Analisis Mendalam tentang Parallel EVM: Apakah Ini Hanya Gimmick Baru atau Akhir dari Rantai Blok EVM?

1. Apa itu Parallel EVM?

Parallel Ethereum Virtual Machine (Parallel EVM) adalah versi upgrade dari Ethereum Virtual Machine (EVM) tradisional, yang meningkatkan kapasitas transaksi blockchain dengan memproses beberapa transaksi yang tidak saling bertentangan secara bersamaan, meningkatkan kecepatan dan efisiensi pemrosesan transaksi.

Ethereum Virtual Machine (EVM) adalah Konsensus dan Mekanisme Eksekusi jaringan Ethereum yang bertanggung jawab untuk memproses dan melaksanakan transaksi. Namun dalam EVM tradisional, transaksi dan eksekusi smart contract terjadi secara berurutan. Setiap transaksi harus diproses satu demi satu, membentuk proses linier dan teratur. Pendekatan ini, meskipun sederhana, dapat menyebabkan kemacetan, terutama ketika volume meningkat. Setiap transaksi harus menunggu giliran kami, dan waktu pemrosesan dapat meningkat, utama potensi latensi dan biaya yang lebih tinggi (dalam hal biaya gas).

EVM paralel meningkatkan throughput dan kecepatan eksekusi blockchain dengan memproses beberapa transaksi yang tidak saling bertentangan secara bersamaan. Misalnya, jika Bob ingin melakukan pertukaran, Alice ingin mencetak NFT baru, dan Eric ingin mempertaruhkan dana kepada validator, transaksi-transaksi ini dapat diproses secara bersamaan daripada secara berurutan, mengurangi waktu dan biaya pemrosesan transaksi. Kemampuan pemrosesan paralel ini memungkinkan blockchain untuk memproses lebih banyak transaksi dalam waktu yang lebih singkat, mengatasi masalah kemacetan pada sistem blockchain tradisional.

2. Bagaimana Kerja Paralel EVM?

Dalam arsitektur EVM saat ini, operasi baca-tulis paling halus adalah sload dan sstore, yang masing-masing digunakan untuk membaca dan menulis ke trie status. Oleh karena itu, memastikan thread yang berbeda tidak bertabrakan pada kedua operasi ini adalah titik masuk langsung untuk mewujudkan EVM paralel/konkurens. Faktanya, di Ethereum, ada jenis transaksi khusus yang mencakup struktur khusus yang disebut “daftar akses”, yang memungkinkan transaksi membawa daftar alamat penyimpanan yang akan dibaca dan diubah. Oleh karena itu, ini menyediakan titik awal yang bagus untuk menerapkan metode konkurens berbasis penjadwal.

Dalam hal implementasi sistem, EVM paralel/konkuren memiliki tiga bentuk umum:

1. Pengolahan konkurensi berbasis penjadwalan

• Daftar Akses: Sebelum menjalankan transaksi, daftar akses digunakan untuk menentukan alamat penyimpanan yang akan dibaca dan diubah oleh transaksi. Daftar akses berisi semua informasi status yang diperlukan oleh setiap transaksi.
• Algoritme Penjadwalan: Algoritme penjadwalan menjadwalkan transaksi untuk dieksekusi pada thread yang berbeda berdasarkan daftar akses, memastikan transaksi yang dieksekusi secara bersamaan tidak akan mengakses alamat penyimpanan yang sama, sehingga menghindari konflik.
• Eksekusi Paralel: Dalam eksekusi nyata, beberapa transaksi dapat dilakukan secara bersamaan di thread yang berbeda, algoritme penjadwalan memastikan bahwa transaksi-transaksi tersebut tidak saling dependen atau bertentangan.

2. contoh EVM multi-thread

• Memulai beberapa EVM: Membuat beberapa instansi EVM pada sebuah node, setiap instansi dapat berjalan secara independen dan memproses transaksi.
• Distribusi Transaksi: Mendistribusikan transaksi yang belum diolah ke berbagai instance EVM sesuai dengan suatu strategi tertentu (misalnya nilai hash, Timestamp, dll).
• Eksekusi Paralel: Setiap instance EVM menjalankan transaksi yang diberikan kepadanya dalam threadnya sendiri, beberapa instance dapat berjalan secara bersamaan untuk mencapai pemrosesan paralel.

3. Sharding Tingkat Sistem

• Data Sharding: Membagi status blockchain secara keseluruhan menjadi beberapa shard, setiap shard mengandung informasi status global yang sebagian.
• Node Sharding: Menjalankan beberapa node di setiap shard, setiap node bertanggung jawab untuk memelihara dan memproses transaksi dan status di dalam shard tersebut.
• Komunikasi lintas Sharding: Melalui protokol komunikasi lintas Sharding, memastikan konsistensi data dan urutan transaksi global di antara berbagai Sharding. Komunikasi lintas Sharding dapat diimplementasikan melalui pengiriman pesan lintas Sharding dan mekanisme penguncian lintas Sharding.
• Pemrosesan Paralel: Setiap node dalam setiap shard dapat memproses transaksi dalam shard tersebut secara independen, dan beberapa shard juga dapat berjalan secara paralel, sehingga mencapai kemampuan pemrosesan paralel sistem secara keseluruhan.

3. Proyek Header

3.1 Monad ：自带並行 EVM 的 L1

Monad adalah proyek blockchain tingkat 1 berbasis EVM yang bertujuan untuk meningkatkan skalabilitas dan kecepatan transaksi blockchain melalui fitur teknologi uniknya. Monad dapat memproses hingga 10000 transaksi per detik, dengan waktu blok satu detik dan determinasi akhir instan. Kinerja yang efisien seperti ini didukung oleh mekanisme konsensus Monadbft yang unik dan kompatibilitas dengan Ethereum Virtual Machine (EVM).

Aplikasi EVM Paralel di Monad:

1. Implementasi Eksekusi Paralel

• Metode Eksekusi Optimis: Mulai menjalankan transaksi berikutnya sebelum transaksi sebelumnya dalam blok selesai, ini kadang-kadang mengakibatkan hasil eksekusi yang tidak benar. Untuk mengatasi masalah ini, Monad melacak input yang digunakan dalam eksekusi transaksi dan membandingkannya dengan output transaksi sebelumnya. Jika ada perbedaan, itu berarti transaksi perlu dijalankan kembali.
• Analisis Kode Statis: Monad menggunakan analisis kode statis untuk memprediksi hubungan ketergantungan antara transaksi selama proses eksekusi, menghindari eksekusi paralel yang tidak valid. Dalam kasus terbaik, Monad dapat memprediksi banyak ketergantungan sebelumnya; dalam kasus terburuk, Monad akan mundur ke mode eksekusi sederhana.

2. Mekanisme Konsensus Monadbft

• Komunikasi Efisien: Menggunakan tanda tangan BLS yang dipasangkan untuk mengatasi masalah skalabilitas, memungkinkan tanda tangan untuk secara bertahap digabung menjadi satu tanda tangan, membuktikan pesan yang ditandatangani terkait dengan kunci publik yang terkait.
• Skema Tanda Tangan Gabungan: Tanda tangan BLS hanya digunakan untuk jenis pesan yang dapat diagregasi (seperti pemungutan suara dan waktu habis), integritas dan keaslian pesan masih disediakan oleh tanda tangan ECDSA.

3. Eksekusi latensi

• Toleransi Kesalahan yang Lebih Besar: Karena eksekusi hanya perlu sejalan dengan kecepatan konsensus, metode ini lebih toleran terhadap perubahan waktu komputasi tertentu.
• Merkle Root Latensi: Untuk memastikan replikasi status mesin, Monad termasuk sebuah Merkle Root dengan keterlambatan d blok dalam proposal blok. Ini memastikan konsistensi seluruh jaringan, bahkan jika terdapat kesalahan atau perilaku jahat pada node.

Saat ini, EVM paralel Monad mendukung pemrosesan 10.000 transaksi per detik, dengan waktu blok hanya 1 detik, menggunakan mekanisme PoS untuk meningkatkan keamanan dan efisiensi jaringan, diperkirakan akan diluncurkan pada kuartal ketiga tahun 2024.

Akun resmi juga telah mengumpulkan 283.000 pengikut di Twitter, memimpin komunitas yang antusias dan aktif. Terutama komunitas Ethereum tampaknya sangat bersemangat dengan Monad yang akan segera diluncurkan, ini akan menjadikan Monad berada dalam posisi yang menguntungkan untuk menangkap hype dan adopsi awal.

Dalam hal latar belakang proyek, Monad Labs telah menyelesaikan dua putaran pendanaan, masing-masing pada bulan Februari 2023 dan April tahun ini. Pada 9 April tahun ini, pendanaan sebesar 225 juta dolar AS diselesaikan dengan Paradigm sebagai pemimpin investasi, investor lain termasuk Electric Capital. Pendanaan putaran benih sebesar 19 juta dolar AS diselesaikan pada tahun 2023 dengan Dragonfly Capital sebagai pemimpin investasi, Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital, angel investor Naval Ravikant, Cobie, dan Hasu sebagai investor.

Tim Monad memiliki latar belakang yang kuat, dengan anggota yang berasal dari proyek blockchain terkemuka dan didukung oleh tim teknologi yang kuat dan dukungan dana. Keone Hon, salah satu pendiri dan CEO Monad, sebelumnya memimpin departemen perdagangan berfrekuensi tinggi di Jump Trading. Ia lulus dari Universitas Teknologi Massachusetts. James Hunsaker, pendiri lainnya, juga merupakan insinyur perangkat lunak senior di Jump Trading dan lulus dari Universitas Iowa. Selain itu, Eunice Giarta adalah salah satu pendiri dan COO Monad, dengan pengalaman yang kaya di bidang teknologi keuangan tradisional. Eunice sebelumnya bekerja di bagian pembayaran dan lisensi infrastruktur di Shutterstock, serta memimpin tim pengembangan di Broadway Technology untuk membangun sistem perdagangan perusahaan.

3.2 Jaringan SEI: L1 dengan EVM Paralel Bawaan, versi V2 akan segera memiliki EVM Paralel

SEI Network adalah blockchain layer 1 yang berfokus pada infrastruktur keuangan desentralisasi (DeFi), terutama dalam pengembangan buku pesanan.

Dengan mengadopsi mekanisme EVM paralel, SEI Network melakukan pencocokan pesanan secara paralel, mencapai tujuan kecepatan tinggi, biaya rendah, dan dukungan untuk berbagai aplikasi transaksi yang khusus. Waktu rata-rata blok Sei adalah 0,46 detik dengan lebih dari 80 aplikasi.

Penerapan EVM Paralel di Jaringan SEI:

1. Penyebaran Blok Cerdas dan Pengolahan Blok Optimis: Dengan menyediakan semua nilai hash transaksi terkait, waktu pemrosesan transaksi dipercepat, dan keterlambatan serta peningkatan throughput dikurangi.
2. Mesin Pencocokan Pesanan Lokal: Berbeda dengan sistem Automated Market Maker (AMM) yang umum digunakan saat ini, SEI menggunakan buku pesanan on-chain untuk mencocokkan pesanan jual-beli dengan harga tertentu. Semua aplikasi Desentralisasi (dApps) berbasis Cosmos dapat mengakses buku pesanan dan likuiditas SEI.
3. Lelang Massal Frekuensi Tinggi (FBA): Menggabungkan transaksi ke dalam kelompok-kelompok dan menjalankan pesanan secara bersamaan di setiap blok untuk mencegah frontrunning dan MEV.

Jaringan SEI saat ini telah menerbitkan koin koin aslinya, SEI. Dalam ekosistem Jaringan SEI, koin SEI memiliki berbagai peran, termasuk:

1. Biaya Transaksi: Mata uang SEI digunakan untuk membayar biaya transaksi yang dihasilkan oleh jaringan Sei. Biaya ini berfungsi sebagai insentif bagi validator dan membantu keamanan jaringan.
2. Stake: Pengguna dapat melakukan staking koin SEI untuk mendapatkan imbalan dan meningkatkan keamanan jaringan Sei secara keseluruhan.
3. Governance: Pemegang token SEI memiliki kemampuan untuk aktif terlibat dalam tata kelola jaringan Sei. Keterlibatan ini termasuk memberikan suara pada proposal dan memilih validator.

Total pasokan token SEI adalah 10 miliar, di mana 51% dialokasikan untuk komunitas Sei. 48% dari total dialokasikan sebagai cadangan ekosistem, sebagai hadiah untuk penggemar dan kontributor, validator, dan pengembang. Sisa 3% (yaitu 300 juta SEI) ditujukan untuk airdrop musim pertama, sementara sisanya dialokasikan untuk investor private placement, yayasan, dan tim Sei.

Per 30 Mei, harga Token SEI adalah $0,5049, dengan kapitalisasi pasar sebesar $1.476.952.630, menempati peringkat 63 dalam daftar mata uang kripto. Volume perdagangan 24 jam sebesar $78.970.605, dengan tingkat partisipasi pasar yang tinggi.

TVL SEI Network saat ini adalah $18 juta, mengumpulkan pendanaan sekitar $55 juta, FDV adalah $8.2 miliar, dan akun Twitter resmi memiliki 666 ribu pengikut.

Co-founder SEI Network, Jeff Feng, lulus dari University of California, Berkeley. Sebelum bergabung dengan Coatue Management sebagai investor risiko, ia bekerja sebagai banker investasi teknologi di Goldman Sachs selama tiga tahun. Co-founder lainnya, Jayendra, lulus dari University of California, Los Angeles, dan pernah menjadi magang insinyur perangkat lunak di Facebook.

3.3 Eclipse: Pendekatan Kompromi, Menggunakan SVM dalam Ekosistem L2 Ethereum

Eclipse adalah solusi generasi berikutnya untuk Layer 2 berbasis Ethereum yang didukung oleh Solana Virtual Machine (SVM). Memperkenalkan SVM ke Ethereum, menggabungkan penyelesaian Ethereum, eksekusi SVM Solana, ketersediaan data Celestia, dan Zero-Knowledge Proof RISC Zero, serta teknologi lainnya, untuk menyediakan lingkungan eksekusi paralel dalam skala besar yang memungkinkan beberapa operasi berjalan secara bersamaan, meningkatkan throughput dan efisiensi jaringan, serta mengurangi kemacetan dan biaya transaksi. Dengan struktur ini, Eclipse bertujuan untuk meningkatkan skalabilitas dan pengalaman pengguna dApp.

Fitur Utama Eclipse

1. Tingkat Transaksi Tinggi:

Eclipse menggunakan teknologi SVM dan eksekusi paralel untuk mencapai kemampuan pemrosesan transaksi yang sangat tinggi, mendukung pemrosesan ribuan transaksi secara bersamaan.

2. Finalitas instan:

Melalui mekanisme konsensus jalur perakitan, mencapai penyelesaian transaksi dalam setiap blok secara instan dan finalitas.

3. Kompatibilitas Ethereum:

Eclipse sepenuhnya kompatibel dengan Ethereum Virtual Machine (EVM), memungkinkan pengembang untuk dengan mudah memindahkan aplikasi Ethereum yang ada ke Eclipse.

4. Ketersediaan Data:

Dengan menggunakan solusi ketersediaan data yang disediakan oleh Celestia, memastikan throughput tinggi sambil menjaga keamanan dan verifikasi data.

5. Zero-Knowledge Proof:

Menggunakan teknologi RISC Zero untuk mencapai bukti penipuan tanpa pengetahuan, meningkatkan efisiensi dan keamanan sistem.

Aplikasi EVM Paralel di Eclipse

Eclipse mengintegrasikan Mesin Virtual Solana (SVM) untuk mengimplementasikan EVM paralel, teknologi ini secara signifikan meningkatkan kecepatan dan efisiensi pemrosesan transaksi.

1. Eksekusi Paralel:

Prinsip Teknis: Ketika Eclipse menggunakan SVM Sealevel, runtime ini memungkinkan transaksi dengan status yang tidak tumpang tindih untuk dieksekusi secara paralel, bukan secara berurutan.

Cara Implementasi: Dengan menjelaskan secara jelas setiap status yang akan dibaca atau ditulis selama pelaksanaan setiap transaksi, SVM dapat memproses transaksi yang tidak melibatkan status yang tumpang tindih secara paralel, sehingga meningkatkan throughput secara signifikan.

2. Kompatibilitas Ethereum:

Integrasi Neon EVM: Untuk mencapai kompatibilitas EVM, Eclipse telah mengintegrasikan Neon EVM. Hal ini membuat jaringan utama Eclipse dapat mendukung bytecode Ethereum dan Ethereum JSON-RPC.

Pasar Biaya Lokal: Setiap instansi Neon EVM memiliki pasar biaya lokalnya sendiri, di mana aplikasi dapat memanfaatkan semua keuntungan AppChain dengan mendeploy kontrak mereka sendiri tanpa mengganggu pengalaman pengguna, keamanan, atau likuiditas.

3. Desain Rollup Modular:

Tingkat Infrastruktur: Eclipse bertujuan menjadi lapisan infrastruktur dari ekosistem Layer 3, mencapai kinerja tinggi dan skalabilitas melalui dukungan Rollup Layer 3 khusus dApp.

Secara sederhana, logika desain Eclipse adalah bahwa eksekusi transaksi terjadi di SVM Solana, sedangkan penyelesaian transaksi tetap dilakukan di Ethereum.

Dalam hal latar belakang proyek, Eclipse menyelesaikan pendanaan sebesar 15 juta dolar pada bulan September 2022, dengan investor seperti Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto, CoinList, dll. Selain itu, pada tanggal 11 Maret tahun ini, mereka juga menyelesaikan pendanaan putaran A sebesar 50 juta dolar, dipimpin bersama oleh Placeholder dan Hack VC, sehingga total pendanaan mereka mencapai 65 juta dolar.

Co-founder & CEO Neel Somani, sebelumnya memiliki pengalaman di beberapa perusahaan seperti Airbnb, Two Sigma, Oasis Labs, dll. Vijay, Chief Business Officer, sebelumnya merupakan mantan Business Development Manager tim Uniswap dan dYdX.

4. Tantangan

1. Persaingan Data dan Konflik Baca-Tulis:

Dalam lingkungan pemrosesan paralel, thread yang berbeda membaca dan mengubah data yang sama secara bersamaan dapat menyebabkan persaingan data dan konflik baca-tulis. Situasi ini memerlukan solusi teknis yang kompleks untuk memastikan konsistensi data dan eksekusi operasi tanpa konflik.

2. Kompatibilitas Teknis:

Metode pemrosesan paralel baru perlu kompatibel dengan standar Ethereum Virtual Machine (EVM) dan kode smart contract yang ada. Persyaratan kompatibilitas ini mengharuskan pengembang untuk belajar dan menggunakan alat dan metode baru untuk memanfaatkan keunggulan EVM paralel secara maksimal.

3. Kesiapan Ekosistem:

Pengguna dan pengembang perlu menyesuaikan diri dengan pola interaksi baru dan fitur kinerja yang dibawa oleh pemrosesan paralel, ini memerlukan pemahaman dan kemampuan adaptasi yang memadai dari semua peserta ekosistem terhadap teknologi baru.

4. Peningkatan kompleksitas sistem:

EVM paralel memerlukan komunikasi jaringan yang efisien untuk mendukung sinkronisasi data, yang meningkatkan kompleksitas desain sistem. Manajemen dan alokasi sumber daya komputasi cerdas juga merupakan tantangan penting, untuk memastikan pemanfaatan sumber daya yang efisien saat pemrosesan paralel.

5. Keamanan:

Kerentanan keamanan di lingkungan eksekusi paralel mungkin diperbesar karena satu masalah keamanan dapat memengaruhi banyak transaksi yang dieksekusi secara bersamaan. Oleh karena itu, diperlukan proses audit keamanan dan pengujian yang lebih ketat untuk memastikan keamanan sistem.

5. Prospek Masa Depan

1. Meningkatkan skalabilitas dan efisiensi blockchain:

EVM Paralel meningkatkan throughput dan kecepatan pemrosesan blockchain secara signifikan dengan menjalankan transaksi secara bersamaan di beberapa prosesor, melampaui batasan pemrosesan berurutan tradisional. Ini akan sangat meningkatkan skalabilitas dan efisiensi jaringan blockchain.

2. Mendorong penyebaran dan perkembangan teknologi blockchain:

Meskipun menghadapi tantangan teknis, potensi paralel EVM sangat besar, mampu secara signifikan meningkatkan kinerja dan pengalaman pengguna blockchain. Implementasi yang berhasil dan adopsi yang luas akan mendorong penyebaran dan perkembangan teknologi blockchain.

3. Inovasi dan Optimalisasi Teknologi:

Pengembangan EVM paralel akan menyertai inovasi dan optimalisasi teknologi yang berkelanjutan, termasuk algoritma pemrosesan paralel yang lebih efisien, manajemen sumber daya yang lebih cerdas, dan lingkungan eksekusi yang lebih aman. Inovasi-inovasi ini akan lebih meningkatkan kinerja dan keandalan EVM paralel.

4. Mendukung aplikasi yang lebih beragam dan kompleks:

EVM Paralel dapat mendukung aplikasi terdesentralisasi (dApps) yang lebih kompleks dan beragam, terutama dalam situasi yang membutuhkan transaksi frekuensi tinggi dan latensi rendah, seperti Keuangan Desentralisasi (DeFi), permainan, dan manajemen rantai pasokan.

Referensi: