Исследование технологий параллельного EVM и анализ экосистемы

Основы EVM и различия в производительности

EVM как уровень выполнения Ethereum отвечает за обработку операций смарт-контрактов. Хотя стандарт EVM унифицирован, различные реализации могут иметь значительные различия. Например, клиент Geth Ethereum реализует EVM на языке Go, тогда как команда Ipsilon поддерживает версию на C++. Эта разнообразие предоставляет пространство для оптимизации и настройки реализации.

Требование к параллельной обработке

Большинство блокчейн-систем используют последовательное выполнение транзакций, аналогично однопоточному ЦП. Этот простой подход, хотя и снижает сложность системы, плохо справляется с большим числом пользователей. Переход на многопоточные параллельные виртуальные машины может одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность. Однако параллельное выполнение также создает некоторые инженерные проблемы, такие как обработка конфликтов записи в один и тот же смарт-контракт при параллельных транзакциях.

Инновации параллельного EVM

Параллельный EVM представляет собой ряд инноваций, направленных на оптимизацию уровня исполнения блокчейна. В качестве примера одного проекта его ключевые инновации включают:

• Параллельное выполнение сделок: использование оптимистичного алгоритма параллельного выполнения, позволяющего обрабатывать несколько сделок одновременно.
• Задержка выполнения: отложенное выполнение транзакций в механизме консенсуса для максимального использования времени блока.
• Настраиваемая база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию путем прямого сохранения дерева Меркла на SSD.
• Высокопроизводительный механизм консенсуса: улучшенный механизм консенсуса HotStuff, поддерживающий синхронизацию сотен глобально распределенных узлов.

Технические вызовы параллельного EVM

Параллельное выполнение вводит потенциальные конфликты состояния, что требует проверки конфликтов до или после выполнения. Например, когда несколько параллельных транзакций взаимодействуют с одним и тем же смарт-контрактом, необходима тщательная проверка и механизмы разрешения конфликтов. Кроме того, параллельные проекты EVM обычно требуют переработки базы данных состояния для повышения производительности чтения и записи, а также разработки совместимых алгоритмов согласия.

Параллельная структура EVM

Текущая параллельная структура EVM включает несколько блокчейнов уровня 1 и решений уровня 2. Основные три категории:

1. Поддержка параллельного выполнения в EVM-совместимых сетях Layer 1 за счет технологических обновлений
2. EVM-совместимая сеть Layer 1, использующая параллельное выполнение технологий с момента своего проектирования
3. Layer 2 сеть с использованием технологии параллельного выполнения, не основанной на EVM

Представительные проекты

Проект А

Проект нацелен на решение проблемы масштабируемости традиционного EVM путем оптимизации параллельного выполнения EVM и архитектуры конвейера, с целью достижения 10 000 TPS. Проект завершил масштабное финансирование и стал самым финансируемым и с самой высокой оценкой проектом параллельного EVM на данный момент. Учредительная команда включает в себя опытных членов из известных торговых организаций. Внутренняя тестовая сеть уже запущена и ожидается, что будет открыта для общественности в течение нескольких месяцев.

Проект B

Изначально это была сеть Layer 1, сосредоточенная на торговле, затем она была полностью обновлена до высокопроизводительного параллельного EVM, что увеличило TPS до 12 500. Тестовая сеть параллельного EVM уже запущена и поддерживает однонажатую миграцию EVM-приложений. Проект также выпустил открытый фреймворк, поддерживающий технологии параллельной обработки для сетей Layer 2 и Rollup.

проект C

Проект нацелен на повышение производительности EVM-блокчейнов и эффективности сетевого выполнения, создавая систему двойных виртуальных машин EVM++(EVM + WASM). Основная команда состоит из участников известного блокчейн-проекта. Тестовая сеть уже запущена, программа стимулов для экосистемы также стартовала.

Проект D

EVM-совместимая сеть уровня 1, построенная на базе Cosmos SDK, специально разработанная для DeFi приложений. Проект объявил о планах разработки технологии параллельного выполнения EVM для повышения производительности сети.

проект E

Параллельный EVM, построенный на высокопроизводительном публичном блокчейне, является первым решением по совместимости EVM для этого блокчейна. Поддерживает разработчиков Solidity и Vyper, позволяя разрабатывать DApp одним нажатием кнопки,享受高吞吐量和低gas费。Проект оборачивает транзакции EVM в выполнение транзакций на уровне публичного блокчейна, TPS превышает 2000.

проект F

Модульное решение Rollup Layer 2, поддерживаемое виртуальной машиной определенной публичной блокчейн. Транзакционные данные фиксируются на Ethereum, используется ETH в качестве газа, но уровень выполнения работает в среде виртуальной машины этого публичного блокчейна. Проект завершил масштабное финансирование, основная сеть скоро откроется для разработчиков.

проект G

Модульная VM Layer 2 сеть, построенная на основе OP Stack, также является частью Optimism Superchain. Она предназначена для интеграции высокопроизводительных виртуальных машин (, таких как Aptos VM, Move VM и Solana VM ), в существующие основные сети Layer 2 на базе Ethereum и Bitcoin. Поддерживает использование Ethereum или Bitcoin в качестве расчетного слоя, а слой выполнения может использовать различные параллельные виртуальные машины.

Заключение

Параллельные EVM и другие инновации предлагают многообещающие решения для повышения пропускной способности и эффективности блокчейна, что, в свою очередь, должно сделать блокчейн более масштабируемым и поддерживать более широкую аудиторию пользователей. Развитие и внедрение этих технологий будут формировать будущее экосистемы блокчейна, способствуя дальнейшему прогрессу и применению в этой области.