パラレルEVMの包括的な解釈

1. パラレルEVMとは何ですか？Parallel Ethereum Virtual Machine (Parallel EVM)は、複数の競合しないトランザクションを同時に処理することによって、ブロックチェーン取引のスループットを向上させ、トランザクション処理速度と効率を高める従来のEthereum Virtual Machine (EVM)のアップグレード版です。

イーサリアム仮想マシン(EVM)は、イーサリアムネットワークのコンセンサスおよび実行メカニズムであり、トランザクションの処理と実行を担当します。従来のEVMでは、トランザクションとスマートコントラクトは順番に実行されます。各トランザクションは 1 つずつ処理し、線形順序プロセスを形成する必要があります。この方法は簡単ですが、特にトランザクション量が増加すると、ボトルネックになる可能性があります。各トランザクションは順番を待たなければならないため、処理時間が長くなり、遅延やコスト(ガス代)が高くなる可能性があります。並列EVMは、競合しない複数のトランザクションを同時に処理することで、ブロックチェーンのスループットと実行速度を大幅に向上させます。例えば、ボブがスワップしたい、アリスが新しいNFTをミントしたい、エリックがバリデーターに資金を賭けたい場合、これらのトランザクションを順次ではなく同時に処理できるため、トランザクション処理の時間とコストを削減できます。この並列処理機能により、ブロックチェーンはより短い時間でより多くのトランザクションを処理できるようになり、従来のブロックチェーンシステムの輻輳の問題を解決できます。

2. 並列EVMはどのように機能しますか？

現在のEVMアーキテクチャでは、最も詳細な読み取りおよび書き込み操作はsloadそしてsstoreそれぞれ状態trieを読み書きするために使用されます。したがって、これら2つの操作に対して異なるスレッドが競合しないようにすることは、並行/並行EVMを実装するための直接の入り口です。実際には、Ethereumでは、「アクセスリスト」と呼ばれる特別な構造を含む特別なタイプのトランザクションがあります。これにより、トランザクションが読み取りおよび変更するストレージアドレスを持つことができます。これは、スケジューラベースの並行アプローチを実装するための良い出発点を提供します。システムの実装に関しては、一般的な形式の並行/並行EVMは3つあります。

• スケジューラーベースの並列処理 - アクセスリスト：トランザクションを実行する前に、アクセスリストを介して読み込みおよび変更されるストレージアドレスを事前に決定します。アクセスリストには、各トランザクションに必要なすべての状態情報が含まれています。- スケジューリングアルゴリズム：スケジューリングアルゴリズムは、アクセスリストに基づいて異なるスレッド上のトランザクションを整理し、同時に実行されるトランザクションが同じストレージアドレスにアクセスしないようにし、それによって衝突を避けます。- 並行実行：実際の実行中に、複数のトランザクションが異なるスレッド上で同時に実行され、スケジューリングアルゴリズムによって、これらのトランザクションには相互依存関係や競合がないことが保証されます。- マルチスレッドEVMインスタンス - 複数のEVMをインスタンス化する：ノード上で複数のEVMインスタンスを作成し、それぞれが独立して実行され、トランザクションを処理することができます。- Allocate Transactions: いくつかの戦略（ハッシュ値、タイムスタンプなど）に基づいて、異なるEVMインスタンスに処理するためのトランザクションを分配します。- 並行実行：各EVMインスタンスは、それに割り当てられたトランザクションを独自のスレッドで実行し、複数のインスタンスが同時に実行されることで並行処理が実現されます。- システムレベルのシャーディング - データシャーディング：ブロックチェーンの全体的な状態を複数のシャードに分割し、各シャードにはグローバルな状態情報の一部が含まれています。- シャードノード：各シャードに複数のノードを実行し、各ノードがそのシャード内でトランザクションと状態の維持および処理を担当します。- クロスシャード通信：クロスシャード通信プロトコルを介して、異なるシャード間でデータの整合性とグローバルトランザクションの順序を確保します。クロスシャード通信は、クロスシャードメッセージパッシングとクロスシャードロックメカニズムを使用して実装することができます。- Parallel Processing: 各シャード内のノードはそのシャード内でトランザクションを独立して処理でき、複数のシャードが並行して実行できるため、全体システムの並列処理能力を実現できます。## 3. 主導プロジェクト3.1 Monad: 組み込み並列EVMを持つLayer 1

MonadはEVMをベースにしたLayer 1のブロックチェーンプロジェクトであり、独自の技術的特徴を通じてブロックチェーンのスケーラビリティとトランザクション速度を著しく向上させることを目指しています。Monadは1秒あたり最大10,000トランザクションを処理し、瞬時の確定を持つ1秒のブロック時間を持っています。この高いパフォーマンスは、ユニークなMonadbftコンセンサスメカニズムとEthereum Virtual Machine（EVM）との互換性によるものです。Monadでの並列EVMの適用には次のようなものが含まれます:

1.並列実行の実装

• 楽観的実行方法: この方法では、ブロック内の前のトランザクションが完了する前に後続のトランザクションが開始されるため、誤った実行結果につながることがあります。この問題に対処するために、モナドはトランザクションの実行中に使用された入力を追跡し、それらを以前のトランザクションの出力と比較します。不一致が見つかった場合は、トランザクションを再実行する必要があります。- 静的コード解析：Monadは静的コード解析ツールを使用して、実行中のトランザクション間の依存関係を予測し、効果のない並列実行を回避します。最良の場合、Monadは多くの依存関係を事前に予測できます。最悪の場合、Monadは単純な実行モードに戻ります。- Monadbft コンセンサスメカニズム- 効率的なコミュニケーション：ペアのBLS署名の使用により、署名を進行的に1つの署名に集約することで、メッセージが共有公開鍵によって署名されたことを証明することで、スケーラビリティの問題に対処します。- ハイブリッド署名スキーム:BLS署名は集約可能なメッセージタイプ(投票やタイムアウトなど)にのみ使用されますが、メッセージの整合性と信頼性はECDSA署名によって提供されます。- 遅延実行- より大きな障害耐性：実行は合意の速度に追いつく必要があるだけなので、この方法は特定の計算時間の変動に対してより許容力があります。- Merkle Root Delay: 状態機械複製を確保するために、Monadにはブロック提案でdブロックに遅延されたMerkleルートが含まれています。これにより、ノードの実行エラーや悪意のある行動が存在しても、ネットワークの一貫性が確保されます。現在、Monadの並列EVMは、ブロック時間がわずか1秒で、秒間10,000トランザクションの処理をサポートし、ネットワークのセキュリティとエネルギー効率を向上させるPoSメカニズムを使用しています。メインネットは2024年第3四半期に開始する予定です。Monadの公式Twitterアカウントは283,000人のフォロワーを獲得し、熱心で活発なコミュニティをリードしています。特に、EthereumコミュニティはMonadの今後のローンチに非常に興奮しており、Monadが早期のハイプと採用を獲得する位置にあります。プロジェクトの背景に関して、Monad Labsは2023年2月と今年4月に2回の資金調達を完了しました。2023年4月9日には、Paradigmをリードとし、Electric Capitalを含む他の投資家が参加した2億2500万ドルのラウンドを完了しました。2023年には、Dragonfly Capitalをリードとし、Placeholder Capital、Lemniscap、Shima Capital、Finality Capital、天使投資家Naval Ravikant、Cobie、Hasuが参加した1,900万ドルのシードラウンドを完了しました。

Monadのチームは、トップのブロックチェーンプロジェクト出身のメンバーがおり、堅牢な技術的専門知識と財務的バックグラウンドを持っています。Monadの共同設立者でCEOのKeone Hon氏は、Jump Tradingの高頻度取引部門を率いた経験を持ち、MITを卒業しています。もう一人の共同設立者であるJames Hunsaker氏は、Jump Tradingのシニアソフトウェアエンジニアであり、アイオワ大学を卒業しています。さらに、Eunice Giarta氏はMonadの共同設立者兼COOであり、伝統的なFinTechに豊富な経験を持っています。Euniceは以前、Shutterstockの支払いおよびインフラライセンス部門の開発チームを率い、Broadway Technologyで企業向け取引システムを構築しました。

3.2 SEIネットワーク：内蔵並列EVMを備えたL1、V2バージョンには並列EVMが導入されます

SEI Networkは、分散型金融（DeFi）インフラストラクチャに焦点を当てたLayer 1ブロックチェーンであり、主にオーダーブックの開発を重点的に行っています。並列EVMメカニズムを採用することで、SEI Networkはオーダーマッチングを並列で実行し、高速かつ低手数料、さまざまな取引アプリケーションをサポートするための専門機能を実現しています。SEIの平均ブロック時間は0.46秒で、80以上のアプリケーションが利用可能です。

SEIネットワークでの並列EVMの適用：

• インテリジェントブロック伝播とオプティミスティックブロック処理：関連するすべてのトランザクションハッシュを提供することで、トランザクション処理時間を加速し、レイテンシを低減し、スループットを増加させます。- Native Order Matching Engine: 一般的に使用されている自動マーケットメーカー（AMM）システムとは異なり、SEIはオンチェーンのオーダーブックを使用して特定の価格での買い注文と売り注文をマッチングします。すべてのCosmosベースの分散型アプリケーション（dApps）はSEIのオーダーブックと流動性にアクセスすることができます。- Frequent Batch Auctions (FBA): トランザクションをバッチにまとめ、各ブロック内で同時に注文を実行してフロントランニングやMEVを防止します。 SEIネットワークはすでにそのネイティブトークンであるSEIを発行しています。SEIネットワークのエコシステムでは、SEIトークンがさまざまな役割を果たしています。- 取引手数料：SEIトークンは、SEIネットワーク上での取引手数料の支払いに使用されます。これらの手数料は、バリデーターに対するインセンティブとネットワークのセキュリティ確保に役立ちます。- ステーキング：ユーザーはSEIトークンをステーキングして報酬を得たり、SEIネットワーク全体のセキュリティを向上させたりすることができます。- ガバナンス：SEIトークン保有者は、SEIネットワークのガバナンスに積極的に参加することができます。この参加には、提案への投票やバリデータの選出が含まれます。

SEIの総トークン供給量は100億で、そのうち51%がSEIコミュニティに割り当てられています。そのうち48%はエコシステムの準備金、ステーカーや貢献者、バリデーター、開発者に報酬を提供するために予約されており、残りの3%（3億SEI）は初のエアドロップのシーズンに指定されており、残りの部分はプライベート投資家、財団、SEIチームに割り当てられています。

5月30日現在、SEIトークンの価格は0.5049ドルで、時価総額は1,476,952,630ドルで、暗号通貨リーダーボードで63位にランクされています。24時間の取引量は78,970,605ドルで、市場参加率が高いことを示しています。SEI Networkの現在のTVL(Total Value Locked)は1,800万で、総額は約5,500万ドルの資金を調達し、FDV(完全希薄化評価額)は82億ドルです。公式ツイッターのフォロワー数は66万6000人。SEI Networkの共同設立者であるJeff Feng氏は、カリフォルニア大学バークレー校を卒業しました。Coatue Managementのベンチャーキャピタルに入社する前は、ゴールドマン・サックスでテクノロジー投資銀行家として3年間働いていました。もう一人の共同創業者であるJayendraは、カリフォルニア大学ロサンゼルス校を卒業し、Facebookでソフトウェアエンジニアリングのインターンをしていました。

3.3 Eclipse：中間地点、SVMをL2としてEthereumエコシステムに導入

Eclipseは、イーサリアムに基づく次世代の楽観的なレイヤー2のソリューションで、Solana Virtual Machine（SVM）によって駆動されています。SVMをイーサリアムに統合することで、イーサリアムの決済、Solanaの仮想マシンの実行、Celestiaのデータ可用性、RISC Zeroのゼロ知識証明を組み合わせ、複数の操作を同時に行うことができる高度な並列実行環境を作成します。これにより、ネットワークのスループットと効率が向上し、同時に混雑と取引コストが削減されます。この構造により、EclipseはdAppsのスケーラビリティとユーザーエクスペリエンスを向上させることを目指しています。

Eclipseの主な特徴:

• 高い取引スループット：Eclipseは、SVMと並列実行技術を活用して非常に高いトランザクション処理能力を実現し、数千件のトランザクションの同時処理をサポートします。

• インスタントファイナリティ：パイプライン化されたコンセンサスメカニズムを通じて、各ブロック内の取引の即時完了と最終性を実現します。

• Ethereumの互換性：EclipseはEthereum Virtual Machine（EVM）と完全に互換性があり、開発者は既存のEthereumアプリケーションを簡単にEclipseに移行できます。

• データの可用性：Celestiaのデータ可用性ソリューションを利用することで、データセキュリティと検証性を維持しながら高いスループットが確保されます。

• ゼロ知識証明：ゼロ知識詐欺証明を実装するためにRISC Zeroテクノロジーを採用し、システムの効率とセキュリティを向上させる。

Eclipse で並列 EVM の適用

EclipseはSolana仮想マシン（SVM）を統合し、並列EVMを実現して、トランザクション処理の速度と効率を大幅に向上させています。

• 並列実行：- 技術原理：EclipseはSVMのシーレベルランタイムを使用し、重複しない状態のトランザクションを直列ではなく並列で実行できるようにします。- 実装：SVMは、実行中に各トランザクションが読み取るまたは書き込むすべての状態を明示的に記述することにより、重複する状態を含まないトランザクションを並行して処理することができ、スループットを大幅に向上させます。- Ethereum Compatibility：- Neon EVM 統合：EVM 互換性を実現するために、Eclipse は Neon EVM を統合します。これにより、Eclipse メインネットは Ethereum バイトコードと Ethereum JSON-RPC をサポートできます。- ローカル手数料マーケット：各Neon EVMインスタンスには独自のローカル手数料マーケットがあり、アプリケーションは契約を展開し、ユーザーエクスペリエンス、セキュリティ、流動性を損なうことなくアプリケーションチェーンのすべての利点を享受することができます。- モジュラーロールアップデザイン：- インフラストラクチャレイヤ：Eclipseは、Layer 3エコシステムのインフラストラクチャレイヤを目指し、dApp固有のLayer 3ロールアップをサポートすることで高性能およびスケーラビリティを実現します。- 設計ロジック：要するに、トランザクションの実行はSolanaのSVMで行われ、トランザクションの決済はEthereum上で行われます。プロジェクトの背景に関して、2022年9月、EclipseはPolychain、Polygon Ventures、Tribe Capital、Infinity Ventures Crypto、CoinListを含む投資家と1500万ドルの資金調達ラウンドを完了しました。さらに、今年3月11日には、PlaceholderとHack VCを主導とする5,000万ドルのシリーズA資金調達ラウンドを完了し、合計資金調達額は6,500万ドルになりました。Eclipseの共同創設者兼CEOであるNeel Somaniは、Airbnb、Two Sigma、Oasis Labsなどの企業での経験を持っており、最高ビジネス責任者であるVijayは以前UniswapやdYdXチームのビジネス開発責任者を務めていました。

4. チャレンジ- データ競争と読み書き競合：並列処理環境では、同時に同じデータを読み込んで変更する異なるスレッドが競合し、読み書き競合が発生する可能性があります。この状況では、データの整合性と競合のない操作を保証するために複雑な技術的な解決策が必要です。

• 技術的な互換性：新しい並列処理方法は、既存のEthereum Virtual Machine（EVM）の標準とスマートコントラクトのコードと互換性が必要です。この互換性には、開発者が新しいツールと方法を学び、使用することで、並列EVMの利点を最大限に活用する必要があります。

• エコシステムの適応性:ユーザーと開発者は、並列処理によってもたらされる新しいインタラクションモードとパフォーマンス特性に適応する必要があり、エコシステム全体の参加者は、新しいテクノロジーを十分に理解し、適応する必要があります。

• システムの複雑化の増加：並列EVMは、データ同期をサポートするために効率的なネットワーク通信が必要であり、システム設計の複雑さを増加させます。また、並列処理中の効率的なリソース利用を確保するために、計算リソースのインテリジェントな管理と割り当ても重要な課題です。

• セキュリティ：並行実行環境のセキュリティの脆弱性は拡大する可能性があります。1つのセキュリティ問題が複数の同時に実行されるトランザクションに影響を与えることができるため、より厳格なセキュリティの監査とテストプロセスが必要です。システムのセキュリティを確保するためには、より厳格なセキュリティの監査とテストプロセスが必要です。

5. Future Prospects- ブロックチェーンのスケーラビリティと効率を向上させる：Parallel EVMは、複数のプロセッサで同時にトランザクションを実行することにより、ブロックチェーンのスループットと処理速度を大幅に向上させます。これにより、従来の順次処理の制限を破り、ブロックチェーンネットワークのスケーラビリティと効率を大幅に改善します。

• ブロックチェーン技術の普及と開発の促進：技術的な課題にもかかわらず、パラレルEVMはブロックチェーンのパフォーマンスとユーザーエクスペリエンスを大幅に向上させる可能性があります。成功した実装と普及は、ブロックチェーン技術の拡大と発展を促進します。

• 技術革新と最適化：並列EVMの開発は、より効率的な並列処理アルゴリズム、よりスマートなリソース管理、より安全な実行環境など、連続的な技術革新と最適化によって伴われます。これらの革新により、並列EVMのパフォーマンスと信頼性がさらに向上します。

• より多様で複雑なアプリケーションのサポート：Parallel EVMは、特に高頻度トランザクションと低レイテンシが必要なシナリオ（分散型金融（DeFi）、ゲーム、サプライチェーン管理など）で、より複雑で多様な分散型アプリケーション（dApps）をサポートすることができます。

参考:https://www.coinlive.com/news/comprehensive-interpretation-of-parallel-evm-project-overview-and-future-prospectshttps://medium.com/alibertaysolak/what-is-parallel-evm-70451db5f327

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