EVM является ядром Ethereum, ответственным за выполнение смарт-контрактов и обработку транзакций. В качестве вычислительного движка EVM предоставляет абстракцию вычислений и хранения, аналогичную спецификации Java Virtual Machine. EVM выполняет свой собственный набор байт-кода, который обычно компилируется из Solidity.
EVM является почти тьюрингом полным состоянием. "Почти" означает, что все шаги выполнения будут потреблять ограниченные ресурсы Gas, что ограничивает количество шагов выполнения любого данного смарт-контракта и предотвращает возможные бесконечные циклы, которые могут привести к остановке всей платформы Ethereum.
EVM не имеет функции планирования, модуль выполнения Ethereum извлекает транзакции из блока, а EVM отвечает за последовательное выполнение. В процессе выполнения будет изменено последнее мировое состояние, и после завершения выполнения транзакции происходит накопление состояния, пока не будет завершен блок, достигая последнего мирового состояния. Выполнение следующего блока строго зависит от мирового состояния после выполнения предыдущего блока, поэтому линейный процесс выполнения транзакций в Ethereum трудно оптимизировать для параллельного выполнения.
В этом смысле протокол Ethereum определяет выполнение транзакций в порядке. Хотя последовательное выполнение обеспечивает возможность выполнения транзакций и смарт-контрактов в определённом порядке, что гарантирует безопасность, в условиях высокой нагрузки это может привести к задержкам и перегрузке сети, что является причиной существования узких мест в производительности Ethereum и необходимости в расширении с помощью Layer2 Rollup.
Параллельный путь высокопроизводительного Layer1
Большинство высокопроизводительных Layer1 разрабатывают свои собственные оптимизационные решения, основываясь на недостатках Эфира, не позволяющих параллельную обработку, сосредотачиваясь в основном на оптимизации уровня исполнения, включая виртуальную машину и параллельное выполнение.
Виртуальная машина
EVM спроектирован как 256-битная виртуальная машина с целью упрощения обработки хеш-алгоритмов Ethereum. Однако компьютер, на котором фактически работает EVM, должен отображать 256-битные байты на локальную архитектуру для выполнения смарт-контрактов, что делает всю систему крайне неэффективной и непрактичной. Поэтому высокопроизводительные Layer1 чаще используют виртуальные машины на основе WASM, eBPF байт-кода или Move байт-кода, а не EVM.
WASM — это компактный, быстро загружаемый, портативный и основанный на механизме безопасности песочницы формат байт-кода, который был принят многими проектами блокчейна, включая EOS, Dfinity, Polkadot и другие. Ethereum также планирует интеграцию WASM в будущем для повышения эффективности выполнения.
eBPF происходит от технологий фильтрации сетевых пакетов и впоследствии развился в высокопроизводительный, безопасный и переносимый пользовательский рантайм. Смарт-контракты, выполняемые на Solana, компилируются в SBF (основанный на eBPF) байт-код и работают в ее сети.
Move — это новый язык программирования смарт-контрактов, разработанный Diem, который акцентирует внимание на гибкости, безопасности и проверяемости. Aptos и Sui используют вариации Move для написания смарт-контрактов.
Параллельное выполнение
Параллельное выполнение в блокчейне означает одновременную обработку не связанных транзакций. Основная проблема реализации параллельного выполнения заключается в определении, какие транзакции не связаны, а какие являются независимыми. Высокопроизводительный Layer1 в основном полагается на два метода: метод доступа к состоянию и оптимистичную параллельную модель.
Метод доступа к состоянию требует предварительного знания о том, какая часть состояния блокчейна доступна каждой транзакцией, что позволяет определить, какие транзакции являются независимыми. Solana и Sui используют этот подход.
Оптимистичная параллельная модель предполагает, что все транзакции независимы, и лишь ретроспективно проверяет это предположение, внося изменения при необходимости. Aptos использует этот подход, применяя Block-STM (блок-софтверная транзакционная память) для реализации оптимистичного параллельного выполнения.
Параллельный EVM
Концепция параллельного EVM (Parallel EVM) была предложена в 2021 году и изначально касалась EVM, поддерживающего одновременную обработку нескольких транзакций. В конце 2023 года этот концепт снова привлек внимание, что привело к волне развития EVM-совместимых Layer1 с использованием технологий параллельного выполнения.
В настоящее время разумно определить параллельные EVM как следующие три категории:
Обновление параллельного выполнения для EVM-совместимых Layer1, не использующих технологию параллельного выполнения, таких как BSC и Polygon.
Применены технологии параллельного исполнения в EVM-совместимых Layer1, таких как Monand, Sei V2 и Artela.
Использование технологии параллельного выполнения на несовместимых с EVM Layer1 EVM-совместимых решениях, таких как Solana Neon.
Monad является высокопроизводительным Layer1, совместимым с EVM и использующим механизм PoS, который применяет оптимистичную параллельную модель для повышения эффективности обработки транзакций.
Sei V2 является значительным обновлением сети Sei, нацеленным на то, чтобы стать первым полностью параллельным EVM. Он также использует оптимистичную параллелизацию.
EVM++, представленный Artela, представляет собой высокомасштабируемую и высокопроизводительную параллельную EVM, реализуемую в два этапа, включая параллельное выполнение и эластичные вычисления.
Solana Neon — это решение для выполнения EVM-транзакций на Solana, которое достигает совместимости с EVM за счет реализации интерпретатора EVM в смарт-контрактах Solana.
Кроме того, есть несколько проектов, которые исследуют использование EVM для запуска смарт-контрактов с целью реализации EVM-совместимых решений, таких как Near Aurora и EOS EVM+. Movement Labs разрабатывает модульную платформу для создания и развертывания инфраструктуры, приложений и блокчейнов на основе Move в любой распределенной среде, их модуль Fractal может бесшовно преобразовывать коды операций EVM в коды операций Move.
Резюме
Параллельные технологии блокчейна уже являются зрелой темой, но в настоящее время в основном сосредоточены на модификации и подражании оптимистичной модели выполнения, представленной механизмом Block-STM от Aptos, и пока не произошло существенных прорывов.
В будущем может появиться больше новых проектов Layer1, которые будут конкурировать с параллельным EVM, старые Layer1 также могут реализовать параллельное обновление EVM или совместимые с EVM решения. Хотя эти два направления различны, они могут привести к возникновению новых нарративов, связанных с повышением производительности.
Однако, по сравнению с нарративом высокопроизводительного EVM, многообразное развитие блокчейн-технологий может быть более ожидаемым, например, применение и развитие новых виртуальных машин, таких как WASM, SVM и Move VM.
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Приближается волна параллелизации EVM, конкуренция высокопроизводительных Layer1 усиливается
EVM: Основной компонент Ethereum
EVM является ядром Ethereum, ответственным за выполнение смарт-контрактов и обработку транзакций. В качестве вычислительного движка EVM предоставляет абстракцию вычислений и хранения, аналогичную спецификации Java Virtual Machine. EVM выполняет свой собственный набор байт-кода, который обычно компилируется из Solidity.
EVM является почти тьюрингом полным состоянием. "Почти" означает, что все шаги выполнения будут потреблять ограниченные ресурсы Gas, что ограничивает количество шагов выполнения любого данного смарт-контракта и предотвращает возможные бесконечные циклы, которые могут привести к остановке всей платформы Ethereum.
EVM не имеет функции планирования, модуль выполнения Ethereum извлекает транзакции из блока, а EVM отвечает за последовательное выполнение. В процессе выполнения будет изменено последнее мировое состояние, и после завершения выполнения транзакции происходит накопление состояния, пока не будет завершен блок, достигая последнего мирового состояния. Выполнение следующего блока строго зависит от мирового состояния после выполнения предыдущего блока, поэтому линейный процесс выполнения транзакций в Ethereum трудно оптимизировать для параллельного выполнения.
В этом смысле протокол Ethereum определяет выполнение транзакций в порядке. Хотя последовательное выполнение обеспечивает возможность выполнения транзакций и смарт-контрактов в определённом порядке, что гарантирует безопасность, в условиях высокой нагрузки это может привести к задержкам и перегрузке сети, что является причиной существования узких мест в производительности Ethereum и необходимости в расширении с помощью Layer2 Rollup.
Параллельный путь высокопроизводительного Layer1
Большинство высокопроизводительных Layer1 разрабатывают свои собственные оптимизационные решения, основываясь на недостатках Эфира, не позволяющих параллельную обработку, сосредотачиваясь в основном на оптимизации уровня исполнения, включая виртуальную машину и параллельное выполнение.
Виртуальная машина
EVM спроектирован как 256-битная виртуальная машина с целью упрощения обработки хеш-алгоритмов Ethereum. Однако компьютер, на котором фактически работает EVM, должен отображать 256-битные байты на локальную архитектуру для выполнения смарт-контрактов, что делает всю систему крайне неэффективной и непрактичной. Поэтому высокопроизводительные Layer1 чаще используют виртуальные машины на основе WASM, eBPF байт-кода или Move байт-кода, а не EVM.
WASM — это компактный, быстро загружаемый, портативный и основанный на механизме безопасности песочницы формат байт-кода, который был принят многими проектами блокчейна, включая EOS, Dfinity, Polkadot и другие. Ethereum также планирует интеграцию WASM в будущем для повышения эффективности выполнения.
eBPF происходит от технологий фильтрации сетевых пакетов и впоследствии развился в высокопроизводительный, безопасный и переносимый пользовательский рантайм. Смарт-контракты, выполняемые на Solana, компилируются в SBF (основанный на eBPF) байт-код и работают в ее сети.
Move — это новый язык программирования смарт-контрактов, разработанный Diem, который акцентирует внимание на гибкости, безопасности и проверяемости. Aptos и Sui используют вариации Move для написания смарт-контрактов.
Параллельное выполнение
Параллельное выполнение в блокчейне означает одновременную обработку не связанных транзакций. Основная проблема реализации параллельного выполнения заключается в определении, какие транзакции не связаны, а какие являются независимыми. Высокопроизводительный Layer1 в основном полагается на два метода: метод доступа к состоянию и оптимистичную параллельную модель.
Метод доступа к состоянию требует предварительного знания о том, какая часть состояния блокчейна доступна каждой транзакцией, что позволяет определить, какие транзакции являются независимыми. Solana и Sui используют этот подход.
Оптимистичная параллельная модель предполагает, что все транзакции независимы, и лишь ретроспективно проверяет это предположение, внося изменения при необходимости. Aptos использует этот подход, применяя Block-STM (блок-софтверная транзакционная память) для реализации оптимистичного параллельного выполнения.
Параллельный EVM
Концепция параллельного EVM (Parallel EVM) была предложена в 2021 году и изначально касалась EVM, поддерживающего одновременную обработку нескольких транзакций. В конце 2023 года этот концепт снова привлек внимание, что привело к волне развития EVM-совместимых Layer1 с использованием технологий параллельного выполнения.
В настоящее время разумно определить параллельные EVM как следующие три категории:
Monad является высокопроизводительным Layer1, совместимым с EVM и использующим механизм PoS, который применяет оптимистичную параллельную модель для повышения эффективности обработки транзакций.
Sei V2 является значительным обновлением сети Sei, нацеленным на то, чтобы стать первым полностью параллельным EVM. Он также использует оптимистичную параллелизацию.
EVM++, представленный Artela, представляет собой высокомасштабируемую и высокопроизводительную параллельную EVM, реализуемую в два этапа, включая параллельное выполнение и эластичные вычисления.
Solana Neon — это решение для выполнения EVM-транзакций на Solana, которое достигает совместимости с EVM за счет реализации интерпретатора EVM в смарт-контрактах Solana.
Кроме того, есть несколько проектов, которые исследуют использование EVM для запуска смарт-контрактов с целью реализации EVM-совместимых решений, таких как Near Aurora и EOS EVM+. Movement Labs разрабатывает модульную платформу для создания и развертывания инфраструктуры, приложений и блокчейнов на основе Move в любой распределенной среде, их модуль Fractal может бесшовно преобразовывать коды операций EVM в коды операций Move.
Резюме
Параллельные технологии блокчейна уже являются зрелой темой, но в настоящее время в основном сосредоточены на модификации и подражании оптимистичной модели выполнения, представленной механизмом Block-STM от Aptos, и пока не произошло существенных прорывов.
В будущем может появиться больше новых проектов Layer1, которые будут конкурировать с параллельным EVM, старые Layer1 также могут реализовать параллельное обновление EVM или совместимые с EVM решения. Хотя эти два направления различны, они могут привести к возникновению новых нарративов, связанных с повышением производительности.
Однако, по сравнению с нарративом высокопроизводительного EVM, многообразное развитие блокчейн-технологий может быть более ожидаемым, например, применение и развитие новых виртуальных машин, таких как WASM, SVM и Move VM.