Spectrum: Transações de Contratos Inteligentes Rápidas e Estritamente Determinísticas para Leds de Blockchain

Hoje, os ledgers de blockchain utilizam esquemas de execução determinística concorrente para escalar. No entanto, a equidade de ordenação não é preservada nesses esquemas: embora garantam que todas as réplicas alcancem a mesma ordem serial, essa ordem nem sempre se alinha com a ordem justa, estabelecida por consenso, ao executar contratos inteligentes com acessos determinados em tempo de execução. Para preservar a equidade de ordenação, um método intuitivo é executar transações em paralelo e reexecutar aquelas que violam a ordem. Isso, por sua vez, aumenta conflitos imprevistos, levando a gargalos de escalabilidade causados por inúmeros abortos onerosos sob contenção. Para abordar esses problemas, propomos o Spectrum, um novo esquema de execução determinística para a execução de contratos inteligentes em ledgers de blockchain. O Spectrum preserva a ordem serial estabelecida por consenso (o chamado determinismo estrito) com alto desempenho. Especificamente, aproveitamos um controle de concorrência determinística especulativa para executar transações em especulação e impor uma ordem serial consensuada abortando e reexecutando quaisquer transações que tenham sido mal especificadas. Para superar o gargalo de escalabilidade, apresentamos duas otimizações-chave baseadas em processamento especulativo: rollback em nível de operação e agendamento preditivo, para reduzir tanto a sobrecarga quanto o número de más especulações. Avaliamos o Spectrum executando contratos inteligentes baseados em EVM em benchmarks populares, mostrando que ele realiza uma execução justa de contratos inteligentes, preservando a equidade de ordenação e superando esquemas competitivos em cargas de trabalho em contenção por uma faixa de 1.4x a 4.1x.