并行EVM技术探索与生态分析

EVM基础及性能差异

EVM作为以太坊的执行层，负责处理智能合约的操作码。虽然EVM标准统一，但不同实现可能存在显著差异。例如,以太坊的Geth客户端使用Go语言实现EVM,而Ipsilon团队则维护了C++版本。这种多样性为工程优化和定制实现提供了空间。

并行处理的需求

大多数区块链系统采用顺序执行交易的方式,类似单核CPU。这种简单的方法虽然降低了系统复杂度,但难以支撑大规模用户基础。转向多核CPU并行虚拟机模式可以同时处理多笔交易,大幅提升吞吐量。然而,并行执行也带来了一些工程挑战,如处理并发交易对同一智能合约的写入冲突等。

并行EVM的创新

并行EVM代表了一系列旨在优化区块链执行层的创新。以某项目为例,其关键创新包括:

• 并行交易执行:采用乐观并行执行算法,允许多个交易同时处理。
• 延迟执行:在共识机制中推迟交易执行,最大化利用区块时间。
• 自定义状态数据库:通过直接将Merkle树存储在SSD上优化状态存储和访问。
• 高性能共识机制:改进HotStuff共识机制,支持数百个全球分布节点的同步。

并行EVM的技术挑战

并行执行引入了潜在的状态冲突,需要进行执行前或执行后的冲突检查。例如,当多个并行交易都与同一个智能合约交互时,就需要仔细的冲突检测和解决机制。除此之外,并行EVM项目通常还需要重新设计状态数据库以增强读写性能,并开发兼容的共识算法。

并行EVM的格局

目前的并行EVM格局包括多个Layer 1区块链和Layer 2解决方案。主要有三类:

1. 通过技术升级支持并行执行的EVM兼容Layer 1网络
2. 从设计之初就采用并行执行技术的EVM兼容Layer 1网络
3. 采用非EVM并行执行技术的Layer 2网络

代表性项目

项目A

该项目旨在通过优化EVM并行执行和流水线架构解决传统EVM的可扩展性问题,目标是达到10,000 TPS。项目完成了大规模融资,成为迄今融资最多、估值最高的并行EVM项目。创始团队包括来自知名交易机构的资深成员。内部测试网已启动,预计数月内向公众开放。

项目B

最初是专注交易的Layer 1网络,后全面升级成为高性能并行EVM,将TPS提升至12,500。并行EVM测试网已上线,支持EVM应用一键迁移。该项目还推出了开源框架,支持Layer 2和Rollup网络采用并行处理技术。

项目C

该项目通过构建EVM++(EVM + WASM)双虚拟机系统,旨在提升EVM区块链性能和网络执行效率。核心团队来自某知名区块链项目。公测网已上线,生态系统激励计划已启动。

项目D

基于Cosmos SDK构建的EVM兼容Layer 1网络,专为DeFi应用设计。该项目宣布了引入并行执行EVM技术的开发计划,以提升网络性能。

项目E

建立在某高性能公链上的并行EVM,是首个该公链的EVM兼容性解决方案。支持Solidity和Vyper开发者一键部署DApp,享受高吞吐量和低gas费。该项目将EVM网络交易封装成底层公链交易执行,TPS超过2,000。

项目F

一个由某公链虚拟机支持的Rollup Layer 2模块化解决方案。在以太坊上结算交易数据,使用ETH作为gas,但执行层在该公链虚拟机环境中运行。项目完成了大规模融资,主网即将向开发者开放。

项目G

基于OP Stack构建的模块化VM Layer 2网络,也是Optimism超链的一部分。旨在将高性能虚拟机(如Aptos VM、Move VM和Solana VM)引入现有的主要以太坊和比特币Layer 2网络。支持使用以太坊或比特币作为结算层,执行层可使用多种并行虚拟机。

结论

并行EVM等创新为提高区块链吞吐量和效率提供了有前景的解决方案,有望使区块链更具可扩展性,支持更广泛的用户群体。这些技术的发展和实施将塑造区块链生态系统的未来,推动该领域的进一步进步和应用。