性能优化方面存在四个主要缺陷：
“并行性”不足
现有区块链中的“并行性”是有限的，特别是在执行层和存储层之间。
执行层：虽然并行 EVM 技术提升了效率，但由于乐观执行算法和磁盘 I/O 速度的限制，实际并行度仍低于理想水平。当前的并行 EVM 框架也难以适应各种 DApp（尤其是基于 AMM 的 DEX）的多样化场景和执行逻辑。
存储层：大多数区块链使用传统的键值存储和 Merkle 树结构，这限制了 I/O 访问和 Merkle 化方面的并发性。Reth 和 Monad 等团队已经意识到了这个问题，并正在探索异步 I/O 和并行 Merkle 化来克服这些瓶颈。
可验证存储仍是大规模场景的瓶颈
当前大多数 L1 和 L2 解决方案仍然依赖于可验证的存储架构，但其低效的查询和默克尔化性能严重限制了区块链的整体吞吐量。例如，MPT（默克尔帕特里夏树）和 LSM 存储的组合面临三个性能问题：长 I/O 路径、基于哈希的寻址和状态膨胀。随着状态膨胀的加剧，启动新节点的效率持续下降，进一步影响网络规模和去中心化。
节点资源利用率不足
现有区块链节点的资源并未得到充分利用。原因之一是，在传统的区块链模型中，CPU 和 I/O 资源在大部分时间处于闲置状态。此外，链上数据和索引的维护也浪费了大量的 CPU 和 I/O 资源。以最典型的 LSM Database 为例，压缩操作会消耗大量的 CPU 和 I/O 资源，与现有的模块化组件竞争，大大降低了吞吐量。
在“为什么我们需要流水线” 部分，我们详细概述了区块链处理每个阶段的资源瓶颈。
第 2 层扩展解决方案的局限性
虽然许多第 2 层 (L2) 解决方案（例如 ZK/OP Rollup 和侧链）已被证明能够有效提高第 1 层 (L1) 的可扩展性，但仍然存在一些问题：
增加 L2 中的状态膨胀：
大多数 L2 序列器仍在使用传统的区块链节点架构，这无法有效解决状态膨胀问题，导致吞吐量严重受限。许多 L2 网络的 TPS 仅为数十到数百，正如 Paradigm 近期发布的各种 L2 解决方案的性能数据所示。此外，虽然去中心化序列器网络是许多 L2 项目的理想目标，但它们面临的技术挑战与 L1 网络一样复杂。在 ZK Rollup 设计中，二叉 Merkle 树的使用通常会加剧这一问题，从而进一步加剧状态膨胀。
数据和流动性碎片化：
虽然 L2 解决方案增强了可扩展性，但它们会显著降低网络间通信的延迟。例如，在挑战期间，rollup 通常需要数小时甚至数天才能将消息从 L2 传输到 L1，这会降低通信速度并导致严重的数据和流动性碎片化。此外，L2 网络无法直接共享资产和账户状态，必须依赖第三方桥接器进行转账，这既带来了中心化风险，也带来了安全风险。
提高区块链可扩展性的正确途径
在当前的区块链生态系统中，孤立的优化往往达不到预期效果。需要采取一种综合的方法，综合考虑共识、执行、存储和并行处理等各个方面。
Pharos 引入了一套高效的模块化组件和并行解决方案，持续专注于该领域的研究和实践进步。我们的目标是提供高性能、低延迟且经济高效的区块链服务，为 Web3 带来类似 Web2 的用户体验。
原文：https://docs.pharosnetwork.xyz/introduction/why-pharos-network
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