Somnia：完全链上世界的梦想计算机

主要内容

• 游戏行业是娱乐领域最大的行业之一，并且近期的趋势表明，元宇宙和区块链行业（能够作为数字娱乐的底层规则）的增长已不可避免。

• 然而，现有的基于区块链的游戏和元宇宙项目由于低可扩展性和链上实现的固有约束而面临限制。克服这些障碍需要提供卓越的可扩展性以及互操作性和可组合性的基础设施，以实现真正的数字世界。

• Somnia 旨在成为构建完全链上世界的“梦想计算机”。为了最大化可扩展性，它引入了多流共识（multistream consensus）、加速顺序执行、IceDB 和高级压缩方法等技术。

• 基于此基础，Somnia 正在构建一个充满活力的应用程序生态系统，并渴望超越社交、游戏和元宇宙用例，发展成为整个娱乐行业的区块链基础设施。

0. 在我们开始之前…

你现在正通过一台梦想计算机进入一个梦幻世界。在这个梦想世界里，你摆脱了现实的束缚，你想象的一切都成为可能。

纵观人类历史，娱乐已经超越了单纯的休闲活动，成为一种与人类天性紧密交织的文化表达形式。从古希腊的戏剧和罗马斗兽场的角斗士游戏，到现代电影和视频游戏，各个时代和文明的人们都在本能地寻求通过各种媒介来分享故事和情感。在这种背景下，娱乐已经成为表达和实现人类梦想和想象力的一种手段。换句话说，娱乐充当了梦想和现实之间的桥梁——激发创造力和想象力。

Somnia，本文的主题，是一个为娱乐而生的区块链。换句话说，它是一台梦想计算机。Somnia 构建于高可扩展性的基础上，能够完全链上实现各种形式的娱乐。本文将探讨 1) 游戏，这是 Somnia 当前在娱乐领域的重点，以及 2) 元宇宙，它代表了 Somnia 的长期愿景。它还将深入研究使 Somnia 成为针对完全链上世界优化的网络的技术基础。

1. 游戏、元宇宙和区块链

1.1 之前的炒作是怎么回事？

来源：Gartner（2022 年 8 月），四大支柱

元宇宙指的是一个虚拟世界，用户（通常由头像代表）可以在其中相互互动。由于这个术语的定义很宽泛，有些人甚至将 Twitter 和 Instagram 等社交媒体平台也纳入元宇宙的广义定义中。但是，它通常指的是在 3D 虚拟空间内的互动。这超越了简单的社交聚会或游戏，涵盖了包括工作、教育、制造、医疗保健和商业在内的一系列领域。

虽然目前全球的焦点都集中在人工智能上，尤其是在 2022 年 11 月 ChatGPT 3.5 发布之后，但在 2021 年左右，元宇宙是最热门的科技趋势之一。以下几个例子说明了当时元宇宙的突出程度：

• 史蒂文·斯皮尔伯格执导的电影 头号玩家（Ready Player One），背景设定在一个元宇宙中，于 2018 年上映，在全球票房上预算为 1.55 亿至 1.75 亿美元，总收入为 6.079 亿美元，当年在全球排名第 12 位。

• 堡垒之夜（Fortnite）在 2019 年举办了 Marshmello 的虚拟演唱会，吸引了 1070 万玩家，并在 2020 年举办了 Travis Scott 的另一场演唱会，吸引了 1230 万玩家。

• 许多元宇宙应用程序经历了爆炸式增长。Roblox 在 2019 年拥有 500 万 DAU，到 2022 年超过了 5600 万 DAU。Zepeto 于 2018 年推出，在 2022 年达到了 2000 万 MAU。

• 基于加密货币的元宇宙项目，如沙盒（The Sandbox）和Decentraland，其代币和虚拟土地 NFT 的价格大幅上涨。例如，SAND 代币在 2021 年 1 月左右的交易价格约为 0.04 美元，在 4 月份达到了 0.80 美元的局部高点，并在 Facebook 更名为 Meta 后于 11 月飙升至 7.5 美元。在其高峰期，即使是沙盒（The Sandbox）中最小的地块也以大约 15,000 美元的价格交易。

当时，主要的机构和专家发布了雄心勃勃的预测，估计元宇宙的潜在市场规模将达到数万亿美元。麦肯锡预测，到 2030 年，全球消费者和企业在元宇宙上的支出可能达到 5 万亿美元。同样，高盛、摩根士丹利和花旗集团预测，到 2030 年，元宇宙市场将增长到 8 万亿至 13 万亿美元之间。

虽然今天公众对元宇宙的兴趣已经降温，但人们可能会问，为什么元宇宙曾经被认为是一种足以重塑世界的强大趋势？

• 新冠疫情（COVID-19 Pandemic）：元宇宙繁荣的最关键催化剂是始于 2019 年的新冠疫情爆发。尽管各国的应对措施各不相同，但封锁和社交隔离使许多人无法参加线下活动。这加速了向完全数字化时代的转变。Zoom 和 Google Meet 等远程会议服务激增，允许在虚拟世界中互动的元宇宙应用程序也迅速获得了关注。

• Meta 更名（Meta Rebranding）：2021 年 10 月，世界上最大的社交媒体公司之一 Facebook 更名为 Meta，承诺对元宇宙相关的软件和硬件开发进行重大投资。

• 加密货币牛市（Crypto Bull Market）：在美国政府在疫情期间实施前所未有的货币宽松政策之后，加密货币市场经历了快速增长。由于区块链允许在数字环境中进行点对点交易，而无需中介机构，因此其与元宇宙叙事的协同效应引发了人们的极大兴趣。

到目前为止，重点主要集中在以互动和娱乐为中心的面向消费者的元宇宙应用程序上。然而，元宇宙在 B2B 行业（如工作、教育、医疗保健和制造业）也具有巨大的潜力。麦肯锡认为电子商务是元宇宙中价值创造的主要驱动力，预计远程教育和虚拟广告等领域也将产生额外的价值。根据普华永道的数据，制造业和建筑业等行业可以使用元宇宙中的数字孪生来改进设计和优化运营。在零售业中，虚拟商店可以增强产品展示和客流。许多公司已经在利用元宇宙进行员工培训、协作和改善客户体验。

1.2 那么…我们现在在哪里？

来源：Reddit (ventas15)

不幸的是，每个人在 2021 年左右所预期的元宇宙的美好未来尚未实现。对元宇宙的过度兴趣降温源于多种因素的结合。

从市场的角度来看，自 2022 年以来不断上升的宏观经济不确定性和利率抑制了对风险资产的投资。许多曾经在元宇宙上押下重注的公司开始重新考虑他们的策略，因为担心盈利能力。2023 年初，迪士尼和微软都关闭或缩减了他们的元宇宙部门，甚至 Meta（可以说是最致力于元宇宙的公司）据说也开始放缓其在该领域的投资。

加密货币市场的低迷也起了一定的作用。由于区块链、加密货币和 NFT 通常因其技术协同作用而与元宇宙相关联，因此货币紧缩的转变导致加密货币市场迅速萎缩，从而抑制了投资者对元宇宙的情绪。此外，从 2023 年开始，OpenAI 的 ChatGPT 推动了人工智能行业的爆炸性成功，将投资者的注意力转移到了人工智能而不是元宇宙上。

在基础设施方面，元宇宙也面临着限制。在其众多组成部分中，作为核心的 VR/AR 设备的广泛采用进展比预期的要慢，这阻止了用户群的大幅增长。2022 年，全球 AR/VR 头显的出货量同比下降了 20.9%，这主要是由于缺乏杀手级硬件以及疫情后消费者兴趣的减退。

从技术角度来看，元宇宙平台和应用程序在图形质量和沉浸感方面未能达到公众的期望。此外，诸如跨平台互操作性差等技术限制导致了分散的用户体验。例如，用户无法将在一个平台上购买的数字资产转移到另一个平台，从而使体验不太连贯，吸引力也较差。

1.3 具有韧性的游戏市场

来源：newzoo

虽然元宇宙由于一些实际挑战而尚未充分发挥其潜力，但有一种类似形式的娱乐活动仍在蓬勃发展——游戏。与普遍的看法相反，游戏行业是所有娱乐行业中最大的。

2023 年，游戏行业创造了惊人的 1839 亿美元的收入，远远超过 2024 年音乐和电影行业分别获得的 296 亿美元 和 323 亿美元。在 2022 年至 2027 年间平均年增长率为 3.1%，随着社会进一步迈向数字时代，游戏继续表现出强大的潜力。

有趣的是，最近出现了一波元宇宙风格的游戏，并且正在迅速增长。主要例子包括 Roblox、inZOI、GTA 系列和 Minecraft。元宇宙游戏市场在 2024 年估计为 477 亿美元，预计到 2025 年将达到 679 亿美元，复合年增长率约为 42%。

这种增长得益于硬件和网络技术的进步，这些进步显着提高了图形质量，并使在一个服务器上管理大量用户交互成为可能。鉴于这些趋势，似乎很明显，元宇宙不仅仅是一种转瞬即逝的时尚。相反，它有潜力随着硬件和软件技术的发展而快速发展，尤其是在将其视为游戏行业的延伸时。

1.4 不可避免的区块链

来源：Coinbase

当元宇宙概念受到广泛关注时，Coinbase 及其首席执行官 Brian Armstrong 发表了 一篇关于他们观点的文章，认为区块链技术将成为元宇宙的核心协议。与作为单一现实存在的物理世界不同，数字世界将由许多不同的元宇宙组成。已经有多个类似元宇宙的游戏，如 Roblox、Zepeto、GTA 系列，以及最近 Krafton 的 inZOI。预计这种趋势将会加速。

正如物理世界受物理定律支配一样，游戏和元宇宙环境也需要一种通用协议，可以作为其治理层。区块链充当去中心化数据库，能够在数字领域安全地进行交易，而无需参与者之间的信任。这项基础技术使用户能够在分散的数字世界中证明所有权并安全地进行交易，而无需考虑国籍、财富或他们使用的平台。它在数字环境中实现主权方面发挥着关键作用。

1.5 我们见过哪些基于区块链的游戏/元宇宙项目？

那么到目前为止，我们已经看到了哪些基于区块链的游戏或元宇宙项目？ 它们现在还活跃吗？ 如果没有，为什么它们未能保持相关性？

2021 年和 2022 年左右最著名的项目包括：

• 沙盒（The Sandbox）：一个基于区块链的元宇宙项目，强调用户生成内容和边玩边赚的机制。 用户可以购买虚拟土地并创建内容供其他人玩。 内容创作过程类似于 Minecraft，而游戏体验类似于 Roblox。

来源：The Sandbox

• Decentraland：与 The Sandbox 一样，Decentraland 强调用户生成内容，但选择流畅的 3D 图形而不是基于体素的设计。 它专注于在沉浸式 3D 环境中以头像驱动的交互。

来源：Daily genius

• CryptoVoxels：与 The Sandbox 和 Decentraland 类似，CryptoVoxels 还允许用户基于土地 NFT 构建环境。 然而，它强调基于浏览器的简单构建和多媒体集成。

来源：supplied

• 星图（Star Atlas）：Solana 生态系统中早期最受期待的游戏项目之一。 它旨在在广阔的科幻宇宙中提供广泛的体验。

来源：Star Atlas

这些项目一度引领了基于区块链的元宇宙和边玩边赚游戏的发展。 然而，由于各种原因，每个项目都迅速失去了市场动力。 沙盒（The Sandbox）中一块土地的价格曾经约为 15,000 美元，现在交易价格约为 150 美元至 200 美元。 Decentraland 土地 NFT 在 2021 年的平均价格为 10,000 美元，现在的价值约为 100 美元。 即使游戏本身尚未推出，星图（Star Atlas）的管理和实用代币 POLIS 和 ATLAS 都从历史高点下跌了超过 99.5%。

哪里出了问题？ 这些问题可以分为两类：游戏玩法和区块链架构。 从游戏玩法的角度来看，与 Web2 游戏相比，这些项目的更新周期较慢且质量也较低。 按照现代标准，The Sandbox、Decentraland 和 CryptoVoxels 中的图形质量很差。 像星图（Star Atlas）这样的高规范游戏开发进展缓慢。 诸如优化不良和游戏玩法无差异等技术问题使得吸引和留住用户变得困难。

在区块链方面，这些项目主要使用区块链来结算代币和 NFT 交易，而不是更广泛地利用它。 这是由于可扩展性限制，这些限制阻止了游戏逻辑的完全链上执行。 即使所有这些都被认为是基于区块链的元宇宙游戏，但它们未能充分利用可组合性和互操作性。 最终，它们既缺乏 Web2 游戏的质量，也缺乏区块链的独特优势。 当加密货币市场转为熊市时，它们很快就从人们的视线中消失了。

1.6 我们仍然渴望基础设施

过去，区块链领域的许多人相信“肥协议理论”，该理论认为，由于加密经济安全性，大多数价值将归于基础设施层。 但由于许多基础设施项目未能捕获价值，而流行的应用程序成功地做到了这一点，“肥应用理论”逐渐受到关注。

来源：USV

实际上，应用程序还是基础设施先出现的问题就像先有鸡还是先有蛋一样。 从历史上看，它们总是以互补的方式协同发展。 在我看来，区块链行业在应用程序和基础设施方面仍然远远落后于 Web2。 为了使该行业达到下一个阶段，我们需要在应用程序或基础设施中的至少一个领域取得突破。

回到游戏和元宇宙的话题，这些领域已经在 Web2 中取得了一定程度的产品市场契合度，如 Roblox、Fortnite、Zepeto 和 inZOI 中所见。 然而，Web3 游戏和元宇宙项目已经被市场驳回过一次。 为了重新获得关注，他们必须解决早些时候讨论的缺点。 这意味着 Web3 游戏必须提供与 Web2 相当的游戏玩法和图形。 此外，它们必须提供只有区块链才能实现的体验，例如可组合性和互操作性。 简而言之，我们仍然需要更好的基础设施。

2. 难以置信：迈向全栈 Web3 数字世界

来源：Improbable

2.1 公司概况

Improbable 由剑桥大学的学生于 2012 年在伦敦创立，其目标是开发大规模模拟和元宇宙平台，使大量用户能够在共享的虚拟空间内同时进行交互。

2015 年，该公司在从 a16z 和 Temasek 等知名风险投资公司筹集了约 2000 万美元的种子资金后，引起了人们的关注。 2017 年，Improbable 从软银和 a16z 筹集了高达 5.02 亿美元的资金，进入独角兽状态。 2020 年，Improbable 利用其现有技术将业务扩展到元宇宙，到 2023 年，它已将自己重新定位为 风险投资构建者。

风险投资构建者是一种模式，其中一家公司超越了单一产品，并在元宇宙、Web3 和人工智能等下一代领域孵化各种新业务。 这些企业要么作为独立的法人实体剥离，要么与外部初创公司和企业合作开发。 这种方法包括在战略、技术、品牌、公共关系、人力资源、财务、运营和法律支持方面的增值。 在 2023 年和 2024 年，Improbable 通过推出或支持 MSquared、Somnia、Virtual Society Foundation (VSF) 以及 Jitter、Chamber、Kallikor 和 Kosmopop 等实体，成功地实现了其投资组合的多元化。

2.2 Improbable 的主要子公司和项目

一个值得注意的例子是 MSquared 与 Yuga Labs 在 Otherside 上的合作，Otherside 是与 Bored Ape Yacht Club 相关的元宇宙项目。 Yuga Labs 发布的一个 测试播放视频 展示了数千名用户在一个共享的虚拟环境中实时互动。

来源：Bogdanux Youtube

以下是 MSquared 的核心产品：

• Morpheus 平台：使开发人员能够使用 Unreal Engine 5 构建交互式虚拟世界，该世界支持成千上万的并发用户。 该平台允许对虚拟环境进行实时更新，并包括一个事件管理用户界面，用于轻松控制元宇宙的各种元素。

• Web Worlds：一个开源项目，使用户能够快速创建浏览器可访问的 3D 世界。 这些可以使用 MML 对象来构建，MML 对象将在下面介绍。 用户可以直接从浏览器进入元宇宙，而无需安装任何其他程序。

• MML 对象：MML 对象是一种专为元宇宙设计的标记语言，使开发人员可以轻松地描述和编程虚拟世界中的对象和交互。

3. Somnia：一个用于完全链上世界的梦想计算机

来源： Somnia

虽然 MSquared 旨在帮助开发人员轻松构建元宇宙，但 Somnia 专注于构建高度可扩展的区块链，该区块链不仅可以实现游戏和元宇宙应用程序，还可以实现区块链基础设施上完全链上世界的完整实施。

3.1 什么是完全链上世界？

在讨论了游戏和元宇宙之后，一个新的概念出现了——完全链上世界（fully onchain world），或 FOW。 这个术语到底是什么意思？

FOW 指的是这样一种环境，其中所有逻辑、数据、状态更改，在某些情况下甚至是媒体和交互，都完全在区块链上记录和执行。 虽然传统 Web2 或部分 Web3 应用程序可能只在链上记录基本逻辑并在链下处理其余逻辑，但 FOW 试图尽可能多地直接在区块链上处理。 这实现了完全的去中心化、不变性和透明性。

由于管理虚拟世界的所有规则都是通过区块链和智能合约实现的，因此任何人都可以验证它们。 用户可以安全地进行交互，而无需信任任何中心方。 这是下一代数字娱乐经济的关键推动力。

3.2 可扩展性是完全链上世界的关键

（来自社区的一个memes，想象一款每次射击都必须签署区块链交易的游戏）

已经有许多区块链项目旨在开发元宇宙、NFT 和游戏。 起初，像 BNB、Polygon 和 Solana 这样的通用链针对此类应用程序。 后来，出现了像 Flow、WAX、Immutable X 和 Ronin 这样的专用网络，专门关注元宇宙、NFT 或游戏用例。

然而，所有这些都未能使 FOW 成为现实。 最大的障碍是可扩展性。 想象一下，将像 CS:GO 这样的第一人称射击游戏作为完全链上游戏来实现。 不仅需要记录诸如玩家个人资料和击杀/死亡日志之类的基本数据，还需要实时将诸如玩家坐标和生命值状态之类的快速变化的数据写入区块链。

此外，游戏逻辑本身也需要记录在链上。 这包括子弹发射和碰撞检测的逻辑、伤害计算、诸如跳跃和躲避之类的基本动作、玩家与环境和地图的交互以及许多其他功能。 所有这些都必须通过智能合约实时计算。 在 Web2 中，“tick rate”指的是服务器更新其状态的频率。 对于 CS:GO，服务器 tick rate 为每秒 64 次，这意味着所有上述内容都必须每秒重新计算 64 次。 这超出了当前区块链可扩展性所能处理的范围。

即使应用程序不是实时 FPS，在区块链上实施元宇宙或 RPG 仍然需要巨大的可扩展性。 这就是为什么 Somnia 旨在将可扩展性推向史无前例的水平，以作为完全链上世界的基础。

3.3 Somnia 概述

Somnia 是一个与 EVM 兼容的Layer1网络，其目标是超过每秒一百万笔交易，并实现低于一秒的最终确认。 它的目标是在社交、游戏和元宇宙领域实现完全链上应用程序。 Somnia 由 Virtual Society Foundation (VSF) 开发，该基金会最初获得了 MSquared 的资助。

使 Somnia 能够实现如此可扩展性的四个核心技术是：

• MultiStream 共识：一种基于 Autobahn BFT 的共识算法，通过将数据生成和传播与共识分离来提高效率。

• 加速顺序执行：通过将自定义 EVM 编译器与硬件级并行处理相结合，Somnia 最大限度地提高了顺序事务执行的速度。

• IceDB：Somnia 使用一种名为 IceDB 的自定义数据库来最大化读写性能。

• 高级压缩技术：通过使用流压缩和 BLS 签名，Somnia 减少了节点之间的通信开销。

让我们仔细看看这些技术。

4. Somnia 的核心技术

4.1 MultiStream 共识

4.1.1 Autobahn BFT

Somnia 使用一种受 Autobahn BFT 启发的 MultiStream 共识模型。 Autobahn BFT 旨在克服传统 BFT 协议和基于 DAG 的协议的局限性。

诸如 PBFT 和 HotStuff 之类的传统 BFT 协议在稳定的网络条件下提供低延迟。 但是，当发生诸如节点故障或网络攻击之类的临时问题时，传入的请求会堆积起来。 结果，即使系统恢复正常后，它仍将长时间遭受高延迟的困扰。

另一方面，诸如 Bullshark 和 Narwhal 之类的基于 DAG 的 BFT 协议是为 Node-to-Node 通信可能不完全可靠的异步环境而设计的。 这些协议经过优化，以确保即使在网络压力下，消息最终也会被传递，从而使它们比传统的 BFT 模型更具弹性。 权衡是，基于 DAG 的协议在正常条件下的平均延迟往往更高。

Autobahn BFT 旨在通过在稳定条件下保持较低的延迟，同时在发生网络故障时提供快速恢复，从而结合了两种模型的优势。 Autobahn BFT 的关键功能是其数据传播层和共识层分离。

数据传播层中的核心概念是“通道”和“汽车”。 与所有节点都维护单个共享链的传统区块链不同，Autobahn BFT 中的每个节点都维护其自己的单独链，称为通道。 每个节点都将从用户那里收到的交易收集到批处理中，并不断传播它们。 这意味着节点不必相互等待，并且可以按自己的节奏并行传播数据，从而大大提高了整体吞吐量。

来源：Autobahn BFT

“汽车”代表可用请求认证。 它证明已将数据批处理成功传播到其他节点。 生成批处理后，节点将其发送到所有其他节点。 然后，这些接收节点发回确认收到的投票。 一旦至少收集了 f 加 1 票，其中 f 是 Byzantine 节点的数量，则该批处理被认为已成功传播。

来源：Autobahn BFT

共识层负责对齐不同节点的视图，以维护统一的网络状态。 如上所述，数据传播层本身并未强制执行一致的全局状态。 因此，共识层确保所有节点都同意各个通道中数据的顺序和状态。

在 Autobahn BFT 中，共识层通过获取快照切入来达成协议，该快照切入是一个向量，表示每个节点通道的最新状态。 然后，它使用 PBFT 算法确定各个节点中最新批处理的顺序。

那么，在面对网络故障时，为什么 Autobahn BFT 比传统的 BFT 协议更具弹性？ 即使系统遇到问题，数据传播层也会继续生成和传播数据而不会中断。 如果一个节点遇到问题，其余节点仍然可以独立运行，从而防止广泛的中断。

此外，数据传播层支持“即时引用”。 由于每个批处理都通过汽车连接，因此验证最新的批处理会自动确认所有先前批处理的存在。 当网络稳定时，处理单个最新批处理即可恢复在故障期间可能已累积的所有数据。

4.1.2 Somnia 的 MultiStream 共识

Somnia 采用基于 Autobahn BFT 的共识算法。 Somnia 网络中的每个验证器都运行其自己的独立数据链。 只有验证器本身有权向其自己的数据链添加块，这意味着这些链在内部不会受到单独的共识过程的约束。

为了在这些数据链之间达成共识，Somnia 引入了一条共识链，该链聚合了每个数据链的最新块。 此共识链中的块使用修改后的 PBFT 算法进行排序和最终确定。

总之，通过采用 Autobahn BFT 原则，Somnia 将数据生成和传播与共识分离。 这种分离提高了系统的整体效率，并增强了其对临时网络故障或中断的弹性。

4.2 加速顺序执行

有关 Somnia 交易处理的详细信息，请参见先前发布的文章“当每个人都并行时，Somnia 走向顺序”。 本节提供一个简短的概述。

4.2.1 并行交易执行

为了实现高可扩展性，Somnia 优化了其交易执行模型。 最近，诸如 MegaETH、Monad、Solana 和 Aptos 之类的许多区块链项目都引入了并行交易执行，以此作为增强可扩展性的一种方法。

传统的 EVM 以顺序方式一次处理一个交易。 相比之下，并行执行是指使用多个核心同时处理多笔交易，只要这些交易不访问相同的状态即可。

有两种主要的并行执行策略：

• 基于状态访问：此方法在执行之前确定每个交易接触的状态，并且仅并行执行非冲突交易。 例如，在 Solana 中，交易中的“指令”结构包含相关的状态数据。 Solana 的 Sealevel 引擎使用此信息仅并行执行非重叠交易。 Sui 等项目也使用此方法。

• 乐观执行：首先并行执行交易，如果在之后检测到冲突，则仅按顺序重新执行冲突交易。 Aptos 的 Block-STM 引擎是此模型的典型示例，Monad 和 Polygon 等项目也使用该模型。

4.2.2 并行执行真的有效吗？

从直觉上讲，并行交易执行似乎比顺序处理更有效，并且确实可以提高可扩展性。 但是，根据 MegaETH 的模拟结果，仅并行处理并不会显着提高吞吐量。

来源 ：Somnia

此外，请考虑网络何时最拥挤。 一个例子是在高需求的 NFT 铸造活动中，许多用户将交易提交到同一合约。 Somnia 对 2023 年以太坊数据的分析表明，在高峰活动期间，对单个合约的调用明显集中。 由于这些交易接触相同的状态，因此无法并行执行它们。 这意味着在需求最高的时刻，并行执行变得无效。

4.2.3 Somnia 走顺序路线

为了解决这个问题，Somnia 最大限度地提高了顺序交易执行的速度。 即使在无法进行并行执行的情况下（例如，当许多交易针对同一合约时），这也提高了可扩展性。

Somnia 通过以下方式实现此目的：1) 编译 EVM 字节码和 2) 利用硬件级并行处理。 让我们更详细地了解每一个。

4.2.4 EVM 编译

以太坊的虚拟机 EVM 是基于堆栈的。 基于堆栈的模型意味着命令处理堆栈中的值，类似于堆叠和取消堆叠纸杯。 例如，要将 2 和 3 相加，你可以执行 PUSH1 0x02、PUSH1 0x03，然后执行 ADD。 这会将 0x02 和 0x03 推送到堆栈，将其弹出，将其相加，然后将结果 0x05 推回堆栈。 这种结构的优点是其紧凑而简单的字节码。

VM 通常使用两种执行模型：解释型和本机型。 解释器逐行读取和执行代码，而本机执行包括直接在 CPU 上运行机器代码。

基于堆栈的 VM 通常使用解释器，因为现代 CPU 旨在有效地运行基于寄存器的指令。 本机堆栈执行模型不能充分利用 CPU 寄存器，并且效率低下。 EVM 还使用解释器，由于重复的指令查找，这导致执行速度较慢。

Somnia 通过引入其自己的 EVM 编译器来解决此问题，该编译器将 EVM 字节码转换为 CPU 可以直接执行的本机代码。 与传统的解释器模型相比，这可以实现更快的交易处理。

4.2.5 硬件级并行处理

Somnia 引入了硬件级并行处理，以最大限度地提高顺序交易速度。 不要将此与多线程执行多个交易相在数据库中，缓存用于将频繁访问的数据存储在RAM中，而不是存储在SSD或HDD上，从而实现更快的访问。大多数缓存系统都针对读取进行了优化，而不是写入。

IceDB 引入了一个平衡的缓存系统，该系统针对读取和写入进行了优化。IceDB 没有使用像 LevelDB 或 RocksDB 这样的键值存储，而是使用 Parquet 文件以列式格式存储数据。在读取时，它使用 DuckDB 基于特定标准有效地访问分区数据。在写入时，它采用仅追加模型，该模型添加新数据而不修改现有条目，从而显着提高写入性能。

总而言之，与 LevelDB 或 RocksDB 相比，IceDB 使用了一种完全不同的存储和读/写架构。这使得可以更快地访问常用的区块链数据，并大大提高网络的整体性能和吞吐量。

4.3.3 内置快照

像以太坊这样的区块链使用 Merkle Patricia Tree 管理整个网络状态，这允许简单地验证数据完整性。但是，在 Merkle Patricia Tree 中，每个节点都以键值格式存储状态数据，这对于读取或写入来说效率不高。

Somnia 用 IceDB 中已经构建的 LSM-tree 结构替换了它，从而无需 Merkle Patricia Tree。这种方法提供了更快的读取和写入性能，避免了额外处理带来的额外开销，并允许非常快速和高效地创建和管理状态快照。

4.4 高级压缩技术

区块链网络由不断交换大量数据的去中心化节点维护。因此，网络的可扩展性越高，处理增加的带宽所需的硬件要求就越高。为了解决这个问题，压缩节点之间交换的数据变得至关重要。

4.4.1 流式压缩

数据压缩主要有两种类型：块压缩和流式压缩。块压缩将数据压缩成独立的块，其中每个块都可以单独解压缩。常见的 .zip 文件就是一个很好的例子。块压缩的优点是其简单性，因为接收者不需要任何先前的数据来解压缩块。但是，其压缩效率较低，因为它无法消除不同块之间的冗余。

另一方面，流式压缩假设发送者和接收者共享相同的传输数据历史记录。发送者不是重新发送冗余信息，而是引用先前发送的数据来减小消息的大小。例如，它可能会说“使用 3.4MB 前发送的相同地址”。这种方法通过消除冗余来提供更高的压缩效率，但它要求发送者和接收者保持同步的数据流。它还消耗更多的带宽来维护此状态。

大多数区块链遵循的模型是每个块由不同的节点提议。这意味着每个块的数据来自不同的机器，这使得流式压缩不可行。因此，大多数区块链依赖于块压缩进行数据传播。

但是，如果我们查看区块链交易模式，我们经常会发现对同一帐户或智能合约的重复调用。这表明地址和合约调用不是均匀分布的，而是严重倾斜的。这为通过压缩消除冗余创造了巨大的潜力。

正如前面讨论的，Somnia 使用了受 Autobahn BFT 启发的 MultiStream 共识模型。在此模型中，每个验证器都运行其自己的数据链，该数据链充当专用数据流。在单个数据链中，同一过程管理一致的数据流，从而可以清楚地引用先前的数据。此环境非常适合流式压缩，流式压缩可以大大减少冗余数据并提高网络性能。

4.4.2 哈希和签名的压缩

与通常包含重复元素的交易数据不同，哈希和签名数据本质上更难压缩。

根据定义，即使对输入数据进行最轻微的修改，哈希也会发生剧烈变化。这消除了任何可预测的模式，使得压缩几乎不可能。但是，一个简单的解决方案是传输交易数据而不是哈希本身。然后，接收者可以在本地重新计算哈希。这允许压缩交易数据，同时绕过直接压缩哈希的需要。

来源: Inevitable Ethereum

签名提出了不同的挑战。由于每笔交易都包含一个 nonce 以防止重用，因此每个签名最终都是完全唯一的。这使得很难找到重复的模式进行压缩。Somnia 使用 BLS 签名聚合来解决此问题。例如，Somnia 可以将 100 个交易的 100 个单独签名聚合为单个 BLS 签名，而不是传输它们。这大大减少了传输的数据量并提高了网络效率。

5. Somnia 生态系统

Somnia 卓越的可扩展性和针对数字娱乐优化的架构为游戏、元宇宙和社交应用程序提供了理想的环境。

5.1 游戏/元宇宙

• Chunked: 由 MSquared 在 Somnia 测试网上开发的完全链上 MMO 沙盒游戏。所有游戏逻辑、用户操作和数据都记录在区块链上。Chunked 在不到一周的时间内在测试网上生成了超过一千万笔交易。

来源: MSquared

• MSquared: 如上所述，MSquared 是 Improbable 的子公司，提供与元宇宙相关的技术、服务和咨询。

• Uprising Labs: Uprising Labs 与 Somnia 合作，以吸引有前途的游戏加入生态系统，为完全链上游戏提供开发者指导和孵化计划。他们共同运营价值 1000 万美元的 Dream Catalyst 计划，提供资金、指导、行业联系、工具和营销支持，以帮助游戏加入 Somnia 生态系统。

• Dark Table CCG: 一款四人数字卡牌游戏，目前正在参与 Dream Catalyst 计划，现在正在开发为链上游戏。

• Adventure Gold DAO (AGLD DAO): 凭借在 Lootverse 中构建社区驱动的实验和自治世界的经验，AGLD DAO 将提供开发工具来支持链上游戏创建，并帮助在 Somnia 网络中扩展 Lootverse。

• Maelstrom: 一款梦幻主题的海战大逃杀游戏，在 Dream Catalyst 的支持下扩展到 Somnia 生态系统。

• Kraft Labs: 提供各种基于生成式 AI 和区块链的游戏服务。

• EMERGE: 一家专注于游戏 IP 管理、发行、社区运营和营销的公司。EMERGE 是 Somnia 生态系统的官方游戏发行合作伙伴。

• Masks of the Void: 一款由 RolldBox Games 开发并由 Uprising Labs 发行的 roguelike 动作 RPG。所有游戏玩法和数据都在链上处理，并且可以直接通过浏览器访问游戏，无需安装。

• Mullet Cop: Mall Sim: 一款基于复古风格图画小说的模拟游戏，玩家可以在其中设计购物中心并响应各种事件。游戏内资产以 NFT 的形式在 Somnia 上发行。

• Netherak Demons: 一款设置在黑暗幻想世界中的动作 RPG，玩家可以在其中控制恶魔并与各种敌人作战。游戏中的所有装备和物品都将在 Somnia 上注册。该游戏也是 Dream Catalyst 计划的一部分。

• Lucky Adventure Gambit: 一款建立在链上的回合制 RPG 地牢爬行游戏。

• YOM: 一个去中心化的云游戏流媒体平台，支持各种设备实时畅玩高性能游戏。

5.2 基础设施

• Hyperlane: 领先的跨链协议之一，使 Somnia 能够与 150 多个连接链实现互操作性。

• Glacis Labs: 一个专注于简化跨链消息传递和增强安全性的项目，帮助开发人员高效地构建跨链应用程序。

• Ankr: 一家区块链基础设施公司，为 Somnia 提供 RPC 节点和 subgraph 服务。

• Ormi: 一个用于区块链开发人员和分析师的数据基础设施平台，支持使用 The Graph 进行高级查询和 AI 驱动的链上数据分析。

• DIA: 领先的区块链预言机项目之一，为 Somnia 生态系统中的资产提供价格信息。

• Salt: 一个去中心化的 MPC 基础设施，允许用户和机构在不依赖中心化托管的情况下管理资产。

• Dune: 一个链上数据分析平台，帮助开发人员和用户分析 Somnia 生态系统中的 dApp 活动和交易模式。

• Palmera DAO: 一个用于在区块链网络上管理基于 Safe 的多重签名钱包的平台。它可以帮助 Somnia 用户安全高效地管理资产。

• Protofire: 一家区块链基础设施公司，提供预言机和 subgraph 等服务。Somnia 生态系统中的开发人员可以使用 Protofire 轻松构建应用程序。

5.3 工具

• Privy: 提供简单的 API，使应用程序可以轻松集成钱包并启用用户交互。Somnia 的许多游戏和 dApp 都使用 Privy 来实现无缝的钱包集成。

• Coin98: 一种多链 DeFi 和钱包服务，还支持交易工具、dApp 浏览器和 AI 助手，以提供高质量的用户体验。

• thirdweb: 一个 Web3 开发平台，提供各种工具、模板和 SDK，以帮助开发人员在 Somnia 生态系统中更快更轻松地构建 dApp 和游戏。

• Sequence: 一个 Web3 游戏开发平台，提供智能钱包、游戏引擎集成、gasless 交易和多链支持，允许开发人员在没有深入区块链知识的情况下将 Web3 功能添加到游戏中。

• Galeon: 一个使用多 agent AI 系统自动执行 Web3 游戏创建过程的开发平台。

5.4 DeFi

• QuickSwap: 一个 AMM DEX，为用户提供代币交换、流动性提供、永续交易和收益耕作等服务。

• Standard Protocol: 一个一体化的 DeFi 平台，提供包括 CLOB、衍生品交易、稳定币和借贷在内的服务。

5.5 社交

• Nomis Protocol: 一个基于用户在 Web3 生态系统中的链上活动构建身份和声誉的协议。Somnia 生态系统中的 dApp 可以使用此数据来提供个性化体验。

• QSTN: 一个去中心化的调查平台，用户可以通过参与调查获得代币奖励。

• Unstoppable Domains: Somnia 生态系统中的用户可以轻松地将基于区块链的数字身份系统（如 .Dream 域名）链接到他们的钱包地址。

5.6 AI

• Haifu.fun: 一个将 DeFi 与 AI agent 结合的 DeFAI 项目。

• Otomato: 一个允许用户在不编写代码的情况下创建基于区块链的 AI agent 的平台。

• LootMogul: 一个 AI 驱动的、以粉丝为中心的体育游戏和电子商务平台，帮助粉丝与运动员和团队合作，构建游戏、玩游戏和将产品货币化。

• Sogni AI: 一个基于去中心化 GPU 网络的创意 AI 平台。

• ForU AI: 一个允许用户使用 AI agent 在链上管理和利用他们的个人数据和身份的平台。

5.7 NFT

• Grillz Gang: 一个由 5,555 个基于以太坊的 NFT 组成的集合。通过与 Somnia 的合作，Grillz Gang NFT 可以用作 Somnia 生态系统中的头像。

• Quills Adventure: 一个由 3,333 个 PFP NFT 组成的集合。与 Somnia 生态系统集成，持有者可以探索世界并完成各种任务。

6. 结论 – Somnia: 让梦想成真

Somnia 不仅仅代表一个高性能区块链。它体现了一种旨在实现完全链上数字世界的技术和哲学演变。虽然早期的基于区块链的游戏和元宇宙项目由于基础设施限制和缺乏可扩展性而陷入困境，但 Somnia 通过 MultiStream 共识、加速顺序执行、IceDB 和流式压缩等基础创新来追求可扩展性。

最终，Somnia 充当了数字时代的梦想计算机。在这里，梦想不仅仅是幻想，而是用代码表达的现实，表示为对象，并通过通用协议共享。从历史上看，娱乐一直是人类的核心追求。现在，这个梦想已经准备好在技术基础上实现。Somnia 既是该梦想的舞台，也是共享梦想的新秩序的开始。

• 原文链接： 4pillars.io/en/articles/...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～