EVM: Componente central de Ethereum

EVM es el núcleo de Ethereum, responsable de ejecutar contratos inteligentes y procesar transacciones. A diferencia de la virtualización de una computadora real, EVM es un motor de cálculo especializado que proporciona una abstracción de cálculo y almacenamiento. Ejecuta su propio conjunto de instrucciones de bytecode, que generalmente está compilado por Solidity.

EVM es una máquina de estados casi Turing completa. La razón de “casi” es que todos los pasos de ejecución consumen recursos limitados de Gas, lo que limita el número de pasos de ejecución del contrato inteligente y evita que posibles bucles infinitos hagan que toda la plataforma se detenga.

EVM no tiene función de programación, sino que ejecuta las transacciones en el bloque secuencialmente. Este proceso modificará el estado del mundo, acumulando el estado después de cada transacción. Dado que la ejecución del siguiente bloque depende estrictamente del estado final del bloque anterior, el proceso de ejecución lineal de las transacciones en Ethereum es difícil de optimizar en paralelo.

Aunque esta ejecución secuencial garantiza la seguridad, en situaciones de alta carga puede provocar congestión y retrasos en la red, que es una de las razones por las que Ethereum necesita la expansión de Layer2 Rollup.

Estrategia paralela de alto rendimiento Layer1

La mayoría de los Layer1 de alto rendimiento han diseñado soluciones de optimización para la deficiencia de Ethereum en el procesamiento paralelo, centrándose principalmente en la elección de la máquina virtual y la ejecución paralela.

Selección de máquina virtual

Las Layer1 de alto rendimiento adoptan más a menudo máquinas virtuales basadas en WASM, bytecode eBPF o bytecode Move, en lugar de EVM.

WASM es un formato de bytecode pequeño, de carga rápida, portátil y seguro, que soporta múltiples lenguajes de programación. Muchos proyectos de blockchain lo han adoptado como estándar, y Ethereum también planea integrar WASM en el futuro.

eBPF se originó en la tecnología de filtrado de paquetes de red y luego se desarrolló como una técnica para modificar dinámicamente el núcleo del sistema operativo sin alterar el código fuente. Algunas redes de blockchain utilizan bytecode basado en eBPF para ejecutar contratos inteligentes.

Move es un lenguaje de programación de contratos inteligentes que se centra en la seguridad y la verificabilidad, diseñado para abordar problemas de seguridad en activos y transacciones. Algunos proyectos de blockchain emergentes han adoptado Move o sus versiones personalizadas para escribir contratos inteligentes.

Ejecución en paralelo

La ejecución paralela en blockchain significa procesar simultáneamente transacciones no relacionadas. El principal desafío para lograr la ejecución paralela es determinar qué transacciones son independientes. Las Layer1 de alto rendimiento dependen principalmente de dos métodos: el método de acceso al estado y el modelo de paralelismo optimista.

El método de acceso al estado necesita saber de antemano qué parte del estado de la cadena de bloques puede acceder cada transacción, para así analizar cuáles transacciones son independientes.

El modelo de paralelismo optimista asume que todas las transacciones son independientes, y valida esta suposición después de la ejecución, ajustándola si es necesario.

El desarrollo de EVM en paralelo

El concepto de EVM paralela fue propuesto en 2021, inicialmente refiriéndose a una EVM que admite el procesamiento simultáneo de múltiples transacciones. Recientemente, este concepto ha vuelto a captar la atención, impulsando el desarrollo de Layer1 compatible con EVM que adopta la tecnología de ejecución paralela.

Una EVM paralela bien definida incluye principalmente tres categorías:

1. Actualización de ejecución paralela de Layer1 compatible con EVM
2. Nueva Layer1 compatible con EVM que utiliza tecnología de ejecución paralela
3. Soluciones compatibles con EVM en Layer1 no EVM compatibles

Algunos proyectos emergentes están explorando en estas direcciones, como Monand, Sei V2, Artela y Solana Neon. Estos proyectos utilizan diferentes estrategias de ejecución paralela, con el objetivo de mejorar la eficiencia del procesamiento de transacciones y el rendimiento de la red.

Perspectivas

La tecnología de paralelismo en blockchain es un tema en desarrollo continuo. Actualmente, la mayoría de las soluciones son transformaciones y imitaciones del modelo de ejecución optimista, y aún no ha habido avances sustanciales.

En el futuro, podría haber más nuevos proyectos emergentes de Layer1 que se unan a la competencia de EVM en paralelo, y los Layer1 existentes también podrían implementar actualizaciones de EVM en paralelo o soluciones compatibles con EVM. Aunque estas dos direcciones tienen caminos diferentes, ambas se dedican a mejorar el rendimiento.

Además del alto rendimiento de EVM, el desarrollo diversificado de la tecnología blockchain también es digno de expectativa, como las nuevas tecnologías de máquinas virtuales como WASM, SVM y Move VM que pueden traer nuevas oportunidades de desarrollo.