区块链并发如何突破性能瓶颈？

你有没有遇到过这种情况：在区块链上发起一笔交易，结果等了老半天才确认？或者玩个区块链游戏，每次操作都卡得要命？这背后其实是一个困扰整个区块链行业的大问题——​​并发处理能力不足​​。就像早年的拨号上网时代，大家挤在一条窄窄的通道上，网络拥堵、交易延迟就成了家常便饭。

​​区块链并发到底是什么？​​

简单来说，区块链并发就是指系统同时处理多个交易的能力。传统的区块链比如比特币、以太坊，采用的是串行处理方式——就像超市里只有一个收银台，所有顾客必须排成一队逐个结账。这种模式虽然简单安全，但效率极低，尤其在高并发场景下（比如热门NFT发售或DeFi应用火爆时），整个网络就会像节假日的高速公路，堵得水泄不通。

周政军曾指出，区块链需要从“拨号上网时代”升级到“宽带时代”，而升级的关键就在于解决并发能力不足这个痛点。那么，现在的区块链系统在高并发场景下具体面临哪些挑战呢？

​​高并发下的核心挑战​​

说到区块链并发的挑战，首当其冲的就是​​状态冲突问题​​。举个例子，假设交易A和交易B同时试图修改同一个账户状态：A要给账户加10元，B要加20元。如果并行处理时两者都读取了初始余额100元，分别更新为110和120元，那么最终结果可能是错误的120元，而不是正确的130元。这就是典型的状态冲突。

除此之外，还有几个关键瓶颈：

• ​​共识机制效率低​​：像工作量证明（PoW）这样的传统共识算法，在高并发场景下性能受限明显

• ​​网络延迟​​：全球节点的通信差异会导致交易确认速度不一

• ​​存储瓶颈​​：大量交易数据的存储和检索可能成为系统瓶颈

• ​​智能合约执行效率​​：复杂的合约逻辑会拖慢整个系统的处理速度

​​主流并发控制策略对比​​

为了解决这些问题，区块链项目主要采用了以下几种并发控制策略：

​​乐观并发控制​​可以理解为“先干了再说”。这种方法假设交易冲突很少发生，允许交易并行执行，只在提交时检查冲突。如果发现冲突，就回滚并重试。它的优点是吞吐量高，因为不需要提前加锁；缺点是冲突频繁时性能下降明显。

​​悲观并发控制​​则更像“防患于未然”。它在交易执行前就加锁，防止其他交易访问相同数据。这种方法能确保数据一致性，但会降低系统吞吐量，因为加锁操作本身就有开销。

​​多版本并发控制​​通过保存数据在不同时间点的多个版本来解决冲突。每个事务可以看到数据的一致快照，即使其他事务正在修改数据。这种方法提高了并发性，但需要额外的存储空间来维护多个版本。

​​创新技术如何提升并发性能？​​

现在的区块链项目正在通过各种创新技术来提升并发性能。​​DAG数据结构​​是一个重要方向，它从链式结构变为图式结构，通过交易的前后引用关系构成图，比原来的链式结构有更强的并发能力。随着网络增长，这种图式数据结构可以平滑扩展，并发能力在理论上也能持续扩展。

​​分片技术​​把区块链网络分割成多个分片，每个分片独立处理一部分交易，相当于从单车道变成了多车道，显著提高了交易处理量。

而一些代表性项目更是各显神通：Solana通过Sealevel并行调度引擎，要求交易提前声明要访问的账户，无冲突的交易可以分配到不同处理器并行执行。Aptos采用Block-STM机制，实现乐观并行执行，通过预测交易依赖来减少回滚次数。Monad则引入流水线处理理念，将区块链执行流程拆分为多个独立阶段并行处理。

​​实际应用场景中的表现​​

在真实的高并发场景下，比如秒杀活动或跨境支付这些领域，区块链并发技术正在经受考验和优化。区块链登记系统在“秒杀”场景下，通过引入Redis等缓存系统来缓存热点数据，减少对区块链网络的直接压力，提高系统响应速度。

在支付系统中，并发控制确保同一笔资金不会被重复使用，同时维护交易顺序，避免因交易顺序混乱导致的支付错误。合理的并发控制机制可以显著提高系统处理交易的能力，避免因并发访问导致的性能瓶颈。

​​未来发展趋势与小编观点​​

并行计算正成为区块链原生扩容的最佳方案之一。从架构演进角度看，我们正在从简单的链式结构向更复杂的图结构发展，从同步记账模式转向并行异步记账模式。

目前市场上已经出现了不同颗粒度的并行方案：从账户级并行（Solana）、对象级并行（Sui）到交易级并行（Monad、Aptos），甚至更细粒度的调用级和指令级并行。这种细化说明区块链并发技术正在向更精细化、更高效的方向发展。

不过小编觉得，区块链并发技术的演进不是简单的“取代”，而是多方案共存和融合。没有一种方案能解决所有问题，关键是根据具体应用场景选择合适的技术组合。未来可能会出现更多混合方案，结合乐观并发和悲观并发的优点，或者将分片与并行执行相结合。

真正优秀的区块链并发解决方案需要在性能、安全性和去中心化之间找到平衡点，而不是单纯追求某一指标的极致。毕竟，区块链的本质是分布式账本技术，它的核心价值在于提供可信的记录，而不仅仅是高速处理。