Exploração da tecnologia EVM paralela e análise ecológica

Fundamentos do EVM e Diferenças de Desempenho

EVM, como camada de execução do Ethereum, é responsável por processar os códigos de operação dos contratos inteligentes. Embora o padrão EVM seja unificado, implementações diferentes podem ter diferenças significativas. Por exemplo, o cliente Geth do Ethereum é implementado em Go, enquanto a equipe Ipsilon mantém uma versão em C++. Essa diversidade oferece espaço para otimizações de engenharia e implementações personalizadas.

Necessidade de Processamento Paralelo

A maioria dos sistemas de blockchain adota a execução sequencial de transações, semelhante a uma CPU de núcleo único. Este método simples, embora reduza a complexidade do sistema, tem dificuldade em suportar uma base de usuários em larga escala. A transição para um modo de máquina virtual paralela de CPU de múltiplos núcleos pode processar várias transações simultaneamente, aumentando significativamente a capacidade de processamento. No entanto, a execução paralela também traz alguns desafios de engenharia, como lidar com conflitos de gravação de transações simultâneas no mesmo contrato inteligente.

Inovação do EVM Paralelo

A EVM paralela representa uma série de inovações destinadas a otimizar a camada de execução da blockchain. Tomando como exemplo um determinado projeto, suas inovações chave incluem:

• Execução de transações em paralelo: utiliza um algoritmo de execução paralela otimista, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente.
• Execução atrasada: adiar a execução de transações no mecanismo de consenso, maximizando a utilização do tempo de bloco.
• Base de dados de estado personalizada: otimização do armazenamento e acesso ao estado através do armazenamento direto da árvore Merkle no SSD.
• Mecanismo de consenso de alto desempenho: melhoria do mecanismo de consenso HotStuff, suporta a sincronização de centenas de nós distribuídos globalmente.

Desafios técnicos do EVM paralelo

A execução paralela introduz potenciais conflitos de estado, sendo necessária uma verificação de conflitos antes ou após a execução. Por exemplo, quando várias transações paralelas interagem com o mesmo contrato inteligente, é preciso um mecanismo cuidadoso de deteção e resolução de conflitos. Além disso, projetos de EVM paralela geralmente precisam redesenhar o banco de dados de estado para melhorar o desempenho de leitura e escrita, e desenvolver algoritmos de consenso compatíveis.

O panorama do EVM paralelo

O atual cenário de EVM paralelo inclui várias blockchains Layer 1 e soluções Layer 2. Existem principalmente três tipos:

1. Rede Layer 1 compatível com EVM que suporta execução paralela através de atualizações tecnológicas.
2. Rede Layer 1 compatível com EVM que utiliza tecnologia de execução paralela desde o início do design
3. Rede Layer 2 que utiliza tecnologia de execução paralela não EVM

Projetos Representativos

Projeto A

Este projeto visa resolver o problema de escalabilidade do EVM tradicional através da otimização da execução paralela do EVM e da arquitetura em pipeline, com o objetivo de alcançar 10.000 TPS. O projeto completou um financiamento em grande escala, tornando-se o projeto de EVM paralelo com mais financiamento e maior avaliação até agora. A equipe fundadora inclui membros seniores de instituições de negociação conhecidas. A rede de testes interna foi lançada e espera-se que seja aberta ao público em alguns meses.

Projeto B

Inicialmente era uma rede Layer 1 focada em transações, que depois foi atualizada para se tornar um EVM paralelo de alto desempenho, elevando o TPS para 12.500. A testnet EVM paralela já está online, suportando a migração de aplicações EVM com um clique. O projeto também lançou uma estrutura de código aberto que suporta redes Layer 2 e Rollup utilizando tecnologia de processamento paralelo.

Projeto C

Este projeto visa melhorar o desempenho da blockchain EVM e a eficiência da execução na rede, construindo um sistema de máquinas virtuais duplas EVM++(EVM + WASM). A equipe central vem de um conhecido projeto de blockchain. A rede de teste pública já está online e o programa de incentivos do ecossistema foi lançado.

Projeto D

Rede Layer 1 compatível com EVM construída com base no Cosmos SDK, projetada especificamente para aplicativos DeFi. O projeto anunciou um plano de desenvolvimento para a introdução da tecnologia de execução paralela do EVM, a fim de melhorar o desempenho da rede.

Projeto E

A EVM paralela construída sobre uma determinada blockchain de alto desempenho é a primeira solução de compatibilidade EVM dessa blockchain. Suporta desenvolvedores Solidity e Vyper para implantar DApps com um clique, desfrutando de alta taxa de transferência e baixas taxas de gas. Este projeto encapsula as transações da rede EVM em execuções de transações na blockchain subjacente, com um TPS superior a 2.000.

Projeto F

Uma solução modular Rollup Layer 2 suportada por uma máquina virtual de uma determinada blockchain pública. As transações são liquidadas na Ethereum, utilizando ETH como gas, mas a camada de execução opera no ambiente da máquina virtual dessa blockchain pública. O projeto completou um financiamento em grande escala e a mainnet será em breve aberta aos desenvolvedores.

Projeto G

Rede Layer 2 modular baseada em OP Stack, que também faz parte da super cadeia Optimism. Destina-se a trazer máquinas virtuais de alto desempenho ( como Aptos VM, Move VM e Solana VM) para as principais redes Layer 2 existentes de Ethereum e Bitcoin. Suporta o uso de Ethereum ou Bitcoin como camada de liquidação, sendo que a camada de execução pode usar várias máquinas virtuais paralelas.

Conclusão

Soluções inovadoras como EVM paralelo oferecem promissoras alternativas para aumentar a capacidade e eficiência da blockchain, com a expectativa de tornar a blockchain mais escalável e suportar um público mais amplo. O desenvolvimento e a implementação dessas tecnologias moldarão o futuro do ecossistema blockchain, impulsionando mais avanços e aplicações neste campo.