Celestia, das Projekt hinter dem gleichnamigen modularen Data-Availability-Netzwerk, gab bekannt, dass seine Voyager-Blockchain-Architektur in Leistungstests mit 100 Millionen Konten die Fähigkeit demonstrierte, mehr als 21 Millionen Konten-zu-Konten-Übertragungen pro Sekunde (TPS) aufrechtzuerhalten. Der Benchmark wurde mit zufällig generierten Zahlungstransaktionen erreicht – ein Ergebnis, das nach Angaben des Projekts das Potenzial anwendungsspezifischer Blockchain-Architekturen zur Unterstützung hochvolumiger Finanzoperationen unterstreicht.

Der Meilenstein spiegelt einen architektonischen Ansatz wider, der auf die Reduzierung von Koordinationsaufwand, die Verbesserung der Prozessoreffizienz und die Optimierung der Transaktionsverarbeitung über mehrere Systemkomponenten hinweg ausgerichtet ist. Statt auf konventionelle parallele Ausführungsmethoden zu setzen, verwendet Voyager eine koordinierte Verarbeitungspipeline, die darauf ausgelegt ist, Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Komponenten zu minimieren – und damit einen potenziellen Weg zur Skalierung von Blockchain-Infrastruktur für Hochfrequenz-Zahlungsanwendungen aufzeigt.

Ring Buffer-Architektur reduziert Systemkoordination

Voyagers Leistung basiert auf einer Designphilosophie, die Systemkomponenten trennt und direkte Abhängigkeiten zwischen ihnen minimiert. Statt die Kommunikation der Komponenten über gemeinsame Synchronisationsmechanismen oder Mutex-Locks zu ermöglichen, verwendet die Architektur einen gemeinsamen Ringpuffer nach dem Vorbild des LMAX Disruptor. Der LMAX Disruptor ist eine Open-Source-Bibliothek für Inter-Thread-Nachrichten, die ursprünglich für LMAX Exchange, eine Finanzhandelsplattform, entwickelt wurde, um hohen Transaktionsdurchsatz mit geringer Latenz aufrechtzuerhalten.

Der Ringpuffer dient als Koordinationsmechanismus, über den verschiedene Verarbeitungskomponenten Transaktionsdaten austauschen. Diese Anordnung verringert die Notwendigkeit häufiger Synchronisation zwischen Threads und trägt dazu bei, koordinationsbedingte Leistungsengpässe zu begrenzen.

Die Architektur folgt zudem einem Leistungsmodell, bei dem der Gesamtdurchsatz des Systems von der langsamsten Verarbeitungskomponente abhängt. Durch die Minimierung unnötiger Interaktionen zwischen Komponenten will Voyager die operative Effizienz verbessern und Leistungsengpässe leichter identifizierbar machen.

Zu den wichtigsten architektonischen Elementen gehören der gemeinsame Ringpuffer, eine single-threaded Zustandsübergangsfunktion, batchweise durchgeführte Festplatten- und Netzwerkoperationen sowie Backpressure-Mechanismen zur Kontrolle des Speicherverbrauchs.

Single-Threaded-Verarbeitung verbessert die CPU-Effizienz

Eine der bemerkenswertesten Designentscheidungen von Voyager ist der Einsatz einer single-threaded Zustandsübergangsfunktion (STF), die sich von Blockchain-Architekturen unterscheidet, die stark auf parallele Transaktionsausführung setzen. Die STF führt die wesentlichen Operationen zur Aktualisierung des Blockchain-Status durch, einschließlich der Prüfung von Kontoguthaben, der Anwendung von Überweisungen und der Erzeugung der resultierenden Statusänderungen.

Statt diese Operationen auf mehrere Ausführungsthreads zu verteilen, führt Voyager sie in einem einzelnen Verarbeitungsthread aus, um vorhersehbare Speicherzugriffsmuster beizubehalten. Dieser Ansatz soll Leistungsabbau vermeiden, der entsteht, wenn mehrere Threads um gemeinsame Speicherressourcen konkurrieren.

Das System nutzt außerdem prozessornahe Out-of-Order-Ausführung und Daten-Caching, um die Recheneffizienz zu verbessern. Diese Techniken ermöglichen es dem Prozessor, Anweisungen effektiver auszuführen und zugleich Verzögerungen beim Abruf häufig benötigter Informationen zu reduzieren.

Durch die Begrenzung der Konkurrenz zwischen Verarbeitungsthreads strebt Voyager an, auch bei extrem großen Transaktionsvolumen eine konsistente Ausführungsleistung beizubehalten.

Pipeline-Verarbeitung und Batch-Operationen

Voyager organisiert die Transaktionsverarbeitung in mehreren Stufen, darunter Journaling, Ausführung, Datenbank-Schreibvorgänge und die Veröffentlichung der Datenverfügbarkeit. Jede Stufe arbeitet unabhängig und kommuniziert über den gemeinsamen Ringpuffer mit den anderen Komponenten. Dadurch können verschiedene Transaktionsbatches gleichzeitig durch separate Stufen laufen, ohne dass das gesamte System eine Operation abschließen muss, bevor eine andere beginnt.

Die Architektur sieht Batch-Verarbeitung auf zwei Ebenen vor: Einzelne Ringpuffer-Slots können mehrere Transaktionen enthalten, während nachgelagerte Verarbeitungskomponenten bis zu 128 Slots kombinieren können, bevor sie ihre Operationen übermitteln.

Celestia erläuterte die Designbegründung in einem Beitrag auf X am 12. November 2026:

Most chains have attempted to scale by parallelizing execution. Voyager takes the opposite approach with the core state transition function running on a single core. This works because the execution isn't the bottleneck, memory access is.

— Celestia (@celestia), 12. November 2026 (https://x.com/celestia/status/2120928085277331607?ref_src=twsrc%5Etfw)

Dieser Ansatz reduziert die Häufigkeit ressourcenintensiver Aktivitäten, einschließlich Journal-Synchronisation und Datenbank-Übermittlungen. Die Verarbeitung größerer Batches kann den operativen Aufwand senken und den Gesamtdurchsatz verbessern.

Voyager verfügt zudem über Backpressure-Mechanismen, um übermäßigen Speicherverbrauch zu verhindern. Verzögern sich nachgelagerte Komponenten, wird die vorgelagerte Verarbeitung verlangsamt, um eine beherrschbare Arbeitslast zu erhalten und eine Überlastung der Systemressourcen zu vermeiden.

Bedeutung für die Blockchain-Skalierbarkeit

Der berichtete Benchmark unterstreicht das Potenzial spezialisierter Blockchain-Architekturen, die um bestimmte Workloads herum konzipiert sind, anstatt allgemeine Ausführungsanforderungen zu erfüllen. Hochfrequenz-Zahlungssysteme benötigen eine Infrastruktur, die große Transaktionsvolumen verarbeiten kann und dabei vorhersehbare Leistung sowie zuverlässige Statusaktualisierungen gewährleistet.

Die abschließende Stufe der Pipeline zur Veröffentlichung der Datenverfügbarkeit ist zudem mit Celestias umfassenderer Rolle als modularem Data-Availability-Netzwerk verknüpft, bei dem die Abrufbarkeit von Transaktionsdaten zur Verifikation ein zentrales Designanliegen ist.

Konventionelle Blockchain-Architekturen können an Grenzen stoßen, wenn Transaktionsausführung, Speicheroperationen und Netzwerkkommunikation um Systemressourcen konkurrieren. Voyager versucht, diese Herausforderungen durch Komponententrennung, koordinierte Batch-Verarbeitung und optimierte Statusverarbeitung zu lösen.

Durch die Kombination aus gemeinsamem Ringpuffer, single-threaded Statusausführung und unabhängigen Verarbeitungspipelines will Celestias Voyager-Architektur Recheneffizienz-Engpässe reduzieren und zugleich einen außergewöhnlich hohen Transaktionsdurchsatz unterstützen.

Das berichtete Ergebnis von 21 Millionen TPS stellt einen bedeutsamen Leistungsmeilenstein für das Projekt dar. Die praktische Einführung hängt jedoch auch von Faktoren wie Netzwerkbedingungen, Hardware-Anforderungen, Sicherheit, Dezentralisierung und der Leistung unter realen Transaktionsworkloads ab.

Die Entwicklung reiht sich in die laufenden Bemühungen der Branche ein, die Skalierbarkeit von Blockchains zu verbessern – insbesondere für Zahlungsanwendungen mit extrem hohem Transaktionsvolumen.