Повний розбір паралельного EVM: новий фокус або кінець гри для ланцюжка EVM?

1. Що таке Parallel EVM?

Паралельна Ethereum віртуальна машина (Parallel EVM) - це оновлена версія традиційної Ethereum віртуальної машини (EVM), яка за допомогою одночасної обробки декількох неконфліктних транзакцій підвищує пропускну здатність блокчейну, покращує швидкість та ефективність обробки транзакцій.

Віртуальна машина Ethereum (EVM) – це механізм Консенсус та виконання мережі Ethereum, яка відповідає за обробку та виконання транзакцій. Але в традиційному EVM транзакції і виконання смартконтракти відбуваються послідовно. Кожна транзакція повинна оброблятися одна за одною, утворюючи лінійний і впорядкований процес. Цей підхід, хоч і простий, може призвести до вузьких місць, особливо зі збільшенням об’єм. Кожна транзакція повинна чекати нашої черги, і час обробки може збільшитися, провідний до потенційної затримка та вищих витрат (з точки зору комісій за газ).

Паралельний EVM, обробляючи одночасно кілька конфліктуючих транзакцій, значно підвищує пропускну здатність та швидкість виконання блокчейну. Наприклад, якщо Боб хоче здійснити обмін, Аліса хоче відлити новий NFT, Ерік хоче застейкати кошти валідаторам, ці транзакції можуть бути оброблені одночасно, а не послідовно, що зменшує час та витрати на обробку транзакцій. Ця здатність до паралельної обробки дозволяє блокчейну обробляти більше транзакцій за менший час, вирішуючи проблему заторів у традиційних системах блокчейну.

2. Як працює паралельна EVM?

У поточній архітектурі EVM найдрібнішими операціями зчитування і запису є sload і sstore, що використовуються відповідно для зчитування та запису стану trie. Таким чином, забезпечення відсутності конфліктів на цих двох операціях між різними потоками є безпосередньою точкою входу для реалізації паралельності/конкурентності в EVM. Насправді, в Ethereum існує особливий тип транзакцій, які містять спеціальну структуру, відому як “список доступу”, який дозволяє транзакціям переносити адреси сховища, які вони збираються зчитувати та змінювати. Таким чином, це надає хорошу основу для реалізації методу паралельного виконання на основі планувальника.

У відношенні до реалізації системи, паралельний/паралельний EVM має три типові форми:

1. Оснований плановий паралельний обробник

• Список доступа: Перед выполнением транзакции список доступа предварительно определяет адреса хранилища, которые будут прочитаны и изменены во время выполнения транзакции. Список доступа содержит всю информацию о состоянии, к которой каждая транзакция должна получить доступ.
• Алгоритм планування: Алгоритм планування розташовує транзакції на різних потоках відповідно до списку доступу, щоб забезпечити, що транзакції, які виконуються одночасно, не отримують доступ до однієї й тієї ж адреси зберігання, тим самим уникнути конфліктів.
• Паралельне виконання: Під час фактичного виконання кілька угод можуть відбуватися одночасно на різних потоках, алгоритм планування гарантує, що ці угоди не залежать одна від одної або не конфліктують між собою.

2. Екземпляр багатопотокової EVM

• Створення кількох EVM-ів: Створення кількох екземплярів EVM на одному вузлі, кожен з яких може незалежно працювати та обробляти транзакції.
• Розподіл транзакцій: розподіл транзакцій, що очікують обробки, на різні екземпляри EVM відповідно до певної стратегії (наприклад, хеш-значення, мітка часу тощо).
• Паралельне виконання: Кожний екземпляр EVM виконує транзакції у власному потоці, кілька екземплярів можуть працювати одночасно, що дозволяє реалізувати паралельну обробку.

3.Системний рівень Шардинг

• Шардинг даних: Розбиття стану всього блокчейну на декілька шарів, кожен з яких містить частину глобальної інформації стану.
• Шардингова нода: Кілька вузлів, які працюють на кожному шарді, кожен вузол відповідає за підтримку та обробку транзакцій та стану в межах цього шарду. Зв’язок між Шардинг: забезпечте узгодженість даних між різними шардами та глобальну ордер транзакцій за допомогою протокол зв’язку між Шардинг. Перехресний зв’язок Шардинг може бути досягнутий за допомогою механізмів перехресного обміну повідомленнями Шардинг та блокування перехресних Шардинг.
• Паралельна обробка: Кожен вузол у кожному шарді може незалежно обробляти транзакції у цьому шарді, при цьому декілька шардів також можуть працювати паралельно, що забезпечує можливості паралельної обробки всієї системи.

3. Головні проекти

3.1 Монада: L1 з вбудованою паралельною EVM

Monad - це проект блокчейну першого рівня на основі EVM, який спрямований на значне покращення масштабованості та швидкості транзакцій блокчейну через свої унікальні технічні характеристики. Monad обробляє до 10 000 транзакцій на секунду, має час блоку в одну секунду та миттєву остаточну підтвердженість. Така висока продуктивність досягається завдяки унікальному механізму консенсусу Monadbft та сумісності з віртуальною машиною Ethereum (EVM).

Застосування паралельного EVM у Monad:

1. Реалізація паралельного виконання

• Оптимістичний метод виконання: почати виконання наступних транзакцій до завершення більш ранніх транзакцій у блоку, що іноді може призвести до некоректних результатів виконання. Для вирішення цієї проблеми Monad відстежує вхідні дані, використані під час виконання транзакції, і порівнює їх з виходами попередніх транзакцій. Якщо виявлено розбіжності, це означає, що транзакцію потрібно повторити.
• Статичний аналіз коду: Monad використовує статичний аналізатор для передбачення залежностей між угодами під час виконання, щоб уникнути недійсного паралельного виконання. У найкращому випадку Monad може передбачити багато залежностей завчасно; в найгіршому випадку Monad повернеться до простого режиму виконання.

2. Механізм консенсусу Monadbft

• Ефективний зв’язок: Використання парних підписів BLS для вирішення проблеми масштабованості, дозволяє поетапне об’єднання підписів в один підпис, що підтверджує підписані повідомлення, пов’язані з публічним ключем.
• Змішана схема підпису: Підпис BLS використовується лише для типів повідомлень, які можна агрегувати (наприклад, голосування та таймаути), цілісність та достовірність повідомлень все ще забезпечується підписом ECDSA.

3. Затримка виконання

• Більша помилкова здатність: Через те, що виконання вимагає лише швидкості збігу, цей метод більш терпимий до зміни конкретного часу обчислення.
• Затримка кореня Меркла: Для забезпечення реплікації стану машини Monad у пропозиції блоку включає затримку d блоків кореня Меркла. Це забезпечує консистентність всієї мережі, навіть якщо вузли виконують помилки або зловмисну діяльність.

Наразі паралельна EVM Monad підтримує обробку 10 000 транзакцій в секунду, час блоку всього 1 секунда, використовуючи механізм PoS для підвищення безпеки та ефективності мережі, запуск основної мережі планується на третій квартал 2024 року.

Офіційний обліковий запис також набрав 283 тисячі фанатів у Twitter, очолюючи пристрасну та активну спільноту. Зокрема спільнота Ethereum, схоже, дуже з нетерпінням чекає на незабаром вихід Monad, що поставить його в вигідне положення для використання перших хвиль хайпу та прийняття.

Щодо фонової інформації, Monad Labs успішно здійснив два раунди фінансування, у лютому 2023 року та у квітні цього року. У квітні цього року Paradigm очолює раунд фінансування на суму 225 мільйонів доларів США, а інші інвестори включають Electric Capital. У 2023 році було проведено посівний раунд фінансування на суму 19 мільйонів доларів США, який очолив Dragonfly Capital, а також взяли участь Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital, інвест-ангел Naval Ravikant, Cobie і Hasu.

Команда Monad має сильне фахове тло та складається з висококваліфікованих учасників з сфери блокчейну, які мають потужну технічну команду та фінансову підтримку. Співзасновник та генеральний директор Monad Кеоне Хон раніше очолював відділ високочастотної торгівлі в Jump Trading. Він закінчив Массачусетський технологічний інститут. Ще один співзасновник Джеймс Гансакер також був старшим програмістом у Jump Trading та закінчив Айова-скій університет. Крім того, Юніс Гіарта є співзасновником та генеральним директором Monad. Вона має багатий досвід у сфері традиційних фінансових технологій. Юніс раніше працювала в Shutterstock у відділі платежів та ліцензійної інфраструктури, а також очолювала розробку команди в Broadway Technology для побудови корпоративної торгівельної системи.

3.2 SEI Мережа: L1 з власним паралельним EVM, версія V2 поставить паралельні EVM на порядок денний

SEI Network - це блокчейн першого рівня, що спеціалізується на інфраструктурі децентралізованої фінансової (DeFi), зокрема на розробці книги замовлень.

За допомогою механізму паралельного EVM SEI Network проводить паралельне зіставлення замовлень, що дозволяє досягти цілей високої швидкості, низьких витрат та підтримки різних торговельних додатків. Середній час генерації блоку Sei становить 0.46 секунди, а також підтримується понад 80 програм.

Застосування паралельного EVM в мережі SEI:

1. Розумне поширення блоків та оптимістична обробка блоків: Шляхом надання всіх відповідних хешів транзакцій, прискорюється час обробки транзакцій, зменшується затримка та збільшується пропускна здатність.
2. Локальний двигун відповідності замовлень: SEI використовує ланцюжок замовлень для відповідності замовлень на покупку і продаж за певною ціною, на відміну від поточно використовуваної системи автоматичного ринкового мейкера (AMM). Всі децентралізовані додатки (dApps), що базуються на Cosmos, можуть мати доступ до замовлень та ліквідності SEI.
3. Часті пакетні аукціони (FBA): згруповування угод у пакети, виконання замовлень одночасно в кожному блоку, щоб запобігти фронтраннінгу та MEV.

SEI Network вже випустила власний токен SEI. У екосистемі Sei Network монета SEI виконує різноманітні функції, включаючи:

1. Транзакційна плата: Монети SEI використовуються для оплати транзакційної плати, що виникає на мережі Sei. Ці витрати є стимулом для валідаторів та сприяють безпеці мережі.
2. Застейкати: Користувачі можуть застейкати монети SEI, щоб отримати винагороду та збільшити загальну безпеку мережі Sei.
3. Управління: Власники токенів SEI мають змогу активно приймати участь у врегулюванні мережі Sei. Ця участь включає голосування за пропозиції та вибір валідаторів.

Загальний обсяг жетонів SEI становить 10 мільярдів, з яких 51% розподіляється серед спільноти Sei. 48% з них виступає як екосистемний резерв, що винагороджує стейкерів та учасників, валідаторів та розробників. Ще 3% (тобто 3 мільярди SEI) призначено для проведення першого етапу Аірдроп, решта буде розподілена серед приватних інвесторів, фондів та команди Sei.

На 30 травня ціна токена SEI становила $0.5049, ринкова капіталізація - $1,476,952,630, рейтинг у списку криптовалют - 63. Обсяг за 24 години - $78,970,605, активна участь на ринку.

Поточний TVL SEI Network становить 18 мільйонів, загальна сума залучених коштів становить приблизно 55 мільйонів доларів США, FDV складає 8,2 мільярда доларів США, у офіційного облікового запису у Twitter є 666 тисяч фоловерів.

Співзасновник SEI Network Джефф Фенг закінчив Університет Каліфорнії в Берклі. Перед початком інвестиційної діяльності в Coatue Management він працював три роки в якості технологічного інвестиційного банкіра в Goldman Sachs. Ще один співзасновник Джайендра закінчив Університет Каліфорнії в Лос-Анджелесі і був стажером з програмного забезпечення в Facebook.

3.3 Eclipse: компроміс - введення SVM в екосистему Ethereum L2

Eclipse - це наступне покоління оптимістичного рівня 2 рішення на основі Ethereum, яке працює на віртуальній машині Solana (SVM). Шляхом введення SVM в Ethereum, воно поєднує розрахунок Ethereum, виконання віртуальної машини Solana (SVM), доступність даних Celestia та нульові докази RISC Zero, що забезпечує середовище для паралельного виконання великого масштабу, дозволяючи багатьом операціям відбуватися одночасно, що підвищує пропускну здатність та ефективність мережі, одночасно зменшуючи затори та комісії за транзакцію. Через таку структуру, Eclipse має на меті покращити масштабованість та користувацький досвід додатків.

Основні особливості Eclipse

1. Висока пропускна здатність угод:

Eclipse використовує технологію SVM та паралельного виконання для досягнення високої потужності обробки угод, підтримуючи обробку тисяч угод одночасно.

2. Негайна остаточна визначеність:

Завдяки механізму консенсусу на конвеєрі, досягається миттєве завершення та остаточне визначення кожної транзакції в кожному блоку.

3.Сумісність з Ethereum:

Eclipse повністю сумісний з віртуальною машиною Ethereum (EVM), що дозволяє розробникам легко перенести існуючі додатки Ethereum на платформу Eclipse.

4.Доступність даних:

Забезпечення безпеки та перевірки даних забезпечує високу пропускну здатність за допомогою рішення щодо доступності даних, наданих Celestia.

5. Доказ із нульовим розголошенням:

З використанням технології RISC Zero досягнуто нульового доказу обману, що підвищує ефективність та безпеку системи.

Застосування паралельних EVM в Eclipse

Eclipse завдяки інтеграції віртуальної машини Solana (SVM) реалізує паралельний EVM, що значно підвищує швидкість та ефективність обробки транзакцій.

1.Паралельне виконання:

Технічний принцип: При використанні Eclipse SVM Sealevel Runtime цей Runtime дозволяє паралельне виконання транзакцій у накладених станах, а не послідовно.

Реалізація: Шляхом чіткого опису всіх станів, які зчитуються або записуються кожною транзакцією під час виконання, SVM може обробляти паралельно транзакції, які не перекриваються щодо стану, що значно підвищує пропускну здатність.

2.Сумісність з Ethereum:

Neon EVM інтеграція: Для досягнення сумісності з EVM, Eclipse інтегрував Neon EVM. Це дозволяє головній мережі Eclipse підтримувати байт-код Ethereum та Ethereum JSON-RPC.

Місцевий ринок витрат: Кожен екземпляр Neon EVM має свій власний місцевий ринок витрат, додатки можуть отримати всі переваги AppChain, розгорнувши власний контракт, не шкодуючи користувацькому досвіду, безпеці або ліквідності.

3. Дизайн модульного Rollup:

Інфраструктурний рівень: Eclipse призначена бути інфраструктурним рівнем екосистеми Layer 3, забезпечуючи високу продуктивність та масштабованість шляхом підтримки спеціального Layer 3 Rollup для dApp.

Просто кажучи, логіка дизайну Eclipse полягає в тому, що виконання угод відбувається в SVM Solana, а розрахунок угод все ще відбувається на Ethereum.

Щодо контексту проекту, у вересні 2022 року Eclipse здійснив фінансування на суму 15 млн доларів, серед інвесторів були Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto, CoinList та інші. Крім того, 11 березня цього року було здійснено раунд фінансування С на суму 50 млн доларів, який очолили Placeholder і Hack VC, загальна сума фінансування становить 65 млн доларів.

Співзасновник і генеральний директор Eclipse Ніл Сомані раніше мав досвід роботи в компаніях Airbnb, Two Sigma, Oasis Labs та інших, а головний комерційний директор Віджай був колишнім керівником розвитку бізнесу команд Uniswap і dYdX.

4. Виклик

1. Змагання за дані та конфлікти читання-запису:

У паралельному середовищі одночасне читання і зміна одних і тих самих даних різними потоками може призвести до конфліктів даних та конфліктів читання / запису. Ця ситуація потребує складних технічних рішень для забезпечення консистентності даних та безконфліктного виконання операцій.

2. Технічна сумісність:

Нові методи паралельної обробки потребують сумісності зі стандартом віртуальної машини Ethereum (EVM) та кодом розумного контракту. Ці вимоги до сумісності вимагають від розробників вивчення та використання нових інструментів та методів для повного використання переваг паралельної EVM.

3. Адаптивність екосистеми:

Користувачі та розробники повинні пристосуватися до нових інтерактивних моделей та особливостей продуктивності, які принесла паралельна обробка. Це вимагає достатнього розуміння та адаптації нових технологій учасниками всього екосистеми.

4. збільшення складності системи:

Паралельний EVM потребує ефективного мережевого зв’язку для підтримки синхронізації даних, що збільшує складність дизайну системи. Розумне управління та розподіл обчислювальних ресурсів також є важливим викликом, щоб забезпечити ефективне використання ресурсів під час паралельної обробки.

5. Безпека:

Уразливості безпеки в паралельному середовищі виконання можуть бути посилені, оскільки одна проблема безпеки може впливати на кілька одночасно виконуваних транзакцій. Тому потрібні більш жорсткі процедури аудиту та тестування безпеки для забезпечення безпеки системи.

5. Перспективи майбутнього

1. Покращення масштабованості та ефективності блокчейну:

Паралельний EVM, виконуючи транзакції одночасно на кількох процесорах, значно підвищує пропускну здатність та швидкодію блокчейну, зламуючи обмеження традиційної послідовної обробки. Це суттєво підвищить масштабованість та ефективність мережі блокчейну.

2. Поширення та розвиток технології блокчейн:

Незважаючи на технічні виклики, потенціал паралельного EVM великий, що може значно підвищити продуктивність та користувацький досвід блокчейну. Успішна реалізація та широке поширення сприятимуть поширенню та розвитку технології блокчейн.

3. Технічний інновації та оптимізація:

Розвиток паралельної EVM буде супроводжуватися постійними інноваціями та оптимізацією технологій, включаючи більш ефективні алгоритми паралельної обробки, більш розумне управління ресурсами та безпечне середовище виконання. Ці інновації поможуть подальше покращення продуктивності та надійності паралельної EVM.

4. Підтримка більш різноманітних та складних додатків:

Паралельна EVM може підтримувати більш складні і різноманітні децентралізовані програми (dApps), особливо в сценаріях з високою частотою торгівлі та низькою затримкою, таких як децентралізоване фінансування (DeFi), ігри та управління ланцюгами постачання.

Звертайте увагу: