Khi tôi lần đầu nghe rằng hVM của Hemi có thể đọc Bitcoin một cách tự nhiên, theo thời gian thực, mà không cần đồng bộ toàn bộ chuỗi blockchain Bitcoin, tôi đã nghĩ đó chỉ là một chiêu trò tiếp thị. Những người đã xây dựng hoặc điều hành cơ sở hạ tầng Bitcoin biết rằng chuỗi này nặng nề như thế nào. Với hàng trăm gigabyte dữ liệu lịch sử, các quy tắc xác thực nghiêm ngặt, và một thiết kế giao thức nổi tiếng là bảo thủ, không có gì về Bitcoin khiến nó có vẻ như có thể được phản ánh một cách hiệu quả trong một môi trường thực thi tốc độ cao. Nhưng càng tìm hiểu về kiến trúc của Hemi, tôi càng nhận ra rằng phép màu không nằm ở việc cố gắng làm cho Bitcoin nhỏ hơn. Nó nằm ở việc tạo ra một đường ống tiêu đề mang lại đúng lượng Bitcoin cần thiết vào Hemi để làm cho việc xác minh nhanh chóng, dễ dàng và bất ngờ nhẹ nhàng.
Mỗi tiêu đề khối Bitcoin chỉ dài 80 byte. Chúng có siêu dữ liệu cần thiết để chứng minh tính liên tục, hợp lệ, và chứng minh công việc: phiên bản, băm khối trước, gốc Merkle, thời gian, mục tiêu độ khó, và nonce. Cấu trúc 80 byte này được sử dụng bởi mọi nút Bitcoin đầy đủ để kiểm tra toàn bộ chuỗi. Nhưng các nút đầy đủ cũng theo dõi gigabyte giao dịch. Hemi không cần những điều đó. Chuỗi các tiêu đề, là xương sống, là đủ cho Hemi. hVM có thể kiểm tra UTXO và các sự kiện Bitcoin một cách tin cậy mà không cần phải xem xét các giao dịch thô nếu nó có thể kiểm tra tính liên tục của tiêu đề và thực hiện các chứng minh bao gồm Merkle chống lại những tiêu đề đó.
Ý tưởng đứng sau đường ống tiêu đề của Hemi là tách biệt các điều quan trọng với các điều nặng nề. Hemi không phản chiếu toàn bộ sổ cái Bitcoin; thay vào đó, nó phản chiếu bộ khung Bitcoin, là một dòng tiêu đề nhỏ, có thể xác minh và luôn được cập nhật.
Bước đầu tiên là các nút Hemi kết nối với Bitcoin như những khách hàng nhẹ. Thay vì tải xuống dữ liệu cũ, các nút Hemi theo dõi mạng Bitcoin trong thời gian thực. Mỗi khi một khối Bitcoin được khai thác, họ nhận được tiêu đề, kiểm tra chứng minh công việc của nó bằng cách tính toán lại ngưỡng mục tiêu, và đảm bảo rằng prev_hash liên kết đúng cách với tiêu đề đã biết cuối cùng. Điều này cung cấp cho Hemi một cửa sổ trượt của đầu chuỗi Bitcoin mà không cần phải được tin tưởng. Không cần đồng bộ hóa đầy đủ. Không có gánh nặng từ quá khứ. Chỉ cần đủ thông tin để hiểu những gì Bitcoin nghĩ là chính thống.
Nhưng đó chỉ là bước đầu tiên trong việc tiếp nhận tiêu đề. Phép màu thực sự là cách hVM tổ chức, lưu trữ, và gửi những tiêu đề này. Hemi không giữ một danh sách phẳng duy nhất của các tiêu đề. Thay vào đó, nó đưa chúng vào một bộ nhớ nhiều tầng mà tốt nhất cho cả xác minh và thu hồi. Các tiêu đề gần đây, là những cái có khả năng được sử dụng nhất cho xác thực UTXO và xác minh PoP, được lưu trữ trong một đoạn bộ nhớ nhanh. Các tiêu đề cũ hơn, chỉ cần cho các kiểm tra khoảng cách dài hoặc các chứng minh sâu hơn, được đưa vào cây tiêu đề Merkle hóa. Cấu trúc này cho phép hVM nhanh chóng tái tạo tổ tiên tiêu đề mà không cần phải giữ mỗi tiêu đề ở dạng thô.
Có hai lợi ích lớn từ thiết kế này. Đầu tiên, nó giảm chi phí lưu trữ. Các nút Hemi không cần phải giữ toàn bộ chuỗi Bitcoin; họ chỉ cần một tóm tắt nhỏ về nó. Thứ hai, nó cung cấp cho các hợp đồng và người xác minh một cách để tham chiếu đến các tiêu đề theo chiều cao hoặc băm mà luôn giống nhau. Khi một chứng minh đến mà tham chiếu đến khối N, hVM biết chính xác cách lấy tiêu đề đó từ đường ống nén hoặc xây dựng lại nó.
Tầng tối ưu hóa tiếp theo là lưu trữ chứng minh. Khi người dùng gửi chứng minh bao gồm, như để kiểm tra một khoản tiền gửi Bitcoin hoặc đúc hBTC, những chứng minh đó thường sử dụng cùng một nút trung gian. Một số ứng dụng tạo ra những chứng minh giống nhau hoặc tương tự nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn. hVM giữ các giá trị trung gian này trong một bộ nhớ chứng minh bên cạnh đường ống tiêu đề để không phải tính toán lại các nút Merkle giống nhau nhiều lần. Các hợp đồng tham chiếu đến cùng một cây con có thể sử dụng lại các nút đã lưu, điều này giảm thiểu chi phí và thời gian cần thiết để xác minh chứng minh một cách đáng kể.
Điều tuyệt vời là đường ống không thẳng. Nó phản ứng. hVM không bị đông cứng hoặc cần phải được đặt lại thủ công khi một cuộc tái tổ chức Bitcoin xảy ra, ngay cả khi đó là một cuộc tái tổ chức nhỏ. Các tiêu đề có thể được xác thực một cách độc lập, vì vậy bất kỳ tiêu đề mồ côi nào có thể tự động bị loại bỏ, và bất kỳ chứng minh nào dựa vào nó có thể được đánh dấu là không hợp lệ. Đường ống thích nghi với chuỗi chính thống mới mà không mất đi trạng thái nội bộ hoặc độ tin cậy của nó.
Sự linh hoạt này là điều làm cho thiết kế của Hemi hoạt động. Việc xử lý tái tổ chức là khó khăn và đầy sai sót trong các hệ thống truyền thống. Trong Hemi, đường ống coi các cuộc tái tổ chức là những sự kiện bình thường và xử lý chúng với những quy tắc đơn giản như "theo dõi chuỗi nặng nhất," "loại bỏ các tiêu đề mâu thuẫn," và "không hợp lệ hóa các chứng minh phụ thuộc." Hệ thống biết chính xác khi nào và ở đâu xảy ra sự không nhất quán vì các chứng minh trong Hemi luôn được liên kết với một tiêu đề cụ thể.
Vì lý do này, hVM nhận được một điều tuyệt vời: một gương thời gian thực của sự thật Bitcoin mà đủ nhỏ để vừa trong một môi trường có khả năng hợp đồng thông minh nhưng đủ mạnh để xử lý các cuộc tái tổ chức, các đỉnh độ trễ, và các công việc nặng về chứng minh. Gương này cho phép Hemi kiểm tra: – Các khoản tiền gửi BTC – Chi tiêu UTXO – Các chứng minh Merkle – Thời gian Bitcoin – Tính liên tục của việc neo PoP
Tất cả những điều này đều khả thi mà không cần oracles, người giữ, hoặc sự tin tưởng từ bên thứ ba.
Nhưng ý nghĩa sâu xa hơn liên quan đến kiến trúc. Hemi làm cho Bitcoin không phải là một "chuỗi chậm" mà các hợp đồng thông minh phải tránh bằng cách sử dụng một đường ống tiêu đề thay vì một gương nút đầy đủ. Bitcoin trở thành một đồng hồ và động cơ thanh toán có độ tin cậy cao cho các lớp tính toán nhanh. Các tiêu đề của nó, nhỏ, không thay đổi, và luôn sẵn có, là thứ kết nối sự thật L1 với khả năng mở rộng L2.
Điều này mang đến cho các nhà phát triển một loại thiết kế chuỗi chéo mới để làm việc. Họ giờ có thể đặt câu hỏi, "Làm thế nào để chúng ta sử dụng chứng minh công việc của Bitcoin như một đầu vào logic?" thay vì "Làm thế nào để chúng ta di chuyển tài sản giữa các chuỗi?"
"Làm thế nào để chúng ta tạo ra các giao thức phản ứng với sự thật L1 trong thời gian thực?"
"Làm thế nào để chúng ta giải quyết các tính toán phong phú chống lại sự đồng thuận mạnh mẽ nhất trên Trái Đất?"
Trước Hemi, thật không thể đặt ra những câu hỏi đó vì cơ sở hạ tầng không tồn tại. Bây giờ thì có, và bí mật là đường ống tiêu đề thanh thoát, nhẹ nhàng cho phép hVM nhìn thấy Bitcoin rõ ràng mà không bị lạc trong biển dữ liệu cũ.
Bitcoin giữ mọi thứ ở đúng vị trí. Hemi nâng mọi thứ lên. Đường ống giữa chúng khiến việc tin tưởng lẫn nhau trong thời gian thực trở nên khả thi.
