作者: Kylo@Foresight Ventures
區塊鏈技術及其生態的出現為創新者、開發者和用戶提供了許多機會。但目前為止，可擴展性、交易速度和搶先交易相關的問題一直阻礙著Web3 走向真正的mass adaption 。 Sei的出現則是為了解決上述這些問題。
本文則主要通過對於Sei 基本機制的敘述闡述Sei 機制的優越性。本篇報告具體分為“Sei 的機制介紹”、“Sei蓬勃發展的生態”、“Sei與其他layer1的比較”以及“Sei在交易方面的獨特優勢”等幾個具體部分。
Sei：機制介紹
Sei 是一條普適性Layer1 網絡，旨在解決layer1 中普遍存在的各種問題。其通過Twin-Turbo 共識機制運行，並利用交易並行化實現交易的快速確定、高吞吐量和可擴展性。這種創新的方式使Sei 成為一個多功能且強大的平台，有效地跨越了去中心化和高性能之間存在的鴻溝。
Twin-Turbo Consensus
Sei 是一條高TPS 的並行Layer1，在共識層面與DyDx 的Tendermint 機制類似但卻有所不同。為便於更好的理解Sei 的機制，我們需要了解傳統的區塊生成模式。區塊的生成是由驗證者通過打包自己內存池裡的交易並通過全網達成共識實現的。每個網絡驗證者都有一個自己的內存交易池，簡稱mempool。當一筆交易發生時，用戶會將與這筆交易相關的信息提交給一個全節點（全節點也屬於驗證者的），該全節點會把相關信息發送給全網其他節點，這個過程就是gossip 。其他節點收到該交易信息並驗證後，會把這筆交易添加到其mempool 裡。 proposer 即構建區塊的人會從自己的mempool 裡對交易進行排序，生產區塊，並將該區塊信息全網廣播，由其他驗證者對該區塊信息進行驗證。驗證無誤達成共識後，其他驗證者便會接受來自該proposer 的全區塊信息。
FIG.1.dumb block propagation
從上述機制中可以發現存在兩個步驟可能存在優化的空間：
- 由於每個驗證者都有一個mempool ，新區塊內的交易數據可能本來就存在於各自的mempool 中。其他驗證者可以自己生成區塊，而無需等待proposer 把詳盡的區塊數據發送給他們
- 區塊的確認需要依次進行區塊提議、驗證者投票、達成共識和廣播區塊這幾個過程。由於上述步驟是串行進行的，沒有辦法進行加速。如果將這幾個步驟並行處理，則可以顯著提高區塊性能
Sei 基於上述兩點在共識層面作出了優化，其將自己的共識機制定義為Twin-Turbo Consensus，簡單的說就是更智能的區塊傳播方式以及樂觀區塊生產機制。
第一個turbo 需要解決兩個問題：
- 讓每個驗證者的mempool 盡可能的包含所有的交易信息
- 其他驗證者可以很快速的知道區塊提議者打包的交易信息
讓所有的mempool 都包含所有的交易是很理想的狀態，在現實中很難達成。因此Sei 做了補救措施。區塊提議者在propose 區塊的時候會將區塊打碎並發送給全網，同時發送一條區塊內所有交易的hash。其他驗證者根據該hash 在自己的mempool 裡尋找相應的交易，如果缺少一部分交易，則從區塊提議者發送的區塊碎片裡尋找缺失的部分交易以實現區塊重構。通過這種方式Sei Network 縮減了其他驗證者同步區塊信息所需的時間。
FIG.2.intelligent block propagation
Sei 的第二個turbo 運用的是樂觀的區塊生成機制。 “樂觀”一次表示的是默認大多數的區塊提議者是不會出錯。在樂觀的假設下，validator在進行prevote 和precommit 的同時，可以同步處理區塊數據，即先將proposer 提議的區塊數據寫入緩存，如果該區塊被驗證通過則直接導入緩存數據即可，而不需串行等待prevote 和precommit 通過。 Sei Network 通過上述Twin-Turbo Consensus 實現了降低交易延遲，提高區塊鏈性能的作用。
Fig,3. comparison between “normal” and “intelligent” 交易的並行化
交易並行化是Solana、Aptos 等Layer1 常用的提高吞吐量的方式。但交易並行化對於Sei Network 而言卻又另外一層含義。
Sei Network 與DyDx 的V4 版本一樣將訂單簿的匹配引擎置於驗證者節點，每個驗證者都需要維持一個mempool。當任一驗證者被挑選為區塊提議者時，其需要直接通過內置的匹配引擎撮合交易，並提議區塊。對於DyDx 而言，該mempool 只存在來自DyDx 的交易；而對於Sei Network 而言，由於其layer1 網絡的本質，存於mempool 的交易來自於Sei 上的各種協議。這些來自於不同協議的交易大多數都是互不相關的。如果仍然實行串行，Sei 的各類訂單簿協議則處於搶奪區塊空間的競爭狀態，不利於整體生態的發展。
因此總結來看，Sei 的並行化設計其實是為了讓Sei上的項目可以互不干擾的運行，同時也增加了系統的吞吐量。
交易並行化會面臨的一個主要問題是交易的互相關聯，互相關聯的交易只能通過交易的串行實現。比如NFT 的mint 過程需要保證被mint 的NFT 沒有被充分mint，因此只能串行進行。因此如何區分獨立交易和關聯交易則是交易並行系統需要解決的問題。 UTXO 模型是實現並行交易常用的方式之一，而Sei 則是採用的DAG （有向無環圖）技術來實現。 DAG 其實可以簡單理解為一根帶有方向的折線，折線連接處即為每筆交易，與該交易相連的兩個交易則為此筆交易的關聯交易。 Sei 會為全網的所有交易都設置一個DAG，用於識別關聯交易。
Fig. 4. Sei’s transaction parallelization MEV Prevention 、Order Bundling and Oracle Pricing
Sei 的MEV Prevention 功能主要是防止區塊提議者在撮合交易並構建區塊時惡意提取MEV，實現的方式則是通過Batch Auction 實現的。 Batch Auction 是Cowswap 在解決AMM 交易面臨的MEV 問題給出的解決方法。其將一段時間內的同類型的交易打包成Batch 並統一執行，該Batch 內的所有交易不存在執行的先後順序並且具有相同的執行價格，因此也就避免了frontrunning 的出現。
Order Bunding 則是面向做市商設計的機制。做市商可以通過一筆交易更新所有訂單簿的狀態，而不是逐個進行。這意味著做市商可以低成本迅速的調整自己在不同訂單簿的風險敞口。
在預言機方面，Sei 內置了一個預言機系統，提供生態內資產價格的報價服務。其主要實現方式是將預言機的價格報價引入到共識過程中。在每個區塊生成時，所有的驗證者都需要給出自己對於資產價格的報價，並就報價達成共識。因此整個Sei 的資產價格在每一個區塊時間內都會得以更新。
Sei 生態的發展現狀
截至目前，Sei 蓬勃發展的生態已經包括跨多個web3 領域的約150 多個項目，包括社交、NFT、遊戲和DeFi 等。
Fig.5. Sei’s ecosystem
Sei 生態中的頂級項目包括Fable、Dagora 和Fuzio 等。他們從Sei 的特殊機制出發，進行著對於gameFi、NFT 和DeFi 的探索。開發者選擇Sei 主要基於以下幾條原因：
- 可擴展性：Sei的高性能架構每秒可以處理數千筆交易，其適合需要高吞吐量和低延遲的dApp
- 低交易費用：Sei 的低交易成本將會激勵開發人員和用戶積極在Sei 上進行交互
- 生態資源：Sei 為開發人員提供了豐富的開發工具與資源，並開放社區論壇。同時Sei 也有知名投資者和成熟區塊鏈項目的支持
- 互操作性和可組合性：Sei 與其他網絡無縫交互，從而能夠組合各種協議和應用程序。
- 安全性：Sei的共識機制可以確保交易的安全，讓開發者可以專注於應用程序的開發
- 社區：Sei 不斷增長的用戶數量和活躍的社區對於開發人員而言極具吸引力
- Grants 生態基金：1.2 億的Sei 生態基金可幫助項目更快擴展
Sei 為開發者提供了一個性能完備的平台，讓他們能夠專注於通過Sei 的特殊機制去探索dapp 新的可能性。除此之外，Sei 還通過“流動性聯盟計劃”引導鏈上資金流動性，並通過其龐大的社區為web3 用戶提供關於各類項目的exposure 。目前Sei 的鏈上用戶較為活躍，根據測試網數據，Sei 上發生了超過1 億筆交易，錢包地址超過500 萬個。活躍的鏈上用戶行為將會為Sei 生態提供巨大的發展勢能。
Sei 上的DEX ：兼顧高性能與低成本
速度和可擴展性是Sei 的特點之一，同時其也具有適用於開發者的靈活性和適應性。開發人員可以自由地在Sei 上構建各種應用程序。憑藉其高吞吐量、低交易費用和快速最終確定性，Sei 為構建下一代Web3 應用程序提供了理想的基礎設施。
Sei 的優勢領域之一在於去中心化交易所（DEX）。一般而言， DEX 很容易受到區塊鏈性能問題的影響。當單位時間內的交易數量激增時，DEX 由於區塊鏈擁堵而面臨的問題將變得更加突出。高昂的交易費用、漫長的交易成交時間以及較差的可擴展性往往會損害用戶體驗並降低其盈利能力。
Sei 則為上述市場提出了一個行之有效的方法。其引入了一個鏈上匹配引擎，通過利用其快速確定性、高吞吐量和低交易成本的特點，使交易在鏈上的發生變得更加高效。這對於去中心化交易所而言意味著更好的性能和更低的交易成本，使它們有可能成為中心化交易所更具競爭力的替代品。
與Serum 和DyDx 相比，Sei 上的DEX 有多個優勢。 DyDx 的問題在於整個鏈的機制設計都只為一個應用服務，缺少其他DeFi 協議的生存土壤，因此也就喪失了協議之間的流動性共享以及互相組合的空間。其必須通過一些跨鏈手段與鏈外的DeFi 應用連接才可實現所謂的DeFi 可組合；Serum 面臨的問題是即使其具有豐富的流動性以及龐大的生態輕鬆實現協議之間的組合，由於鏈上非交易活動的干擾，其穩定性會受到很大影響。然而，Sei Network 的Layer 1 設計可以解決DyDx 和Serum 面臨的問題。簡而言之，Sei Network 的特點是去中心化的鏈下撮合功能和DeFi 協議的可組合性，這使其Sei 在交易層面具有很強的優勢。
Sei 與其他layer1 的比較分析
目前的Layer1 呈現出百花齊放的狀態，每個平台都有其獨特的功能、優勢和局限性。為了更好地了解Sei 的優勢，我們將Sei 與Sui、Aptos、Solana 和以太坊等知名平台進行比較分析。
Sei
Sei 的關鍵優勢在於其特殊的網絡結構設計解決了其他區塊鏈中普遍存在的可擴展性、交易速度和搶先交易的問題。 Sei 利用其獨創的共識機制，實現了高吞吐量、快速最終確定（快至0.5 秒）和可擴展的功能。 Sei 的交易並行化設計進一步增強了這些功能，使得Sei 能夠處理大量交易。
Sui
Sui雖然有其獨特的優勢，但與Sei 相比，隨著其交易速度的增長，其可擴展性則會面臨瓶頸。雖然Sui 也注重去中心化，但其共識機制在靈活性方面與Sei 不同，其在驗證者的選擇上並不具備Sei 的自由性。
Solana
Solana 與Sei 類似，會對區塊的生產進行並行化處理，它通過POH 這種獨特的時間戳系統，實現了高交易速度和低交易成本。但是，它對性能的過於關注使其必須在去中心化層面作出讓步。由於存在中心化的問題， Solana 的穩定性會被特殊情形所影響。
Ethereum
Ethereum 是目前dapp 生態最為豐富的的layer1。特別是在DeFi 領域，其無論是在TVL 還是協議之間可組合的屬性上均為第一。然而，Ethereum 目前面臨著高額手續費和可擴展性問題，其目前的解決方式在於通過rollup 來分流。但layer1 到layer2 之間的應用與TVL 的遷移仍然需要很長時間。總之，雖然Sui、Solana 和以太坊都帶來了獨特的功能和優勢，但Sei 因其新穎的設計和強大的性能仍能獨樹一幟。 Sei 的區塊鏈架構在不影響去中心化的情況下針對速度、可擴展性和安全性進行了優化。未來在性能上甚至有可能超過Solana 等成熟平台。
Fig.6. Comparative Analysis
Sei的未來
區塊鏈技術的潛力是巨大的。通過提供高度可擴展、安全和用戶友好的環境，Sei 為區塊鏈技術的mass adaption 鋪平了道路。但從整個layer1 與layer2 的競爭格局來看，Sei 仍然面臨著來自其他Layer 1 和Layer 2 的激烈競爭。儘管Sei 的機制和測試網數據已經讓Sei 開始起步，其後續的繁榮仍需要不斷培養生態內部的人才以及對社區的推廣。
References
https://www.sei.io/ecosystem
https://docs.sei.io/
