EVM é o núcleo do Ethereum, responsável por executar contratos inteligentes e processar transações. Como um motor de cálculo, EVM oferece uma abstração de cálculo e armazenamento, semelhante à especificação da máquina virtual Java. EVM executa seu próprio conjunto de instruções em bytecode, que geralmente é compilado a partir do Solidity.
A EVM é uma máquina de estados quase Turing completa. "Quase" porque todos os passos de execução consomem uma quantidade limitada de recursos Gas, limitando assim o número de passos de execução de qualquer contrato inteligente dado, evitando situações em que um possível loop infinito poderia parar toda a plataforma Ethereum.
O EVM não possui funcionalidade de agendamento, o módulo de execução do Ethereum retira transações dos blocos, e o EVM é responsável por executá-las sequencialmente. Durante a execução, o estado mundial mais recente é modificado, e após a conclusão de uma transação, o estado é acumulado até que o bloco seja concluído, alcançando assim o estado mundial mais recente. A execução do próximo bloco depende estritamente do estado mundial após a execução do bloco anterior, portanto, o processo de execução linear das transações do Ethereum é difícil de otimizar para execução paralela.
Nesse sentido, o protocolo Ethereum estabelece que as transações sejam executadas em ordem. Embora a execução em ordem garanta que as transações e os contratos inteligentes possam ser executados em uma sequência determinística, garantindo a segurança, em situações de alta carga, isso pode levar a congestionamentos e atrasos na rede, que é também a razão pela qual o Ethereum enfrenta gargalos de desempenho, necessitando de soluções de escalonamento Layer2 Rollup.
O Caminho Paralelo do Layer1 de Alto Desempenho
A maioria das Layer1 de alto desempenho baseou-se nas falhas de processamento paralelo do Ethereum para projetar suas próprias soluções otimizadas, focando principalmente na otimização da camada de execução, incluindo a máquina virtual e a execução paralela.
Máquina virtual
A EVM é projetada como uma máquina virtual de 256 bits, com o objetivo de facilitar o processamento do algoritmo de hash do Ethereum. No entanto, os computadores que executam a EVM precisam mapear os bytes de 256 bits para a arquitetura local para executar contratos inteligentes, tornando todo o sistema muito ineficiente e impraticável. Portanto, camadas de alto desempenho de Layer 1 adotam mais frequentemente máquinas virtuais baseadas em bytecode WASM, eBPF ou Move, em vez da EVM.
WASM é um formato de bytecode pequeno, de carregamento rápido, portátil e baseado em um mecanismo de segurança em sandbox, que foi adotado por muitos projetos de blockchain, incluindo EOS, Dfinity, Polkadot, entre outros. O Ethereum também planeja integrar o WASM no futuro para melhorar a eficiência de execução.
eBPF originou-se da tecnologia de filtragem de pacotes de rede, e mais tarde desenvolveu-se para ser um runtime de espaço de usuário de alto desempenho, seguro e portátil. Os contratos inteligentes executados na Solana são todos compilados em código de bytes SBF (baseado em eBPF) e executados na sua rede.
Move é uma nova linguagem de programação de contratos inteligentes projetada pelo Diem, com foco em flexibilidade, segurança e verificabilidade. Tanto o Aptos quanto o Sui adotaram variantes do Move para escrever contratos inteligentes.
Execução paralela
A execução paralela na blockchain significa processar transações não relacionadas simultaneamente. O principal desafio para implementar a execução paralela é determinar quais transações são não relacionadas e quais são independentes. Layer1 de alto desempenho depende principalmente de duas abordagens: o método de acesso ao estado e o modelo de paralelismo otimista.
O método de acesso ao estado requer que se saiba com antecedência quais partes do estado da blockchain cada transação pode acessar, permitindo analisar quais transações são independentes. Solana e Sui adotaram esse método.
O modelo de execução otimista em paralelo assume que todas as transações são independentes, validando retroativamente essa suposição e ajustando-a quando necessário. A Aptos adotou essa abordagem, utilizando o Block-STM (Memória de Transações de Software em Blocos) para realizar a execução otimista em paralelo.
EVM em paralelo
O conceito de EVM Paralelo (Parallel EVM) foi proposto em 2021, inicialmente referindo-se a uma EVM que suporta o processamento simultâneo de várias transações. No final de 2023, esse conceito voltou a ganhar atenção, impulsionando o desenvolvimento de Layer1 compatíveis com EVM que adotam tecnologia de execução paralela.
Atualmente, pode ser razoavelmente definido como EVM paralelo, incluindo as seguintes três categorias:
Atualizações de execução paralela para Layer1 compatível com EVM que não adotaram tecnologia de execução paralela, como BSC e Polygon.
Utiliza tecnologia de execução em paralelo em Layer1 compatível com EVM, como Monand, Sei V2 e Artela.
Uma solução compatível com EVM em Layer1 não compatível com EVM que utiliza tecnologia de execução paralela, como Solana Neon.
Monad é uma Layer1 de alto desempenho compatível com EVM que adota um mecanismo PoS, utilizando um modelo de paralelização otimista para melhorar a eficiência do processamento de transações.
Sei V2 é uma grande atualização da rede Sei, destinada a ser o primeiro EVM totalmente paralelo. Também utiliza tecnologia de paralelização otimista.
O EVM++ lançado pela Artela representa uma EVM paralela de alta escalabilidade e alto desempenho, implementada em duas fases, incluindo execução paralela e computação elástica.
Solana Neon é uma solução para executar transações EVM sobre Solana, alcançando compatibilidade EVM através da implementação de um interpretador EVM em contratos inteligentes Solana.
Além disso, há alguns projetos explorando a utilização do EVM como contratos inteligentes para implementar soluções compatíveis com EVM, como Near Aurora e EOS EVM+. A Movement Labs está desenvolvendo uma estrutura modular para construir e implantar infraestrutura, aplicações e blockchains baseadas em Move em qualquer ambiente distribuído, cujo módulo Fractal pode converter de forma transparente os códigos de operação do EVM em códigos de operação Move.
Resumo
A tecnologia de paralelismo na blockchain já é um tópico maduro, mas atualmente está principalmente focada na transformação e imitação do modelo de execução otimista representado pelo mecanismo Block-STM da Aptos, sem avanços substanciais até agora.
No futuro, pode haver mais novos projetos Layer1 emergentes a entrar na competição de EVM paralela, e Layer1 antigos também podem implementar atualizações paralelas de EVM ou soluções compatíveis com EVM. Embora estas duas direções sejam diferentes, ambas podem gerar novas narrativas relacionadas ao aumento de desempenho.
No entanto, em comparação com a narrativa de alto desempenho do EVM, o desenvolvimento diversificado da tecnologia blockchain pode ser mais promissor, como a aplicação e o desenvolvimento de novas tecnologias de máquinas virtuais como WASM, SVM e Move VM.
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MoneyBurnerSociety
· 07-19 18:54
A melhoria do TPS é o verdadeiro caminho.
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ApeWithNoFear
· 07-19 13:03
A otimização de desempenho é imperativa.
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SandwichVictim
· 07-19 05:53
A paralelização é o caminho.
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LucidSleepwalker
· 07-16 19:26
A evolução tecnológica é imparável
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GateUser-cff9c776
· 07-16 19:26
Turing ficou com vontade de chorar
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ForkItAllDay
· 07-16 19:21
A paralelização é uma ferramenta para romper impasses.
A onda de paralelização EVM chegou, a competição de alto desempenho Layer1 intensifica-se.
EVM: Componente central do Ethereum
EVM é o núcleo do Ethereum, responsável por executar contratos inteligentes e processar transações. Como um motor de cálculo, EVM oferece uma abstração de cálculo e armazenamento, semelhante à especificação da máquina virtual Java. EVM executa seu próprio conjunto de instruções em bytecode, que geralmente é compilado a partir do Solidity.
A EVM é uma máquina de estados quase Turing completa. "Quase" porque todos os passos de execução consomem uma quantidade limitada de recursos Gas, limitando assim o número de passos de execução de qualquer contrato inteligente dado, evitando situações em que um possível loop infinito poderia parar toda a plataforma Ethereum.
O EVM não possui funcionalidade de agendamento, o módulo de execução do Ethereum retira transações dos blocos, e o EVM é responsável por executá-las sequencialmente. Durante a execução, o estado mundial mais recente é modificado, e após a conclusão de uma transação, o estado é acumulado até que o bloco seja concluído, alcançando assim o estado mundial mais recente. A execução do próximo bloco depende estritamente do estado mundial após a execução do bloco anterior, portanto, o processo de execução linear das transações do Ethereum é difícil de otimizar para execução paralela.
Nesse sentido, o protocolo Ethereum estabelece que as transações sejam executadas em ordem. Embora a execução em ordem garanta que as transações e os contratos inteligentes possam ser executados em uma sequência determinística, garantindo a segurança, em situações de alta carga, isso pode levar a congestionamentos e atrasos na rede, que é também a razão pela qual o Ethereum enfrenta gargalos de desempenho, necessitando de soluções de escalonamento Layer2 Rollup.
O Caminho Paralelo do Layer1 de Alto Desempenho
A maioria das Layer1 de alto desempenho baseou-se nas falhas de processamento paralelo do Ethereum para projetar suas próprias soluções otimizadas, focando principalmente na otimização da camada de execução, incluindo a máquina virtual e a execução paralela.
Máquina virtual
A EVM é projetada como uma máquina virtual de 256 bits, com o objetivo de facilitar o processamento do algoritmo de hash do Ethereum. No entanto, os computadores que executam a EVM precisam mapear os bytes de 256 bits para a arquitetura local para executar contratos inteligentes, tornando todo o sistema muito ineficiente e impraticável. Portanto, camadas de alto desempenho de Layer 1 adotam mais frequentemente máquinas virtuais baseadas em bytecode WASM, eBPF ou Move, em vez da EVM.
WASM é um formato de bytecode pequeno, de carregamento rápido, portátil e baseado em um mecanismo de segurança em sandbox, que foi adotado por muitos projetos de blockchain, incluindo EOS, Dfinity, Polkadot, entre outros. O Ethereum também planeja integrar o WASM no futuro para melhorar a eficiência de execução.
eBPF originou-se da tecnologia de filtragem de pacotes de rede, e mais tarde desenvolveu-se para ser um runtime de espaço de usuário de alto desempenho, seguro e portátil. Os contratos inteligentes executados na Solana são todos compilados em código de bytes SBF (baseado em eBPF) e executados na sua rede.
Move é uma nova linguagem de programação de contratos inteligentes projetada pelo Diem, com foco em flexibilidade, segurança e verificabilidade. Tanto o Aptos quanto o Sui adotaram variantes do Move para escrever contratos inteligentes.
Execução paralela
A execução paralela na blockchain significa processar transações não relacionadas simultaneamente. O principal desafio para implementar a execução paralela é determinar quais transações são não relacionadas e quais são independentes. Layer1 de alto desempenho depende principalmente de duas abordagens: o método de acesso ao estado e o modelo de paralelismo otimista.
O método de acesso ao estado requer que se saiba com antecedência quais partes do estado da blockchain cada transação pode acessar, permitindo analisar quais transações são independentes. Solana e Sui adotaram esse método.
O modelo de execução otimista em paralelo assume que todas as transações são independentes, validando retroativamente essa suposição e ajustando-a quando necessário. A Aptos adotou essa abordagem, utilizando o Block-STM (Memória de Transações de Software em Blocos) para realizar a execução otimista em paralelo.
EVM em paralelo
O conceito de EVM Paralelo (Parallel EVM) foi proposto em 2021, inicialmente referindo-se a uma EVM que suporta o processamento simultâneo de várias transações. No final de 2023, esse conceito voltou a ganhar atenção, impulsionando o desenvolvimento de Layer1 compatíveis com EVM que adotam tecnologia de execução paralela.
Atualmente, pode ser razoavelmente definido como EVM paralelo, incluindo as seguintes três categorias:
Monad é uma Layer1 de alto desempenho compatível com EVM que adota um mecanismo PoS, utilizando um modelo de paralelização otimista para melhorar a eficiência do processamento de transações.
Sei V2 é uma grande atualização da rede Sei, destinada a ser o primeiro EVM totalmente paralelo. Também utiliza tecnologia de paralelização otimista.
O EVM++ lançado pela Artela representa uma EVM paralela de alta escalabilidade e alto desempenho, implementada em duas fases, incluindo execução paralela e computação elástica.
Solana Neon é uma solução para executar transações EVM sobre Solana, alcançando compatibilidade EVM através da implementação de um interpretador EVM em contratos inteligentes Solana.
Além disso, há alguns projetos explorando a utilização do EVM como contratos inteligentes para implementar soluções compatíveis com EVM, como Near Aurora e EOS EVM+. A Movement Labs está desenvolvendo uma estrutura modular para construir e implantar infraestrutura, aplicações e blockchains baseadas em Move em qualquer ambiente distribuído, cujo módulo Fractal pode converter de forma transparente os códigos de operação do EVM em códigos de operação Move.
Resumo
A tecnologia de paralelismo na blockchain já é um tópico maduro, mas atualmente está principalmente focada na transformação e imitação do modelo de execução otimista representado pelo mecanismo Block-STM da Aptos, sem avanços substanciais até agora.
No futuro, pode haver mais novos projetos Layer1 emergentes a entrar na competição de EVM paralela, e Layer1 antigos também podem implementar atualizações paralelas de EVM ou soluções compatíveis com EVM. Embora estas duas direções sejam diferentes, ambas podem gerar novas narrativas relacionadas ao aumento de desempenho.
No entanto, em comparação com a narrativa de alto desempenho do EVM, o desenvolvimento diversificado da tecnologia blockchain pode ser mais promissor, como a aplicação e o desenvolvimento de novas tecnologias de máquinas virtuais como WASM, SVM e Move VM.