Паралельний EVM: новий напрямок для подолання瓶颈 продуктивності Блокчейн

Продуктивність стала вузьким місцем подальшого розвитку Блокчейн-індустрії. Блокчейн-мережі створили нову, децентралізовану основу довіри для проведення транзакцій між особами та підприємствами.

Перший покоління Блокчейн-мереж, представлене Біткоїном, започаткувало нову модель децентралізованої електронної торгівлі через розподілений облік. Блокчейн-мережа другого покоління, представлена Ефіром, повністю використовує уяву, пропонуючи реалізацію децентралізованих застосунків через розподілену обчислювальну машину (dApp).

З того часу Блокчейн мережа розпочала свою десятирічну історію швидкого розвитку, від інфраструктури Web3 до різноманітних напрямків, представлених DeFi, NFT, соціальними мережами та GameFi, народилося безліч інновацій у технологіях або бізнес-моделях. Бурхливий розвиток галузі потребує постійного залучення нових користувачів до екосистеми децентралізованих застосунків, що, в свою чергу, ставить вищі вимоги до продуктового досвіду.

А Web3 як нова форма продукції, "без аналогів у минулому", повинен не тільки інноваційно задовольняти потреби користувачів ( функціональні потреби ), але й враховувати, як досягти балансу між безпекою та продуктивністю ( нефункціональні потреби ). З моменту свого виникнення було запропоновано безліч різних рішень для вирішення проблеми продуктивності.

Ці рішення в загальному можна розділити на дві категорії: одна категорія - це рішення для розширення на ланцюзі, такі як шардінг( і орієнтований ациклічний граф)DAG(; інша категорія - це рішення для розширення поза ланцюгом, такі як Plasma, мережа Lightning, бічні ланцюги та Rollups тощо. Але це все ще далеко не відповідає швидкому зростанню обсягу транзакцій на ланцюзі.

Особливо після того, як у 2020 році відбувався DeFi Summer, а в кінці 2023 року спостерігався безперервний сплеск написів в екосистемі біткоїна, галузь терміново потребує нових рішень для підвищення продуктивності, щоб задовольнити вимоги "висока продуктивність, низькі комісії". Паралельний Блокчейн виник у такий час.

Огляд наративу паралельного EVM

Паралельна наративна EVM знаменує собою формування конкурентного ландшафту в сфері паралельних Блокчейн, де змагаються два сильних superpowers. Обробка транзакцій в Ethereum є послідовною, транзакції виконуються одна за одною, що не забезпечує високої ефективності використання ресурсів. Якщо змінити спосіб послідовної обробки на паралельну, це призведе до величезного підвищення продуктивності.

Конкуренти Ethereum, такі як Solana, Aptos та Sui, мають вбудовану можливість паралельної обробки, а їх екосистеми також розвиваються досить добре, капіталізація токенів досягає 45 мільярдів, 3,3 мільярда та 1,9 мільярда доларів відповідно, утворюючи паралельний не-EVM табір. В умовах викликів екосистема Ethereum також не бажає здаватися, активно виступаючи на підтримку EVM, утворюючи паралельний EVM табір.

Деяка біржа у своїй пропозиції щодо оновлення версії v2 гучно заявила, що стане "першим паралельним EVM Блокчейном", наразі обігова ринкова капіталізація складає 2,1 мільярда доларів, а прогнози вказують на ще більший розвиток. Наразі паралельний EVM новий публічний ланцюг Monad, що має найвищий рівень маркетингової активності, користується великим попитом у капіталу, а його потенціал також не слід недооцінювати. Тим часом публічний ланцюг L1 Canto з ринковою капіталізацією 170 мільйонів доларів, що має безкоштовну публічну інфраструктуру, також оголосив про свою пропозицію щодо оновлення паралельного EVM.

Окрім того, низка L2 проектів, які все ще перебувають на ранніх стадіях, також забезпечують підвищення продуктивності через інтеграцію можливостей кількох L1 ланцюгів. Крім одного проекту, який досяг ринкової капіталізації в 69 мільйонів доларів, інші проекти ще не мають відповідних даних. Віримо, що в майбутньому з'явиться ще більше проектів L1 та L2, які приєднаються до паралельної битви Блокчейнів.

Не лише паралельна EVM-оповідь має великий потенціал для зростання на ринку, але й сектор паралельних блокчейнів, до якого вона належить, також має великий простір для зростання на ринку, тому перспективи ринку є широкими.

Наразі загальна капіталізація L1 та L2 становить 7521,23 мільярда доларів США, капіталізація паралельного Блокчейн становить 525,39 мільйона доларів США, що складає лише близько 7%. З них капіталізація проектів, пов'язаних з наративом EVM, становить 23,39 мільйона доларів США, що складає лише 4% від капіталізації паралельного Блокчейн.

![Тлумачення паралельного EVM: як подолати продуктивність Блокчейн?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c1724bb9cbb64ad2c8cf437c4c8b42c1.webp(

Класифікація проектів на основі паралельного EVM

У галузі зазвичай блокчейн-мережі поділяють на 4 рівні структури:

1. Layer 0) мережа (: Блокчейн базова мережа, обробка основних мережевих комунікаційних протоколів
2. Шар 1) інфраструктура (: децентралізована мережа, що покладається на різні механізми консенсусу для верифікації транзакцій
3. Layer 2) розширення (: залежить від різних другорядних протоколів Layer 1, що має на меті вирішення різних обмежень Layer 1, особливо масштабованості
4. Шар 3) застосування (: залежить від Шару 2 або Шару 1, використовується для створення різноманітних децентралізованих застосунків )dApp(

Паралельні проекти EVM в основному діляться на монолітні блокчейни та модульні блокчейни, причому монолітні блокчейни поділяються на L1 та L2. З огляду на загальну кількість проектів та розвиток кількох основних напрямків, можна зробити висновок, що екосистеми паралельних EVM L1 публічних блокчейнів все ще мають значний простір для розвитку в порівнянні з екосистемою Ethereum.

Сфера DeFi має вимогу "високої швидкості та низьких комісій", а сфера ігор має вимогу "сильної реальної взаємодії"; обидві сфери пред'являють певні вимоги до швидкості виконання. Паралельний EVM, безумовно, забезпечить цим проектам кращий користувацький досвід, сприяючи розвитку галузі на новий етап.

L1 є новим публічним блокчейном з вбудованою паралельною обробкою, що є високопродуктивною інфраструктурою. У цій категорії L1 проєкти, представлені певною біржею v2, Monad і Canto, самостійно розробили паралельний EVM, сумісний з екосистемою Ethereum і забезпечують високу пропускну спроможність обробки транзакцій.

L2 завдяки інтеграції можливостей інших L1 ланцюгів, забезпечує можливості масштабування для міжекосистемної співпраці, є помітним напрямком rollup. У цій категорії L2 один з проектів є EVM емулятором на мережі Solana, Eclipse використовує Solana для виконання транзакцій, але проводить розрахунки на EVM. Lumio схожий на Eclipse, тільки з тим, що шар виконання замінено на Aptos.

Позаду наведених рішень для монолітних Блокчейн, Fuel запропонував свою концепцію модульного Блокчейн. У другій версії він позиціюватиметься як операційна система rollup для Ethereum, надаючи більш гнучкі та повноцінні модульні можливості виконання.

Fuel зосереджується на виконанні угод, а решту частини делегує одному або кільком незалежним рівням Блокчейн, забезпечуючи таким чином більш гнучку комбінацію: може стати L2, також може стати L1, навіть боковим ланцюгом або каналом стану. Наразі екосистема Fuel налічує 17 проєктів, які в основному зосереджені на DeFi, NFT та інфраструктурі.

Проте лише Orally крос-ланцюговий оракул вже впроваджено в реальне використання. Децентралізована платформа кредитування Swaylend та платформа торгівлі безстроковими контрактами SPARK запустили тестову мережу, інші проекти ще в розробці.

! [Інтерпретація 10 000 слів Parallel EVM: Beyond Serial, як пробити вузьке місце продуктивності блокчейну?] ])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e9cd714bba886918acc4f8141c1d3f4c.webp(

Принципи роботи паралельної EVM технології

Щоб реалізувати децентралізоване виконання транзакцій, Блокчейн мережа повинна виконувати 4 обов'язки:

• Виконання: виконання та верифікація транзакцій
• Доступність даних: розповсюдження нових Блоків до всіх вузлів Блокчейн-мережі
• Механізм консенсусу: перевірка блоку, досягнення консенсусу
• Розрахунок: Розрахунок та запис остаточного стану транзакції

Паралельний EVM в основному є оптимізацією продуктивності виконавчого шару. Це розділяється на два види: рішення для мережі рівня 1 )L1( та рішення для мережі рівня 2 )L2(. Рішення L1 впроваджує механізм паралельного виконання транзакцій, що дозволяє транзакціям виконуватися якомога паралельно у віртуальній машині. Рішення L2 по суті використовує вже паралелізовану віртуальну машину L1 для реалізації певного рівня "виконання поза ланцюгом + розрахунків на ланцюзі".

Отже, щоб зрозуміти технічні принципи паралельного EVM, потрібно розібрати його на частини: спочатку зрозуміти, що таке віртуальна машина )virtual machine(, а потім зрозуміти, що таке паралельне виконання )parallel execution(.

) Віртуальна машина

У комп'ютерних науках віртуальна машина означає віртуалізацію комп'ютерної системи ### або еймуляцію (.

Віртуальні машини поділяються на два типи: одна називається системна віртуальна машина )system virtual machine(, яка може віртуалізувати один фізичний комп'ютер на кілька машин, запускаючи кілька операційних систем, тим самим підвищуючи ефективність використання ресурсів. Інша називається процесна віртуальна машина )process virtual machine(, яка надає абстракцію для деяких високорівневих мов програмування, дозволяючи комп'ютерним програмам, написаним на цих мовах, працювати на різних платформах незалежно від платформи.

JVM є процесорним віртуальним автоматом, розробленим для мови програмування Java. Програми, написані мовою Java, спочатку компілюються в байт-код Java ), який є проміжним станом бінарного коду (. Байт-код Java виконується JVM: JVM передає байт-код інтерпретатору, який перекладає його в машинний код на різних машинах, а потім виконує на машині.

Блокчейн віртуальна машина є одним із видів процесної віртуальної машини. У контексті блокчейну віртуальна машина означає віртуалізацію розподіленої станної машини, що використовується для розподіленого виконання контрактів, запуску dApp. Порівняно з JVM, EVM є процесною віртуальною машиною, розробленою для мови Solidity, де смарт-контракти спочатку компілюються в opcode байт-код, а потім інтерпретуються та виконуються EVM.

Нові публічні блокчейни, що з'явилися поза Ethereum, при реалізації своїх віртуальних машин більше використовують віртуальні машини на основі байт-коду WASM або eBPF. WASM - це формат байт-коду з невеликим обсягом, швидким завантаженням, портативний і заснований на механізмі безпеки пісочниці. Розробники можуть використовувати різні мови програмування, такі як C, C++, Rust, Go, Python, Java навіть TypeScript, для написання смарт-контрактів, а потім компілювати їх у байт-код WASM і виконувати. Смарт-контракти, які виконуються на публічному блокчейні однієї з бірж, дійсно використовують цей формат байт-коду.

eBPF є попередником BPF)Berkeley Packet Filter, Берклійський фільтр пакетів(, який спочатку був призначений для ефективного фільтрування мережевих пакетів, а потім еволюціонував у eBPF, що надає більш багатий набір інструкцій.

Це революційна технологія, яка дозволяє динамічно втручатися в ядро операційної системи та змінювати його поведінку без зміни вихідного коду. Пізніше ця технологія вийшла з ядра та розвинула середовище виконання eBPF у користувацькому просторі, яке має високу продуктивність, безпеку та портативність. Смарт-контракти, які виконуються на Solana, компілюються в байт-код eBPF і виконуються в її Блокчейн мережі.

А інші L1 публічні блокчейни, Aptos та Sui, використовують мову програмування смарт-контрактів Move, компілюючи в унікальний байт-код, який виконується на віртуальній машині Move. Monad ж самостійно розробила віртуальну машину, сумісну з байт-кодом EVM opcode )Shanghai fork(.

![Тлумачення паралельного EVM : як подолати серійні обмеження та перевершити продуктивність Блокчейн?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8219961e2cf56e2dfabf5ababf7dbbe2.webp(

) Паралельний механізм виконання

Паралельне виконання — це така технологія:

1. Можливість використовувати переваги багатоядерних процесорів для одночасної обробки кількох завдань, збільшуючи пропускну здатність системи;
2. Забезпечте, щоб отримані результати угод повністю відповідали результатам, які б були отримані при послідовному виконанні угод.

Блокчейн мережі зазвичай використовують TPS( кількість транзакцій, що обробляються за секунду) як технічний показник для вимірювання швидкості обробки. Механізм паралельного виконання досить складний і також вимагає від розробників високого рівня майстерності, пояснити це не так просто. Далі розглянемо приклад "банку" для пояснення, що таке паралельне виконання.

По-перше, що таке послідовне виконання?

Ситуація 1: Якщо ми розглянемо систему як банк, а процесор, що обробляє завдання, як касу, то послідовне виконання завдань буде схоже на те, що в цьому банку є лише одна каса для обслуговування клієнтів. У цьому випадку клієнти, які приходять до банку для обслуговування, можуть тільки стояти в черзі, чекаючи обслуговування. Для кожного клієнта працівники каси повинні повторювати одні й ті ж дії ( виконувати команди ), щоб обслуговувати клієнтів. Коли клієнт ще не дійшов до свого місця, він може тільки чекати, що призводить до подовження часу транзакцій.

Отже, що таке паралельне виконання?

Ситуація 2: У цей час банк бачить, що черги переповнені, тому відкриває ще кілька кас для обробки справ, 4 касири одночасно обробляють справи, швидкість збільшується приблизно в 4 рази, отже, час очікування клієнтів зменшується приблизно до 1/4 від початкового, швидкість обробки справ у банку зростає.

Якщо не виконати захист, що станеться, якщо дві людини одночасно переказують гроші третій особі?

Ситуація 3: A, B та C - троє людей, у яких на рахунках відповідно 2 ETH, 1 ETH та 0 ETH. Зараз A та B повинні переказати C по 0.5 ETH. У системі, де транзакції виконуються послідовно, не виникне жодних проблем ### стрілка вліво "\u003c=" означає читання книги обліку, стрілка вправо "=\u003e" означає запис у книгу обліку, і так далі (:

1. A <= 2 ETH
2. A => 1,5 ETH
3. C <= 0 ETH
4. C => 0,5 ETH
5. B <= 1