Розвиток та виклики паралельних технологій EVM

EVM проти Solidity

Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженера. Хоча для написання логіки контракту можна використовувати такі високорівневі мови, як Solidity, EVM не може безпосередньо інтерпретувати ці коди. Їх потрібно компілювати в низькорівневі операційні коди або байткоди, які можуть виконуватись віртуальною машиною. Вже існують інструменти, які можуть автоматично виконати цей процес перетворення, зменшуючи навантаження на розробників щодо розуміння деталей компіляції.

Хоча компіляція вводить деякі витрати, інженери, знайомі з низькорівневим кодуванням, можуть безпосередньо використовувати операційні коди в Solidity для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та зменшити споживання газу. Наприклад, протокол Seaport широко використовує вбудовану асемблерну мову для мінімізації витрат газу для користувачів.

Різниця у продуктивності EVM

EVM як "виконавчий шар" є місцем остаточного виконання операційних кодів смарт-контрактів. Визначений ним байт-код став галузевим стандартом, що дозволяє розробникам ефективно розгортати контракти на кількох сумісних мережах.

Хоча дотримання стандарту байтового коду EVM робить віртуальну машину відомою як EVM, конкретні реалізації можуть суттєво відрізнятися. Наприклад, клієнт Geth для Ethereum реалізує стандарт EVM на мові Go, тоді як команда Ipsilon фонду Ethereum підтримує реалізацію на C++. Ця різноманітність дозволяє здійснювати різні інженерні оптимізації та налаштування.

Потреба в паралельній обробці

У традиційних системах блокчейну транзакції виконуються в порядку, подібно до однопроцесорного ЦП. Цей простий підхід, хоча й має низьку складність системи, важко підтримує велику кількість користувачів. Перехід до багатоядерної паралельної обробки може одночасно обробляти кілька транзакцій, значно підвищуючи пропускну здатність.

Паралельне виконання призвело до деяких інженерних викликів, таких як обробка конфліктів записів одночасних транзакцій для одного контракту. Необхідно розробити нові механізми для вирішення цих проблем. Але паралельне виконання для не пов'язаних контрактів може пропорційно підвищити обробну потужність залежно від кількості потоків.

Інновації паралельного EVM

Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, спрямованих на оптимізацію виконавчого рівня блокчейну. Наприклад, Monad, його ключові інновації включають:

• Паралельне виконання угод: використання оптимістичного алгоритму паралельності, що дозволяє обробляти кілька угод одночасно.
• Затримка виконання: відкладення виконання угоди в незалежний канал для максимізації використання часу блоку.
• Налаштування бази даних станів: безпосередньо зберігайте дерево Меркла на SSD, оптимізуючи доступ до стану.
• Високопродуктивний механізм консенсусу: покращений консенсус HotStuff, що підтримує синхронізацію сотень вузлів.

Технічні виклики

Паралельне виконання впроваджує потенційні конфлікти стану, які потребують виявлення конфліктів до або після виконання. Наприклад, коли кілька паралельних транзакцій взаємодіють з одним і тим же пулом ліквідності, потрібен ретельний механізм вирішення конфліктів.

Окрім паралельної обробки, команди зазвичай також перепроектують базу даних стану для покращення читання та запису, а також розробляють відповідні алгоритми консенсусу.

Виклики та роздуми

Паралельний EVM стикається з двома великими викликами: можливістю довгострокового поглинання цих інновацій Ethereum та проблемою централізації вузлів. Наразі він перебуває на ранній стадії, деталі ще не повністю оприлюднені, але врешті-решт будуть розкриті під час запуску тестової та основної мереж. Швидкий розвиток екосистеми є ключовим для збереження конкурентних переваг.

Концентрація вузлів є спільною проблемою всіх високопродуктивних блокчейнів, яка потребує балансування між децентралізацією, безпекою та продуктивністю. Нижчі вимоги до апаратного забезпечення сприяють підтримці більшої кількості децентралізованих вузлів.

Паралельна структура EVM

Окрім Monad, паралельна структура EVM також включає проекти Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM тощо. Їх можна розділити на три категорії:

1. Підтримка паралельного виконання існуючої EVM-сумісної мережі Layer 1 через оновлення
2. Нову EVM-сумісну Layer 1 мережу з паралельним виконанням, що використовується з самого початку
3. Використання мережі Layer 2 з паралельною технологією, що не є EVM

Типові проекти

• Monad: провідний проект паралельного EVM, мета 10,000 TPS, завершено фінансування на 244 мільйони доларів.

• Sei: мережа Layer 1, зосереджена на торгівлі, випустила Sei V2 з паралельним EVM, TPS підвищено до 12 500.

• Artela: посилена виконавча частина за допомогою EVM++ двох віртуальних машин, основна команда походить з Ant Chain.

• Canto: мережа, сумісна з EVM на базі Cosmos SDK, планує впровадити технологію паралельного EVM.

• Neon: Паралельний EVM на Solana, що підтримує розробників Solidity для одноразового розгортання на Solana.

• Eclipse: впровадження віртуальної машини Solana у Layer 2 рішення для Ethereum.

• Lumio: модульна VM Layer 2 мережа, що підтримує різноманітні високопродуктивні віртуальні машини.

Розвиток технології паралельного EVM буде сприяти підвищенню продуктивності блокчейн-технологій, закладаючи основу для підтримки більш широкого спектру додатків та користувачів. Постійні інновації в цій сфері формуватимуть майбутній напрям розвитку екосистеми блокчейн.