EVM là lõi của Ethereum, chịu trách nhiệm thực thi hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch. Như một động cơ tính toán, EVM cung cấp các trừu tượng tính toán và lưu trữ, tương tự như quy chuẩn của Java Virtual Machine. EVM thực thi bộ lệnh bytecode riêng, bộ lệnh này thường được biên dịch từ Solidity.
EVM là một máy trạng thái gần như hoàn chỉnh về Turing. "Gần" vì tất cả các bước thực thi đều tiêu tốn tài nguyên Gas hữu hạn, từ đó hạn chế số bước thực thi của bất kỳ hợp đồng thông minh nào, tránh tình huống vòng lặp vô hạn có thể khiến toàn bộ nền tảng Ethereum ngừng hoạt động.
EVM không có chức năng lập lịch, mô-đun thực thi của Ethereum lấy giao dịch từ khối, EVM chịu trách nhiệm thực hiện lần lượt. Trong quá trình thực thi, trạng thái thế giới mới nhất sẽ được sửa đổi, sau khi một giao dịch hoàn thành, trạng thái sẽ được cộng dồn cho đến khi khối hoàn thành và đạt được trạng thái thế giới mới nhất. Việc thực thi của khối tiếp theo hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái thế giới sau khi thực thi khối trước đó, vì vậy quá trình thực thi giao dịch của Ethereum khó có thể thực hiện tối ưu hóa thực thi song song.
Trong ý nghĩa này, giao thức Ethereum quy định rằng các giao dịch được thực hiện theo thứ tự. Mặc dù thực hiện theo thứ tự đảm bảo rằng các giao dịch và hợp đồng thông minh có thể được thực hiện theo thứ tự xác định, bảo đảm an toàn, nhưng khi phải đối mặt với tải trọng cao, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng và độ trễ, đây cũng là lý do tại sao Ethereum tồn tại nút thắt hiệu suất và cần mở rộng Layer2 Rollup.
Con đường song song của Layer1 hiệu suất cao
Phần lớn các Layer 1 hiệu suất cao đều dựa trên nhược điểm không thể xử lý song song của Ethereum để thiết kế các giải pháp tối ưu hóa riêng, chủ yếu tập trung vào tối ưu hóa lớp thực thi, bao gồm máy ảo và thực thi song song.
Máy ảo
EVM được thiết kế như một máy ảo 256 bit, với mục đích dễ dàng xử lý thuật toán băm của Ethereum. Tuy nhiên, máy tính thực thi EVM cần ánh xạ các byte 256 bit vào kiến trúc địa phương để thực hiện hợp đồng thông minh, do đó làm cho toàn bộ hệ thống trở nên rất không hiệu quả và không thực tiễn. Vì vậy, các Layer1 hiệu suất cao thường sử dụng máy ảo dựa trên mã byte WASM, eBPF hoặc Move, thay vì EVM.
WASM là một định dạng bytecode nhỏ gọn, tải nhanh, có tính di động và dựa trên cơ chế bảo mật sandbox, đã được nhiều dự án blockchain áp dụng, bao gồm EOS, Dfinity, Polkadot, v.v. Ethereum trong tương lai cũng dự định tích hợp WASM để cải thiện hiệu suất thực thi.
eBPF xuất phát từ công nghệ lọc gói dữ liệu mạng, sau đó phát triển thành một runtime người dùng hiệu suất cao, an toàn và có thể di động. Các hợp đồng thông minh được thực thi trên Solana đều được biên dịch thành mã byte SBF (dựa trên eBPF) và chạy trên mạng của nó.
Move là một ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh mới được thiết kế bởi Diem, chú trọng đến tính linh hoạt, an toàn và khả năng xác minh. Aptos và Sui đều sử dụng biến thể của Move để viết hợp đồng thông minh.
Thực thi song song
Thực thi song song trong blockchain có nghĩa là xử lý đồng thời các giao dịch không liên quan. Thách thức chính để đạt được thực thi song song là xác định giao dịch nào là không liên quan và giao dịch nào là độc lập. Layer1 hiệu suất cao chủ yếu dựa vào hai phương pháp: phương pháp truy cập trạng thái và mô hình song song lạc quan.
Phương pháp truy cập trạng thái cần biết trước phần nào của trạng thái blockchain mà mỗi giao dịch có thể truy cập, từ đó phân tích những giao dịch nào là độc lập. Solana và Sui đã áp dụng phương pháp này.
Mô hình song song lạc quan giả định rằng tất cả các giao dịch đều độc lập, chỉ xác minh giả định này một cách hồi cứu và điều chỉnh khi cần thiết. Aptos đã áp dụng phương pháp này, sử dụng Block-STM (bộ nhớ giao dịch phần mềm khối) để thực hiện thực thi song song lạc quan.
EVM song song
Khái niệm EVM song song (Parallel EVM) đã được đưa ra vào năm 2021, ban đầu chỉ về một EVM hỗ trợ xử lý nhiều giao dịch đồng thời. Đến cuối năm 2023, khái niệm này lại thu hút sự chú ý, thúc đẩy sự phát triển của các Layer1 tương thích EVM áp dụng công nghệ thực thi song song.
Hiện tại, có thể được định nghĩa hợp lý là EVM song song bao gồm ba loại sau:
Cải tiến thực thi song song của Layer1 tương thích EVM không sử dụng công nghệ thực thi song song, như BSC và Polygon.
Các Layer1 tương thích EVM sử dụng công nghệ thực thi song song, như Monand, Sei V2 và Artela.
Giải pháp EVM tương thích không phải Layer 1 với công nghệ thực thi song song, chẳng hạn như Solana Neon.
Monad là một Layer1 tương thích EVM có hiệu suất cao sử dụng cơ chế PoS, sử dụng mô hình song song lạc quan để tăng cường hiệu quả xử lý giao dịch.
Sei V2 là một bản nâng cấp quan trọng của mạng Sei, nhằm trở thành EVM hoàn toàn song song đầu tiên. Nó cũng áp dụng công nghệ song song lạc quan.
EVM++ được Artela ra mắt đại diện cho EVM song song với khả năng mở rộng cao và hiệu suất cao, được thực hiện qua hai giai đoạn, bao gồm thực thi song song và tính toán linh hoạt.
Solana Neon là giải pháp thực hiện giao dịch EVM trên Solana, đạt được khả năng tương thích EVM bằng cách triển khai trình thông dịch EVM trong hợp đồng thông minh của Solana.
Ngoài ra, còn một số dự án đang khám phá việc sử dụng EVM như là hợp đồng thông minh để hiện thực hóa các giải pháp tương thích với EVM, như Near Aurora và EOS EVM+. Movement Labs đang phát triển một khung mô-đun, nhằm xây dựng và triển khai cơ sở hạ tầng, ứng dụng, và blockchain dựa trên Move trong bất kỳ môi trường phân tán nào, với mô-đun Fractal của họ có khả năng chuyển đổi mã op EVM một cách liền mạch sang mã op Move.
Tóm tắt
Công nghệ song song trong blockchain đã trở thành một chủ đề trưởng thành, nhưng hiện tại chủ yếu tập trung vào việc cải tiến và mô phỏng mô hình thực thi lạc quan với đại diện là cơ chế Block-STM của Aptos, vẫn chưa có bước đột phá thực sự.
Trong tương lai, có thể sẽ có nhiều dự án Layer1 mới nổi tham gia vào cuộc cạnh tranh EVM song song, các Layer1 cũ cũng có thể thực hiện nâng cấp EVM song song hoặc giải pháp tương thích EVM. Dù hai hướng này có khác nhau, nhưng đều có khả năng sinh ra nhiều câu chuyện mới liên quan đến việc nâng cao hiệu suất.
Tuy nhiên, so với câu chuyện về hiệu suất cao của EVM, sự phát triển đa dạng của công nghệ blockchain có thể đáng mong đợi hơn, chẳng hạn như việc ứng dụng và phát triển của các công nghệ máy ảo mới như WASM, SVM và Move VM.
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Làn sóng song song EVM đang ập đến, cạnh tranh Layer1 hiệu suất cao ngày càng gay gắt.
EVM: Thành phần cốt lõi của Ethereum
EVM là lõi của Ethereum, chịu trách nhiệm thực thi hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch. Như một động cơ tính toán, EVM cung cấp các trừu tượng tính toán và lưu trữ, tương tự như quy chuẩn của Java Virtual Machine. EVM thực thi bộ lệnh bytecode riêng, bộ lệnh này thường được biên dịch từ Solidity.
EVM là một máy trạng thái gần như hoàn chỉnh về Turing. "Gần" vì tất cả các bước thực thi đều tiêu tốn tài nguyên Gas hữu hạn, từ đó hạn chế số bước thực thi của bất kỳ hợp đồng thông minh nào, tránh tình huống vòng lặp vô hạn có thể khiến toàn bộ nền tảng Ethereum ngừng hoạt động.
EVM không có chức năng lập lịch, mô-đun thực thi của Ethereum lấy giao dịch từ khối, EVM chịu trách nhiệm thực hiện lần lượt. Trong quá trình thực thi, trạng thái thế giới mới nhất sẽ được sửa đổi, sau khi một giao dịch hoàn thành, trạng thái sẽ được cộng dồn cho đến khi khối hoàn thành và đạt được trạng thái thế giới mới nhất. Việc thực thi của khối tiếp theo hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái thế giới sau khi thực thi khối trước đó, vì vậy quá trình thực thi giao dịch của Ethereum khó có thể thực hiện tối ưu hóa thực thi song song.
Trong ý nghĩa này, giao thức Ethereum quy định rằng các giao dịch được thực hiện theo thứ tự. Mặc dù thực hiện theo thứ tự đảm bảo rằng các giao dịch và hợp đồng thông minh có thể được thực hiện theo thứ tự xác định, bảo đảm an toàn, nhưng khi phải đối mặt với tải trọng cao, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng và độ trễ, đây cũng là lý do tại sao Ethereum tồn tại nút thắt hiệu suất và cần mở rộng Layer2 Rollup.
Con đường song song của Layer1 hiệu suất cao
Phần lớn các Layer 1 hiệu suất cao đều dựa trên nhược điểm không thể xử lý song song của Ethereum để thiết kế các giải pháp tối ưu hóa riêng, chủ yếu tập trung vào tối ưu hóa lớp thực thi, bao gồm máy ảo và thực thi song song.
Máy ảo
EVM được thiết kế như một máy ảo 256 bit, với mục đích dễ dàng xử lý thuật toán băm của Ethereum. Tuy nhiên, máy tính thực thi EVM cần ánh xạ các byte 256 bit vào kiến trúc địa phương để thực hiện hợp đồng thông minh, do đó làm cho toàn bộ hệ thống trở nên rất không hiệu quả và không thực tiễn. Vì vậy, các Layer1 hiệu suất cao thường sử dụng máy ảo dựa trên mã byte WASM, eBPF hoặc Move, thay vì EVM.
WASM là một định dạng bytecode nhỏ gọn, tải nhanh, có tính di động và dựa trên cơ chế bảo mật sandbox, đã được nhiều dự án blockchain áp dụng, bao gồm EOS, Dfinity, Polkadot, v.v. Ethereum trong tương lai cũng dự định tích hợp WASM để cải thiện hiệu suất thực thi.
eBPF xuất phát từ công nghệ lọc gói dữ liệu mạng, sau đó phát triển thành một runtime người dùng hiệu suất cao, an toàn và có thể di động. Các hợp đồng thông minh được thực thi trên Solana đều được biên dịch thành mã byte SBF (dựa trên eBPF) và chạy trên mạng của nó.
Move là một ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh mới được thiết kế bởi Diem, chú trọng đến tính linh hoạt, an toàn và khả năng xác minh. Aptos và Sui đều sử dụng biến thể của Move để viết hợp đồng thông minh.
Thực thi song song
Thực thi song song trong blockchain có nghĩa là xử lý đồng thời các giao dịch không liên quan. Thách thức chính để đạt được thực thi song song là xác định giao dịch nào là không liên quan và giao dịch nào là độc lập. Layer1 hiệu suất cao chủ yếu dựa vào hai phương pháp: phương pháp truy cập trạng thái và mô hình song song lạc quan.
Phương pháp truy cập trạng thái cần biết trước phần nào của trạng thái blockchain mà mỗi giao dịch có thể truy cập, từ đó phân tích những giao dịch nào là độc lập. Solana và Sui đã áp dụng phương pháp này.
Mô hình song song lạc quan giả định rằng tất cả các giao dịch đều độc lập, chỉ xác minh giả định này một cách hồi cứu và điều chỉnh khi cần thiết. Aptos đã áp dụng phương pháp này, sử dụng Block-STM (bộ nhớ giao dịch phần mềm khối) để thực hiện thực thi song song lạc quan.
EVM song song
Khái niệm EVM song song (Parallel EVM) đã được đưa ra vào năm 2021, ban đầu chỉ về một EVM hỗ trợ xử lý nhiều giao dịch đồng thời. Đến cuối năm 2023, khái niệm này lại thu hút sự chú ý, thúc đẩy sự phát triển của các Layer1 tương thích EVM áp dụng công nghệ thực thi song song.
Hiện tại, có thể được định nghĩa hợp lý là EVM song song bao gồm ba loại sau:
Monad là một Layer1 tương thích EVM có hiệu suất cao sử dụng cơ chế PoS, sử dụng mô hình song song lạc quan để tăng cường hiệu quả xử lý giao dịch.
Sei V2 là một bản nâng cấp quan trọng của mạng Sei, nhằm trở thành EVM hoàn toàn song song đầu tiên. Nó cũng áp dụng công nghệ song song lạc quan.
EVM++ được Artela ra mắt đại diện cho EVM song song với khả năng mở rộng cao và hiệu suất cao, được thực hiện qua hai giai đoạn, bao gồm thực thi song song và tính toán linh hoạt.
Solana Neon là giải pháp thực hiện giao dịch EVM trên Solana, đạt được khả năng tương thích EVM bằng cách triển khai trình thông dịch EVM trong hợp đồng thông minh của Solana.
Ngoài ra, còn một số dự án đang khám phá việc sử dụng EVM như là hợp đồng thông minh để hiện thực hóa các giải pháp tương thích với EVM, như Near Aurora và EOS EVM+. Movement Labs đang phát triển một khung mô-đun, nhằm xây dựng và triển khai cơ sở hạ tầng, ứng dụng, và blockchain dựa trên Move trong bất kỳ môi trường phân tán nào, với mô-đun Fractal của họ có khả năng chuyển đổi mã op EVM một cách liền mạch sang mã op Move.
Tóm tắt
Công nghệ song song trong blockchain đã trở thành một chủ đề trưởng thành, nhưng hiện tại chủ yếu tập trung vào việc cải tiến và mô phỏng mô hình thực thi lạc quan với đại diện là cơ chế Block-STM của Aptos, vẫn chưa có bước đột phá thực sự.
Trong tương lai, có thể sẽ có nhiều dự án Layer1 mới nổi tham gia vào cuộc cạnh tranh EVM song song, các Layer1 cũ cũng có thể thực hiện nâng cấp EVM song song hoặc giải pháp tương thích EVM. Dù hai hướng này có khác nhau, nhưng đều có khả năng sinh ra nhiều câu chuyện mới liên quan đến việc nâng cao hiệu suất.
Tuy nhiên, so với câu chuyện về hiệu suất cao của EVM, sự phát triển đa dạng của công nghệ blockchain có thể đáng mong đợi hơn, chẳng hạn như việc ứng dụng và phát triển của các công nghệ máy ảo mới như WASM, SVM và Move VM.