Глибоке дослідження паралельного EVM та його екосистеми

EVM проти Solidity

Розробка смарт-контрактів є базовою навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, для написання логіки контрактів. Однак EVM не може безпосередньо інтерпретувати код Solidity, його потрібно скомпілювати в низькорівневу мову (операційний код/байт-код), що може виконуватися віртуальною машиною. Хоча існують інструменти, які можуть автоматично виконати цей процес перетворення, розуміння основних механізмів все ще є цінним.

Процес конвертації буде супроводжуватися деякими додатковими витратами. Інженери з досвідом програмування на низькому рівні можуть безпосередньо використовувати код операцій у Solidity для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та зменшити споживання газу. Наприклад, деякі відомі протоколи широко використовують вбудовану асемблерну мову, щоб мінімізувати витрати газу для користувачів.

Різниця в продуктивності EVM

EVM як "виконавчий рівень" є місцем, де в кінцевому підсумку виконуються байт-коди скомпільованих смарт-контрактів. Байт-код, визначений EVM, став галузевим стандартом. Незалежно від того, чи використовується він для мережі Layer 2 Ethereum, чи для інших незалежних блокчейнів, сумісність зі стандартом EVM дозволяє розробникам ефективно розгортати смарт-контракти в кількох мережах.

Хоча дотримання стандарту байт-коду EVM перетворює віртуальну машину на EVM, конкретні способи реалізації можуть суттєво різнитися. Наприклад, деякі клієнти Ethereum реалізували стандарт EVM на мові Go, тоді як інші команди підтримують реалізацію на C++. Ця різноманітність дозволяє проводити різні інженерні оптимізації та налаштовані реалізації.

Паралельна технологія EVM

В історії спільноти блокчейн основна увага приділялася інноваціям у механізмах консенсусу, деякі відомі проекти відомі завдяки своїм механізмам консенсусу, а не виконавчому рівню. Незважаючи на те, що ці проекти також мали інновації на виконавчому рівні, їхня продуктивність часто помилково вважається такою, що походить лише від механізмів консенсусу.

Насправді, високопродуктивний блокчейн потребує інноваційних алгоритмів консенсусу та оптимізованого рівня виконання. Лише покращення алгоритму консенсусу для EVM-блокчейну, щоб підвищити продуктивність, часто вимагає більш потужних конфігурацій вузлів. Наприклад, деякі блокчейни обробляють блоки на високому TPS, потребуючи апаратної конфігурації, що в кілька разів перевищує традиційні повні вузли. Хоча деякі мережі теоретично підтримують дуже високий TPS, реальна продуктивність часто не відповідає очікуванням.

Потреба в паралельній обробці

У більшості блокчейн-систем транзакції виконуються по порядку, подібно до однокристального процесора (CPU). Хоча цей підхід простий, його важко масштабувати до інтернет-рівня користувачів. Перехід на багатоядерний процесор (CPU) та паралельну віртуальну машину може одночасно обробляти кілька транзакцій, суттєво підвищуючи пропускну здатність.

Паралельне виконання призвело до інженерних викликів, таких як обробка одночасних транзакцій, що записують у той самий смарт-контракт. Потрібно розробити нові механізми для вирішення цих конфліктів. Паралельне виконання несумісних смарт-контрактів може пропорційно підвищити пропускну здатність залежно від кількості паралельних потоків обробки.

Інновації паралельного EVM

Паралельний EVM представляє собою ряд інновацій, які оптимізують виконання системи блокчейну. Наприклад, деякі проекти включають в себе такі ключові інновації:

• Паралельне виконання угод: використовується алгоритм оптимістичного паралельного виконання, що дозволяє обробляти кілька угод одночасно.
• Затримка виконання: у механізмі консенсусу вузли спочатку досягають консенсусу щодо порядку транзакцій, а потім виконують транзакції.
• Налаштована база даних стану: оптимізація зберігання та доступу до стану шляхом безпосереднього зберігання дерева Меркла на SSD.
• Високопродуктивний механізм консенсусу: вдосконалення існуючого механізму консенсусу, що підтримує ефективну синхронізацію між сотнями глобально розподілених вузлів.

Технічні виклики паралельного EVM

Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, які потрібно перевіряти до або після виконання. Наприклад, коли кілька паралельних транзакцій взаємодіють з одним і тим же смарт-контрактом, можуть виникнути конфлікти. Це вимагає ретельного виявлення та вирішення конфліктів для забезпечення ефективної паралельної обробки.

Окрім реалізації технологічних відмінностей паралельного EVM, команди зазвичай також повинні перепроектувати та покращити продуктивність читання/запису в базі даних стану, а також розробити сумісний алгоритм консенсусу.

Виклики та роздуми

Паралельний EVM стикається з двома основними викликами: захопленням довгострокової інженерної вартості Ethereum та централізацією вузлів. Хоча поточна фаза розробки, можливо, ще не повністю відкрита, ці деталі врешті-решт будуть розкриті під час запуску тестової та основної мереж. Швидкий розвиток екосистеми буде ключовим для підтримання конкурентної переваги.

Концентрація вузлів є спільною проблемою всіх високопродуктивних блокчейнів, яка потребує досягнення балансу між децентралізацією, безпекою та продуктивністю. Показники, такі як "TPS на вимогу апаратного забезпечення", можуть допомогти порівняти ефективність різних блокчейнів за певних апаратних умов.

Паралельна структура EVM

Паралельна архітектура EVM включає кілька блокчейнів Layer 1 і рішень Layer 2. Деякі проекти підтримують існуючі мережі паралельного EVM через технічні оновлення, інші ж з самого початку використовують технологію паралельного виконання. Існують також деякі мережі Layer 2, які використовують технологію паралельного виконання, що не є EVM, абстрагуючи EVM як змінний виконавчий модуль.

Огляд проекту

Провідний паралельний EVM проект

Цей проект має на меті вирішення проблеми масштабованості традиційного EVM шляхом оптимізації паралельного виконання EVM та конвеєрної архітектури, з метою досягнення 10 000 TPS. Нещодавно завершено масштабне фінансування, що робить його найбільш фінансованим і найбільш оціненим проектом паралельного EVM. Команда засновників складається з досвідчених членів з відомих торгових установ. Внутрішня тестова мережа вже запущена, і очікується, що незабаром вона буде відкрита для публіки.

проект, що зосереджується на торгівлі в паралельній EVM мережі

Спочатку зосереджений на торгівлі Layer 1 мережі, тепер оновлений до високопродуктивного паралельного EVM, що підвищує TPS до 12 500. Тестова мережа вже запущена, підтримує одноклікову міграцію EVM-додатків. Головна мережа, як очікується, буде запущена у першій половині цього року. Проект також запустив відкриту рамку, що підтримує впровадження Layer 2 та Rollup мереж за допомогою технології паралельної обробки.

Проект з посиленого виконавчого шару подвоєної віртуальної машини

Цей проект має на меті підвищення продуктивності EVM-блокчейнів та ефективності мережевого виконання шляхом побудови EVM++(EVM + WASM). Основна команда складається з фахівців з відомих блокчейн-проектів. Публічна тестова мережа вже запущена, програма стимулювання екосистеми триває.

Проект екосистеми Cosmos, що впроваджує технологію паралельного EVM

EVM-сумісна мережа Layer 1, побудована на основі Cosmos SDK, спеціально розроблена для DeFi-додатків. Нещодавно було оголошено про розробку плану впровадження технології паралельного виконання EVM, метою якого є підвищення продуктивності мережі.

Рішення сумісності Solana з EVM

Паралельний EVM на основі мережі Solana є першим рішенням для сумісності EVM на Solana. Підтримує розробників EVM на Solidity та Vyper, які можуть одним натисканням кнопки розгортати DApp на Solana, насолоджуючись високою пропускною здатністю та низькими газовими витратами. Упаковує транзакції класу EVM у транзакції Solana, TPS перевищує 2,000.

Введення SVM в проект Ethereum

Модульне рішення Rollup Layer 2, підтримуване віртуальною машиною Solana (SVM). Обробка даних транзакцій відбувається на Ethereum, використовуючи ETH як газ, але виконавчий рівень працює в середовищі SVM. Нещодавно завершено масштабне фінансування, основна мережа незабаром буде відкрито для розробників.

Модульний VM Layer 2 проект

Модульна VM Layer 2 мережа, створена на основі OP Stack, є частиною супермережі Optimism. Її мета – впровадження високопродуктивних віртуальних машин у існуючі основні мережі Ethereum та Bitcoin Layer 2. Підтримує використання Ethereum або Bitcoin як рівня розрахунків, а рівень виконання може використовувати різні високопродуктивні віртуальні машини для паралельного виконання.

Висновок

З розвитком технології блокчейн, увага до рівня виконання та алгоритмів узгодження є так само важливою, щоб досягти високої продуктивності. Інновації, такі як паралельний EVM, пропонують перспективні рішення для підвищення пропускної здатності та ефективності, роблячи блокчейн більш масштабованим і здатним підтримувати широкий користувацький контингент. Розвиток і реалізація цих технологій сформують майбутнє екосистеми блокчейн, сприяючи подальшому прогресу та застосуванню в цій сфері.