Una interpretación completa de Parallel EVM: ¿Una novedad o el fin de las blockchains EVM?

1. ¿Qué es Parallel EVM?

La Máquina virtual Ethereum paralela (Parallel EVM) es una versión actualizada de la Máquina virtual Ethereum tradicional (EVM), que mejora la capacidad de procesamiento de transacciones en la cadena de bloques al manejar simultáneamente múltiples transacciones no conflictivas, aumentando la velocidad y eficiencia del procesamiento de transacciones.

La máquina virtual de Ethereum (EVM) es el mecanismo de consenso y ejecución de la red Ethereum que se encarga de procesar y ejecutar transacciones. Pero en una EVM tradicional, las transacciones y la ejecución de contratos inteligentes ocurren secuencialmente. Cada transacción debe ser procesada una tras otra, formando un proceso lineal y ordenado. Este enfoque, aunque simple, puede conducir a cuellos de botella, especialmente a medida que aumenta el volumen. Cada transacción tiene que esperar nuestro turno, y los tiempos de procesamiento pueden aumentar, líder a la latencia potencial y costos más altos (en términos de cargos de gas).

La EVM paralela mejora significativamente la capacidad de procesamiento y velocidad de ejecución de la cadena de bloques al manejar simultáneamente varias transacciones no conflictivas. Por ejemplo, si Bob quiere hacer un intercambio, Alice quiere acuñar un nuevo NFT y Eric quiere apostar fondos a los validadores, estas transacciones pueden procesarse al mismo tiempo en lugar de una por una, lo que reduce el tiempo y los costos de procesamiento de transacciones. Esta capacidad de procesamiento paralelo permite que la cadena de bloques procese más transacciones en menos tiempo, resolviendo el problema de congestión de los sistemas tradicionales de cadena de bloques.

2. ¿Cómo funciona Parallel EVM?

En la arquitectura actual de EVM, las operaciones de lectura y escritura más finas son sload y sstore, que se utilizan para leer y escribir en el trie de estado. Por lo tanto, garantizar que diferentes hilos no entren en conflicto en estas dos operaciones es un punto de entrada directo para lograr la paralelización/concurrencia de EVM. De hecho, en Ethereum, existe un tipo especial de transacción que incluye una estructura especial llamada ‘lista de acceso’, que permite a las transacciones llevar las direcciones de almacenamiento que leerán y modificarán. Por lo tanto, esto proporciona un buen punto de partida para implementar métodos basados en programadores de tareas concurrentes.

En cuanto a la implementación del sistema, hay tres formas comunes de EVM paralela/concurrente:

**1. Procesamiento concurrente basado en programación

• Lista de acceso: Antes de ejecutar una transacción, asegúrese de determinar las direcciones de almacenamiento que la transacción leerá y modificará mediante la lista de acceso. La lista de acceso contiene toda la información de estado que cada transacción necesita acceder.
• Algoritmo de programación: El algoritmo de programación programa las transacciones para ejecutarse en diferentes hilos según la lista de acceso, asegurándose de que las transacciones que se ejecutan simultáneamente no accedan a la misma dirección de almacenamiento para evitar conflictos.
• Ejecución concurrente: Durante la ejecución real, varias transacciones pueden llevarse a cabo simultáneamente en diferentes hilos, y el algoritmo de programación garantiza que estas transacciones no tengan dependencias ni conflictos entre sí.

2. Instancias EVM de subprocesos múltiples

• Instanciar múltiples EVM: Crear múltiples instancias de EVM en un nodo, cada una capaz de ejecutarse de forma independiente y procesar transacciones.
• Asignación de transacciones: asignar transacciones pendientes a diferentes instancias de EVM según alguna estrategia (como valor hash, marca de tiempo, etc.).
• Ejecución paralela: Cada instancia de EVM ejecuta las transacciones asignadas en su propio hilo, varias instancias pueden ejecutarse simultáneamente, lo que permite un procesamiento paralelo.

3. Fragmentación a nivel de sistema

• Fragmentación de datos: dividir el estado completo de la cadena de bloques en varios fragmentos, cada uno de los cuales contiene parte de la información de estado global.
• Nodo de fragmentación: Ejecuta múltiples nodos en cada fragmento, donde cada nodo es responsable de mantener y procesar las transacciones y el estado dentro de ese fragmento.
• Comunicación entre fragmentos: A través del protocolo de comunicación entre fragmentos, se garantiza la consistencia de los datos entre diferentes fragmentos y el orden global de las transacciones. La comunicación entre fragmentos se puede lograr mediante el envío de mensajes entre fragmentos y el mecanismo de bloqueo entre fragmentos.
• Procesamiento paralelo: Cada nodo dentro de una fragmentación puede procesar las transacciones de esa fragmentación de forma independiente, y varias fragmentaciones también pueden ejecutarse en paralelo, lo que permite lograr una capacidad de procesamiento paralelo en todo el sistema.

3. Proyecto de cabecera

3.1 Monad: L1 with built-in parallel EVM

Monad es un proyecto de blockchain de capa 1 basado en EVM, que tiene como objetivo mejorar significativamente la escalabilidad y la velocidad de las transacciones de blockchain a través de sus características técnicas únicas. Monad procesa hasta 10,000 transacciones por segundo, con un tiempo de bloque de un segundo y una finalidad instantánea. Esta alta eficiencia se debe al mecanismo de consenso Monadbft único y a la compatibilidad con la Máquina Virtual de Ethereum (EVM).

Aplicación de EVM en paralelo en Monad:

1. Implementación de ejecución paralela

• Método de ejecución optimista: Comienza a ejecutar transacciones posteriores antes de que se completen las transacciones anteriores en un bloque, lo que a veces puede resultar en resultados incorrectos. Para resolver este problema, Monad realiza un seguimiento de las entradas utilizadas durante la ejecución de la transacción y las compara con las salidas de transacciones anteriores. Si se encuentra alguna diferencia, significa que la transacción debe ejecutarse nuevamente.
• Análisis estático de código: Monad utiliza un analizador de código estático para predecir las relaciones de dependencia entre transacciones durante la ejecución, evitando la ejecución paralela inválida. En el mejor de los casos, Monad puede predecir muchas relaciones de dependencia de antemano; en el peor de los casos, Monad se retrocede a un modo de ejecución simple.

2.Monadbft Mecanismo de consenso

• Comunicación eficiente: Utiliza firmas BLS emparejadas para resolver problemas de escalabilidad, permitiendo que las firmas se agreguen gradualmente en una sola firma, demostrando que se han firmado mensajes compartidos relacionados con la clave pública.
• Esquema de firma híbrida: La firma BLS se utiliza solo para tipos de mensajes agregables, como votos y expiraciones. La integridad y autenticidad de los mensajes siguen siendo proporcionadas por firmas ECDSA.

3. latencia ejecución

• Mayor tolerancia a fallos: Debido a que la ejecución solo necesita seguir el ritmo del consenso, este método es más tolerante a los cambios en el tiempo de cálculo específico.
• Retraso de la raíz de Merkle: Para garantizar la replicación del estado de la máquina, Monad incluye una raíz de Merkle con un retraso de d bloques en la propuesta de bloque. Esto asegura la consistencia de toda la red, incluso si hay nodos que realizan errores o comportamiento malicioso.

Actualmente, el EVM paralelo de Monad admite el procesamiento de 10,000 transacciones por segundo, con un tiempo de bloque de solo 1 segundo, utilizando el mecanismo de Prueba de Participación (PoS) para mejorar la seguridad y eficiencia de la red, y se espera que se lance en el tercer trimestre de 2024.

La cuenta oficial también ha acumulado 283,000 seguidores en Twitter, liderando una comunidad apasionada y activa. Especialmente la comunidad de Ethereum parece estar muy emocionada por el próximo lanzamiento de Monad, lo que colocará a Monad en una posición ventajosa para aprovechar la especulación y la adopción temprana.

En cuanto al contexto del proyecto, Monad Labs ha completado dos rondas de financiación, en febrero de 2023 y en abril de este año. La ronda de financiación de 225 millones de dólares completada el 9 de abril de este año fue liderada por Paradigm, con otros inversores que incluyen Electric Capital. La ronda de financiación inicial de 19 millones de dólares completada en 2023 fue liderada por Dragonfly Capital, con la participación de Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital, el inversor ángel Naval Ravikant, Cobie y Hasu, entre otros.

El equipo de Monad tiene una sólida formación y cuenta con miembros de los principales proyectos en el campo de la cadena de bloques, así como un sólido equipo técnico y apoyo financiero. Keone Hon, cofundador y CEO de Monad, anteriormente lideró un departamento de comercio de alta frecuencia en Jump Trading. Se graduó de MIT. Otro cofundador, James Hunsaker, es ingeniero de software senior en Jump Trading y se graduó de la Universidad de Iowa. Además, Eunice Giarta, cofundadora y COO de Monad, tiene una amplia experiencia en el campo de la tecnología financiera tradicional. Eunice ha trabajado en la sección de pagos e infraestructura con licencia de Shutterstock, y ha liderado equipos de desarrollo en Broadway Technology para construir sistemas de comercio empresarial.

3.2 Red de SEI: L1 con EVM paralelo incorporado, la versión V2 pondrá en marcha el EVM paralelo

SEI Network es una cadena de bloques de capa 1 que se centra en la infraestructura de finanzas descentralizadas (DeFi), con un enfoque principal en el desarrollo de libros de órdenes.

Al adoptar el mecanismo de EVM paralelo, SEI Network realiza emparejamientos de pedidos en paralelo, logrando así el objetivo de alta velocidad, bajos costos y funciones especializadas que admiten una variedad de aplicaciones comerciales. El tiempo medio de bloqueo de Sei es de 0.46 segundos, con más de 80 aplicaciones.

Aplicación de EVM paralela en la red SEI:

1. Transmisión de bloques inteligentes y procesamiento de bloques optimista: al proporcionar todos los valores hash de transacciones relacionadas, se acelera el tiempo de procesamiento de transacciones, se reduce la latencia y se aumenta el rendimiento.
2. Motor de coincidencia de pedidos local: A diferencia de los sistemas de creadores de mercado automatizados (AMM) comúnmente utilizados en la actualidad, SEI utiliza un libro de órdenes en cadena para hacer coincidir órdenes de compra y venta a precios específicos. Todas las aplicaciones descentralizadas (dApps) basadas en Cosmos pueden acceder al libro de órdenes y a la liquidez de SEI.
3. Subasta en lote frecuente (FBA): agrupar las transacciones en lotes y ejecutar órdenes simultáneamente en cada bloque para evitar el arbitraje y el MEV.

La red SEI ha emitido su propio token nativo SEI. En el ecosistema de Sei Network, la moneda SEI desempeña varios roles, incluyendo:

1. Tarifa de transacción: La moneda SEI se utiliza para pagar las tarifas de transacción generadas en la red de Sei. Estas tarifas sirven como incentivo para los validadores y contribuyen a la seguridad de la red.
2. stake: Users can stake SEI coins to earn rewards and enhance the overall security of the Sei network.
3. Gobernanza: Los holders de tokens SEI tienen la capacidad de participar activamente en la gobernanza de la red SEI. Esta participación incluye votar y elegir validadores para propuestas.

La oferta total de tokens de SEI es de 100 mil millones, con un 51% asignado a la comunidad de Sei. De este porcentaje, el 48% se destina a reservas del ecosistema, recompensas para los apostadores y contribuyentes, validadores y desarrolladores. El 3% restante (es decir, 3 mil millones de SEI) se reserva para el primer trimestre de Airdrop, mientras que el resto se distribuye entre inversores privados, la fundación y el equipo de Sei.

Hasta el 30 de mayo, el precio del token SEI es de $0.5049, con una capitalización de mercado de $1,476,952,630, ocupando el puesto 63 en la lista de criptomonedas. El volumen de transacciones en las últimas 24 horas es de $78,970,605, con una alta participación en el mercado.

La TVL actual de la red SEI es de 18 millones de dólares, con un financiamiento total de aproximadamente 55 millones de dólares y un FDV de 8.2 mil millones de dólares. La cuenta oficial de Twitter tiene 666,000 seguidores.

El cofundador de SEI Network, Jeff Feng, se graduó de la Universidad de California, Berkeley. Antes de unirse a Coatue Management como inversor de riesgo, trabajó durante tres años como banquero de inversión tecnológica en Goldman Sachs. Otro cofundador, Jayendra, se graduó de la Universidad de California, Los Ángeles, y fue pasante de ingeniería de software en Facebook.

3.3 Eclipse: Compromiso, introduciendo SVM en la ecología de Ethereum L2

Eclipse es una solución de capa 2 optimista basada en Ethereum impulsada por la máquina virtual Solana (SVM). Introduciendo SVM en Ethereum y combinando varias tecnologías como el asentamiento de Ethereum, la ejecución de SVM de Solana, la disponibilidad de datos de Celestia y las pruebas de conocimiento cero de RISC Zero, proporciona un entorno de ejecución en paralelo a gran escala que permite la realización simultánea de múltiples operaciones, mejorando así el rendimiento y la eficiencia de la red, y reduciendo la congestión y los costos de transacción. Con esta estructura, Eclipse tiene como objetivo mejorar la escalabilidad y la experiencia del usuario de las dApp.

Principales características de Eclipse

1. Alta capacidad de negociación:

Eclipse utiliza la tecnología SVM y de ejecución paralela para lograr una capacidad de procesamiento de transacciones extremadamente alta, admitiendo el procesamiento simultáneo de miles de transacciones.

2. Finalidad instantánea:

A través del mecanismo de consenso de la cadena de bloques, se logra la finalización instantánea y la determinación final de cada transacción dentro de cada bloque.

3. Compatibilidad con Ethereum:

Eclipse es completamente compatible con la Máquina virtual de Ethereum (EVM), lo que permite a los desarrolladores trasladar fácilmente las aplicaciones existentes de Ethereum a Eclipse.

4. Disponibilidad de datos:

Utilizando la solución de disponibilidad de datos proporcionada por Celestia, se garantiza la seguridad y verificabilidad de los datos al tiempo que se mantiene un alto rendimiento.

5. Prueba de conocimiento cero:

Utilizando la tecnología RISC Zero para lograr una prueba de fraude de conocimiento cero, mejorando la eficiencia y seguridad del sistema.

Aplicación de EVM paralelo en Eclipse

Eclipse implementa el EVM paralelo a través de la integración de la Máquina Virtual Solana (SVM), lo que mejora significativamente la velocidad y eficiencia del procesamiento de transacciones.

1. Ejecución paralela:

Principio técnico: Cuando Eclipse utiliza el tiempo de ejecución de Sealevel SVM, este permite la ejecución paralela de transacciones en estados no superpuestos en lugar de ejecutarlas en secuencia.

Implementación: Al describir explícitamente el estado que se lee o se escribe durante cada transacción, SVM puede procesar en paralelo transacciones que no involucran un estado superpuesto, lo que aumenta significativamente el rendimiento.

2. Compatibilidad con Ethereum:

Integración de Neon EVM: Para lograr la compatibilidad con EVM, Eclipse ha integrado Neon EVM. Esto permite que la mainnet de Eclipse admita el bytecode de Ethereum y JSON-RPC de Ethereum.

Mercado de tarifas locales: cada instancia de Neon EVM tiene su propio mercado de tarifas locales, las aplicaciones pueden aprovechar los beneficios de la AppChain al implementar sus propios contratos sin comprometer la experiencia del usuario, la seguridad o la liquidez.

3. Diseño modular de Rollup:

Capa de infraestructura: Eclipse tiene como objetivo ser la capa de infraestructura del ecosistema de Capa 3, logrando un alto rendimiento y escalabilidad mediante el soporte de Rollup de Capa 3 específico para dApp.

En pocas palabras, la lógica de diseño de Eclipse es que la ejecución de las transacciones se realiza en el SVM de Solana, mientras que la liquidación de las transacciones sigue siendo en Ether.

En términos de antecedentes del proyecto, Eclipse ha completado una financiación de 15 millones de dólares en septiembre de 2022, con inversores como Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto, CoinList, entre otros. Además, en marzo 11 de este año, también se completó una financiación de serie A de 50 millones de dólares, liderada conjuntamente por Placeholder y Hack VC, lo que eleva su financiación total a 65 millones de dólares.

El cofundador y CEO de Eclipse, Neel Somani, ha tenido experiencia previa en varias empresas como Airbnb, Two Sigma, Oasis Labs, etc. El director de operaciones, Vijay, fue anteriormente jefe de desarrollo de negocios en los equipos de Uniswap y dYdX.

4. Desafío

1. Contención de datos y conflictos de lectura y escritura:

En un entorno de procesamiento paralelo, la lectura y modificación simultánea de los mismos datos por diferentes hilos puede provocar una competencia por los datos y conflictos de lectura/escritura. Esta situación requiere soluciones técnicas complejas para garantizar la consistencia de los datos y la ejecución sin conflictos de las operaciones.

2. Compatibilidad técnica:**

El nuevo método de procesamiento paralelo debe ser compatible con los estándares de la Máquina Virtual de Ethereum (EVM) existentes y el código de los contratos inteligentes. Este requisito de compatibilidad implica que los desarrolladores deben aprender y utilizar nuevas herramientas y métodos para aprovechar al máximo las ventajas de la EVM paralela.

3. Adaptabilidad del ecosistema:

Los usuarios y los desarrolladores necesitan adaptarse a los nuevos patrones de interacción y características de rendimiento que trae el procesamiento paralelo, lo cual requiere que los participantes de todo el ecosistema tengan un entendimiento y capacidad de adaptación suficientes a las nuevas tecnologías.

4. Aumento de la complejidad del sistema:

La EVM paralela requiere una comunicación de red eficiente para admitir la sincronización de datos, lo que aumenta la complejidad del diseño del sistema. La gestión inteligente y la asignación de recursos de cálculo también son un desafío importante para garantizar una utilización eficiente de los recursos durante el procesamiento paralelo.

5. Seguridad:

Las vulnerabilidades de seguridad en entornos de ejecución paralela pueden amplificarse, ya que un problema de seguridad puede afectar a múltiples transacciones que se ejecutan al mismo tiempo. Por lo tanto, se requiere un proceso de auditoría y pruebas de seguridad más estricto para garantizar la seguridad del sistema.

5. Perspectivas futuras

1. Mejorar la escalabilidad y eficiencia de la cadena de bloques:

La EVM paralela mejora significativamente la capacidad de procesamiento y la velocidad de la cadena de bloques al ejecutar transacciones en múltiples procesadores al mismo tiempo, superando las limitaciones del procesamiento secuencial tradicional. Esto mejorará en gran medida la escalabilidad y eficiencia de la red de cadena de bloques.

2. Promover la popularización y el desarrollo de la tecnología de cadena de bloques:

A pesar de los desafíos técnicos, el potencial del EVM paralelo es enorme, lo que puede mejorar significativamente el rendimiento y la experiencia del usuario en blockchain. Una implementación exitosa y una adopción generalizada impulsarán la popularización y el desarrollo de la tecnología blockchain.

3. Innovación y optimización tecnológica:

El desarrollo de EVM paralelo irá acompañado de una continua innovación y optimización tecnológica, que incluye algoritmos de procesamiento paralelo más eficientes, gestión de recursos más inteligente y un entorno de ejecución más seguro. Estas innovaciones mejorarán aún más el rendimiento y la fiabilidad de EVM paralelo.

4. Soporte para aplicaciones más diversas y complejas:

El EVM paralelo puede admitir aplicaciones descentralizadas (dApps) más complejas y diversas, especialmente en escenarios que requieren transacciones de alta frecuencia y baja latencia, como las finanzas descentralizadas (DeFi), los juegos y la gestión de la cadena de suministro.

Referencia: