Дослідження технології паралельного EVM та екологічний аналіз

Основи EVM та різниця в продуктивності

EVM як виконавчий шар Ethereum відповідає за обробку операційних кодів смарт-контрактів. Хоча стандарт EVM є єдиним, різні реалізації можуть мати значні відмінності. Наприклад, клієнт Geth Ethereum реалізує EVM на мові Go, тоді як команда Ipsilon підтримує версію на C++. Це різноманіття створює простір для інженерної оптимізації та налаштованих реалізацій.

Потреба в паралельній обробці

Більшість блокчейн-систем використовують послідовне виконання транзакцій, подібно до однокристальної ЦП. Цей простий підхід, хоча й знижує складність системи, але важко підтримувати велику кількість користувачів. Перехід на багатоядерний ЦП з паралельною віртуальною машиною може одночасно обробляти кілька транзакцій, суттєво підвищуючи пропускну здатність. Проте, паралельне виконання також приносить низку інженерних викликів, таких як обробка конфліктів запису при одночасних транзакціях до одного й того ж смарт-контракту.

Інновації паралельного EVM

Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію рівня виконання блокчейну. Наприклад, ключові інновації цього проекту включають:

• Паралельне виконання угод: використання оптимістичного алгоритму паралельного виконання, що дозволяє одночасно обробляти кілька угод.
• Затримка виконання: затримка виконання транзакцій у механізмі консенсусу для максимізації використання часу блоку.
• Кастомізована база даних стану: оптимізація зберігання та доступу до стану шляхом безпосереднього зберігання дерева Меркла на SSD.
• Високопродуктивний механізм консенсусу: вдосконалений механізм консенсусу HotStuff, що підтримує синхронізацію сотень глобально розподілених вузлів.

Технічні виклики паралельного EVM

Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, що вимагає проведення перевірки конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли кілька паралельних транзакцій взаємодіють з одним і тим же смарт-контрактом, потрібна ретельна перевірка конфліктів і механізми їх вирішення. Крім того, проекти паралельного EVM зазвичай також потребують повторного проєктування бази даних стану для підвищення продуктивності читання та запису, а також розробки сумісних алгоритмів консенсусу.

Паралельна архітектура EVM

Сучасна паралельна архітектура EVM включає кілька блокчейнів Layer 1 і рішень Layer 2. Основні три типи:

1. Підтримка паралельного виконання в EVM-сумісній мережі Layer 1 через технологічні оновлення
2. EVM-сумісна мережа Layer 1, яка з моменту свого проектування використовує технологію паралельного виконання.
3. Використання технології паралельного виконання не-EVM мережі Layer 2

Представницькі проєкти

Проект A

Цей проект має на меті вирішення проблеми масштабованості традиційного EVM шляхом оптимізації паралельного виконання EVM та конвеєрної архітектури, мета полягає в досягненні 10 000 TPS. Проект завершив масштабне фінансування, ставши найбільш фінансованим і з найвищою оцінкою проектом паралельного EVM на сьогодні. Засновницька команда складається з досвідчених членів відомих торгових організацій. Внутрішня тестова мережа вже запущена, очікується, що вона буде відкрита для публіки протягом кількох місяців.

Проект B

Спочатку це була Layer 1 мережа, що зосереджувалась на торгівлі, але згодом вона була повністю оновлена до високопродуктивного паралельного EVM, що підвищило TPS до 12 500. Тестова мережа паралельного EVM вже запущена, підтримує одноразову міграцію EVM додатків. Проект також запустив відкриту платформу, що підтримує технологію паралельної обробки для Layer 2 та Rollup мереж.

Проект C

Проект має на меті підвищення продуктивності EVM-блокчейнів та ефективності мережевого виконання шляхом побудови системи з двома віртуальними машинами EVM++(EVM + WASM). Основна команда походить з відомого блокчейн-проекту. Публічна тестова мережа вже запущена, програма стимулювання екосистеми розпочата.

Проект D

EVM-сумісна мережа Layer 1, побудована на базі Cosmos SDK, спеціально розроблена для DeFi-додатків. Проект оголосив про плани з розробки технології паралельного виконання EVM для підвищення продуктивності мережі.

Проект E

Паралельний EVM, заснований на певному високопродуктивному блокчейні, є першим рішенням сумісності EVM для цього блокчейну. Підтримує розробників Solidity та Vyper для одноразового розгортання DApp, насолоджуючись високою пропускною здатністю та низькими газовими витратами. Цей проект упаковує транзакції EVM-мережі в транзакції виконання базового блокчейну, TPS перевищує 2000.

Проект F

Модульне рішення Rollup Layer 2, підтримуване віртуальною машиною певного публічного блокчейну. Виконання транзакційних даних відбувається на Ethereum, використовуючи ETH як газ, але рівень виконання працює в середовищі віртуальної машини цього публічного блокчейну. Проект успішно залучив значні інвестиції, основна мережа незабаром буде відкритою для розробників.

Проект G

Модульна мережа VM Layer 2, побудована на основі OP Stack, також є частиною суперлінії Optimism. Її мета - інтегрувати високопродуктивні віртуальні машини (, такі як Aptos VM, Move VM та Solana VM ), у існуючі основні мережі Layer 2 Ethereum та Bitcoin. Підтримується використання Ethereum або Bitcoin як розрахункового рівня, а рівень виконання може використовувати кілька паралельних віртуальних машин.

Висновок

Паралельний EVM та інші інновації пропонують перспективні рішення для підвищення пропускної здатності та ефективності блокчейну, що обіцяє зробити блокчейн більш масштабованим і підтримувати ширшу аудиторію користувачів. Розвиток і впровадження цих технологій формуватимуть майбутнє екосистеми блокчейну, сприяючи подальшому прогресу та застосуванню в цій галузі.