Exploração profunda do EVM paralelo e seu ecossistema

EVM e Solidity

O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade básica para engenheiros de blockchain. Os desenvolvedores geralmente usam linguagens de alto nível como Solidity para escrever a lógica dos contratos. No entanto, a EVM não pode interpretar diretamente o código Solidity, sendo necessário compilá-lo em uma linguagem de baixo nível (código de operação/código de bytes) que seja executável pela máquina virtual. Embora existam ferramentas que podem automatizar esse processo de conversão, entender os mecanismos subjacentes ainda é muito valioso.

O processo de conversão pode introduzir alguns custos adicionais. Engenheiros com experiência em programação de baixo nível podem escrever a lógica do programa diretamente em Solidity usando códigos de operação, a fim de alcançar a máxima eficiência e reduzir o consumo de gas. Por exemplo, alguns protocolos conhecidos usam amplamente a montagem inline para minimizar os custos de gas dos usuários.

Diferenças de desempenho do EVM

EVM como "camada de execução" é o local onde os códigos de operação dos contratos inteligentes compilados são finalmente executados. O bytecode definido pelo EVM tornou-se o padrão da indústria. Seja para redes Layer 2 do Ethereum ou outras blockchains independentes, a compatibilidade com o padrão EVM permite que os desenvolvedores implantem contratos inteligentes de forma eficiente em várias redes.

Embora seguir o padrão de bytecode EVM torne a máquina virtual EVM, a forma específica de implementação pode variar significativamente. Por exemplo, alguns clientes do Ethereum implementaram o padrão EVM em Go, enquanto outras equipes mantêm uma implementação em C++. Essa diversidade permite diferentes otimizações de engenharia e implementações personalizadas.

Tecnologia EVM Paralela

Historicamente, a comunidade de blockchain tem se concentrado na inovação dos algoritmos de consenso, com alguns projetos famosos sendo conhecidos por seus mecanismos de consenso, e não pela camada de execução. Embora esses projetos também tenham inovações na camada de execução, seu desempenho é muitas vezes mal interpretado como sendo apenas originado dos algoritmos de consenso.

Na verdade, blockchains de alto desempenho precisam de algoritmos de consenso inovadores e de uma camada de execução otimizada. Apenas melhorar o algoritmo de consenso de blockchains EVM para aumentar o desempenho geralmente requer configurações de nós mais robustas. Por exemplo, algumas blockchains que processam blocos em altas TPS precisam de configurações de hardware várias vezes superiores às de nós completos tradicionais. Embora algumas redes teoricamente suportem TPS muito altas, o desempenho real muitas vezes não corresponde às expectativas.

A necessidade de processamento paralelo

Na maioria dos sistemas de blockchain, as transações são executadas em ordem, semelhante a um CPU de núcleo único. Embora este método seja simples, é difícil de escalar para uma base de usuários em nível de internet. Mudar para uma máquina virtual de múltiplos núcleos pode processar várias transações simultaneamente, aumentando significativamente a taxa de transferência.

A execução paralela trouxe desafios de engenharia, como lidar com transações concorrentes que gravam no mesmo contrato inteligente. É necessário projetar novos mecanismos para resolver esses conflitos. A execução paralela de contratos inteligentes não relacionados pode aumentar a taxa de transferência proporcional ao número de threads de processamento paralelo.

Inovação do EVM Paralelo

A EVM paralela representa uma série de inovações que otimizam a camada de execução dos sistemas de blockchain. Tomando alguns projetos como exemplo, suas inovações chave incluem:

• Execução de transações em paralelo: utiliza um algoritmo de execução otimista em paralelo, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente.
• Execução atrasada: No mecanismo de consenso, os nós primeiro alcançam um consenso sobre a ordem das transações e depois executam as transações.
• Base de dados de estado personalizada: otimização do armazenamento e acesso ao estado através do armazenamento direto da árvore de Merkle em SSD.
• Mecanismo de consenso de alto desempenho: Melhoria do mecanismo de consenso existente, suportando a sincronização eficiente entre centenas de nós distribuídos globalmente.

Desafios técnicos do EVM paralelo

A execução em paralelo introduz potenciais conflitos de estado, exigindo verificações de conflito antes ou após a execução. Por exemplo, quando várias transações paralelas interagem com o mesmo contrato inteligente, podem ocorrer conflitos. Isso requer mecanismos cuidadosos de detecção e resolução de conflitos para garantir um processamento paralelo eficiente.

Além de implementar as diferenças técnicas do EVM paralelo, as equipes geralmente também precisam redesenhar e melhorar o desempenho de leitura/escrita do banco de dados de estado, além de desenvolver algoritmos de consenso compatíveis.

Desafios e Considerações

As duas principais dificuldades enfrentadas pelo EVM paralelo são a captura de valor de engenharia de longo prazo do Ethereum e a centralização de nós. Embora a fase de desenvolvimento atual possa ainda não estar completamente open source, esses detalhes serão eventualmente revelados no lançamento da testnet e mainnet. O rápido desenvolvimento do ecossistema será a chave para manter a vantagem competitiva.

A centralização de nós é um desafio comum a todas as blockchains de alto desempenho, sendo necessário encontrar um equilíbrio entre descentralização, segurança e desempenho. Indicadores como "TPS por requisitos de hardware" podem ajudar a comparar a eficiência de diferentes blockchains em condições específicas de hardware.

O panorama do EVM paralelo

O padrão EVM paralelo inclui várias blockchains Layer 1 e soluções Layer 2. Alguns projetos suportam redes existentes de EVM paralelo por meio de atualizações técnicas, enquanto outros adotam a tecnologia de execução paralela desde o início. Também há algumas redes Layer 2 que utilizam tecnologia de execução paralela não EVM, abstraindo o EVM como módulos de execução plugáveis.

Visão Geral do Projeto

projeto EVM paralelo líder

O projeto visa resolver os problemas de escalabilidade do EVM tradicional através da otimização da execução paralela e da arquitetura em pipeline, com o objetivo de atingir 10.000 TPS. Recentemente, completou uma grande rodada de financiamento, tornando-se o projeto de EVM paralelo com o maior financiamento e avaliação. A equipe fundadora inclui membros experientes de instituições de negociação renomadas. A rede de testes interna já foi iniciada e espera-se que em breve seja aberta ao público.

projeto focado em transações na rede EVM paralela

A rede Layer 1, inicialmente focada em transações, foi atualizada para um EVM paralelo de alto desempenho, aumentando o TPS para 12.500. A rede de testes já está online, suportando a migração de aplicações EVM com um clique. A rede principal está prevista para ser lançada no primeiro semestre deste ano. O projeto também lançou uma estrutura de código aberto que suporta a adoção de redes Layer 2 e Rollup utilizando tecnologia de processamento paralelo.

projeto de camada de execução aumentada de dupla máquina virtual

Através da construção do EVM++(EVM + WASM), este projeto visa melhorar o desempenho da blockchain EVM e a eficiência da execução na rede. A equipe central vem de projetos de blockchain renomados. A rede de testes pública já está ativa e um programa de incentivos ao ecossistema está em andamento.

Projeto do ecossistema Cosmos que introduz a tecnologia EVM paralela

Rede Layer 1 compatível com EVM construída com base no Cosmos SDK, projetada especificamente para aplicações DeFi. Recentemente, foi anunciado um plano de desenvolvimento para introduzir a tecnologia de execução paralela do EVM, com o objetivo de melhorar o desempenho da rede.

Solana solução de compatibilidade EVM

A EVM paralela construída na rede Solana é a primeira solução de compatibilidade EVM para Solana. Suporta desenvolvedores EVM em Solidity e Vyper para implantar DApps na Solana com um clique, desfrutando de alta taxa de transferência e baixas taxas de gas. As transações do tipo EVM são encapsuladas como transações Solana, com TPS superior a 2.000.

Introduzir SVM no projeto Ethereum

Uma solução modular Layer 2 Rollup suportada pela máquina virtual Solana (SVM). Os dados das transações são liquidadas na Ethereum, utilizando ETH como gas, mas a camada de execução opera no ambiente SVM. Recentemente completou um grande financiamento, e a mainnet estará em breve aberta aos desenvolvedores.

Projeto Layer 2 VM Modular

A rede Layer 2 modular baseada na OP Stack é parte da super cadeia Optimism. O objetivo é trazer máquinas virtuais de alto desempenho para as principais redes Layer 2 existentes de Ethereum e Bitcoin. Suporta o uso de Ethereum ou Bitcoin como camada de liquidação, enquanto a camada de execução pode utilizar várias máquinas virtuais de alto desempenho para execução paralela.

Conclusão

Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, a atenção à camada de execução e aos algoritmos de consenso é igualmente importante para alcançar um alto desempenho. Inovações como o EVM paralelo oferecem soluções promissoras para aumentar a taxa de transferência e eficiência, tornando o blockchain mais escalável e capaz de suportar uma ampla base de usuários. O desenvolvimento e a implementação dessas tecnologias moldarão o futuro do ecossistema blockchain, impulsionando o progresso e a aplicação adicionais neste campo.