TL;DR

1. 1. Несколько крупных венчурных фондов, включая Paradigm, Jump и Dragonfly, инвестируют в концепцию параллельной EVM.
2. 1. Представительными проектами в этой области являются Monad, Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM и BSC, работающие как на решениях Layer 1 (L1), так и на Layer 2 (L2).
3. 1. Однако доступна ограниченная общедоступная информация относительно конкретных различий между командами.
4. 1. Хотя «параллелизация» является буквальным значением Параллельного EVM, это обозначает специализированную оптимизацию, направленную на улучшение различных аспектов производительности EVM, что потенциально может расширить границы возможностей EVM.
5. 1. Основные проблемы включают необходимость рефакторинга всего технологического стека и решение проблем, таких как предсказание конфликтов между параллельными транзакциями и эффективная обработка конфликтов в случае их возникновения.
6. 1. Еще одним вызовом является установление дифференциации в экосистеме с открытым исходным кодом, сбалансировав децентрализацию с производительностью.

После обширных исследований и итераций по алгоритмам консенсуса, слоям данных (DA) и технологии доказательства нулевого знания, внимание переключилось на следующий фронт в технологиях: параллельная EVM. Этот тренд уже привлек значительные инвестиции из капитального рынка, с сотнями миллионов долларов, вложенных в развитие нескольких стартапов уровня единорога.

Внимание к параллельной EVM, также известной как параллелизация EVM, усилилось, когда Георгиос Константопулос, технический директор Paradigm, и Хасиб Куреши из Dragonfly совпадающе выделили этот концепт в конце 2023 года, обсуждая будущие тенденции на 2024 год. Несмотря на это внимание, подробные обсуждения по этой теме были редкими, что заставляет многих относиться к этому как к нечему особенно новому. Учитывая, что как Ethereum Virtual Machine (EVM), так и параллельные вычисления являются хорошо установившимися концепциями, неясно, что поднимает слияние этих двух терминов до статуса важной новой тенденции.

Однако Параллельный EVM остается высокоспециализированной темой. Следует отметить, что в ежегодных обзорах и прогнозах тенденций многих исследовательских учреждений не упоминается Параллельный EVM. Следовательно, это остается зародышевой концепцией, лишенной широкого консенсуса. Кроме того, подобно концепциям таким как алгоритмы консенсуса и децентрализованные приложения (DA), Параллельный EVM имеет техническую природу, что ограничивает аудиторию до еще более узкого круга.

Основное преимущество Parallel EVM заключается в его способности давать существующим децентрализованным приложениям возможность достижения уровня производительности, сравнимого с уровнем интернета. Фактически, можно утверждать, что Parallel EVM выступает как новейшая технология, способная использовать обширный спектр установленных смарт-контрактов, обеспечивая высокую производительность и параллельную пропускную способность на общедоступных цепях.

Paradigm давно с нетерпением ждал входа в игру, Jump сделал крупные инвестиции

“Форбс” сообщает, что Paradigm намерен возглавить последний раунд финансирования для Monad, стремясь привлечь $200 миллионов при оценке в $3 миллиарда. Хотя это станет первым вложением Paradigm в команду с концепцией параллельной EVM, они внимательно отслеживали эту технологию в течение нескольких лет. Георгиос Константопулос, технический директор Paradigm, впервые упомянул этот термин в 2021 году.

Этимология термина «Монада» добавляет еще один слой интриги. В системе философа Лейбница Монада обозначает фундаментальный элемент, составляющий вселенную. Эти неделимые сущности остаются непроницаемыми для физических воздействий, причем каждая отражает в себе всю вселенную, известную как «单子» на китайском языке.

В области информатики монада служит образцом проектирования в функциональных языках программирования, помогая программистам ориентироваться в сложностях реального мира с математической точностью. Этот подход способствует модульности кода, пониманию и поддержке.

Заметным фактом является лингвистическая симметрия между Monad и Nomad, последний обозначает скитальца, а "цифровой кочевник" относится к скитальцу в цифровой сфере.

Георгиос в своем докладе по теме также ссылался на Sei и Polygon. Однако его оптимизм по отношению к Parallel EVM укрепляется разработкой Reth, клиента Ethereum, созданного Paradigm. Позиционируясь как высокопроизводительный клиент уровня исполнения Ethereum, построенный на Rust, Reth быстро развивается и недавно перешел на бета-стадию. В то время как перспектива интеграции Parallel EVM непосредственно в Reth рассматривается, значительные инженерные усилия, необходимые для этого, указывают на то, что поддержка Parallel EVM через инвестиции в другие команды может быть более жизнеспособным вариантом. Документация Monad раскрывает их преобладающее использование C++ и Rust в их инженерных усилиях.

По мере возникновения Reth в команде Erigon появились обвинения в плагиате их открытого кода Akula, что привело к сокращению финансирования проекта Akula. Георгиос опроверг эти утверждения, заявив, что Reth не является ни производным, ни форком какого-либо другого клиента, хотя он черпает вдохновение из Geth, Erigon и Akula.

Еще одним ключевым игроком является Jump Trading и Jump Capital, основатель Monad происходит из Jump Trading и обладает обширным опытом в торговле высокой частоты. Sei включает Jump Capital среди своих инвесторов, причем участие Jump тесно связано с экосистемой Solana, охватывая инфраструктуру и проекты.

Dragonfly, ранний инвестор в Monad, также внимательно следит за связанными разработками, с инвестициями в NEAR, с акцентом на технологию шардирования, наряду с Aptos, Avalanche, Nervos и другими публичными цепями.

Обновление алгоритмов согласования недостаточно, наконец, пришла очередь слоя исполнения

В последних битвах между общедоступными цепями центр внимания последовательно обходил уровень исполнения, вместо этого практически исключительно фокусировался на инновационных алгоритмах консенсуса, будь то Solana, Avalanche или EOS, среди других. Несмотря на значительные инновации в уровне исполнения этих цепей, сообщество склонно в первую очередь вспоминать их используемые алгоритмы консенсуса. Более того, в сообществе существует распространенное представление о том, что превосходная производительность этих общедоступных цепей с высокой пропускной способностью происходит исключительно от их революционных алгоритмов консенсуса.

Однако достижение высокопроизводительной общедоступной цепи требует симбиотических отношений как между алгоритмом консенсуса, так и между уровнем исполнения, эхом принципа того, что цепь сильна только настолько, насколько слабое звено. Общедоступные цепи, полагающиеся на виртуальную машину Ethereum (EVM) и сосредотачивающиеся исключительно на улучшении своего алгоритма консенсуса, сталкиваются с узкими местами в производительности, требующими все более надежных узлов. Возьмем, к примеру, Binance Smart Chain (BSC), который ограничивает обработку газового блока на уровне 2000 транзакций в секунду (TPS). Для поддержки этого конфигурации узлов должны превышать те, которые присущи полному узлу Ethereum, в несколько раз. В то время как Polygon теоретически обладает мощностью в 1000 TPS, на практике он обычно достигает лишь десятков или сотен.

Архивные узлы BSC требуют как минимум 16-ядерных процессоров и 128 ГБ памяти, в отличие от узлов Ethereum, для которых требуется как минимум 4-ядерные процессоры и 16 ГБ памяти.

Определив эти вызовы, команда BSC вступила в сотрудничество с NodeReal для разработки технологии Parallel EVM. Этот инновационный подход направлен на дальнейшее увеличение пропускной способности транзакций в блоке путем возможности параллельного выполнения транзакций, что в конечном итоге повысит верхний предел TPS.

Параллельно: Обновление от одноядерного до многоядерного процессора ЦПУ

В большинстве блокчейн-систем транзакции следуют строгому последовательному порядку, подобному одноядерному ЦП, где каждое вычисление должно ждать завершения предыдущего. Несмотря на свою простоту и низкую системную сложность, этот подход относительно медленный.

Однако поскольку будущие блокчейн-системы стремятся вмещать пользовательские базы масштаба Интернета, полагаться исключительно на одноядерный процессор становится недостаточным. Поэтому переход к многоядерному процессору с параллельными виртуальными машинами позволяет одновременную обработку нескольких транзакций, тем самым увеличивая пропускную способность. Тем не менее, реализация этого обновления представляет собой множество вызовов, таких как управление конфликтами, когда две одновременно обрабатываемые транзакции пытаются изменить один и тот же смарт-контракт. Решение этой проблемы требует разработки новых механизмов.

Для несвязанных смарт-контрактов, выполненных параллельно, пропускная способность может быть дополнительно увеличена путем масштабирования в соответствии с количеством одновременно обрабатываемых потоков. Кроме того, Параллельный EVM не только увеличивает параллельные возможности, но и повышает эффективность выполнения однопоточных операций. Кеон Хон, генеральный директор Monad, подчеркнул, что основной узкое место EVM заключается в частых операциях чтения и записи состояний. Он подчеркнул, что хотя параллельное выполнение является ключевым аспектом дорожной карты, главная цель Monad - оптимизировать эффективность EVM на максимальном уровне.

Таким образом, хотя Параллельный EVM в сущности подразумевает "параллелизацию", он в первую очередь служит специализированной оптимизацией производительности различных компонентов EVM. Следовательно, его усилия, вероятно, определяют границы производительности в стандарте EVM.

EVM не равно Solidity

Написание умных контрактов является важным навыком для разработчиков блокчейна, требующим способности реализовывать логику на основе бизнес-требований с использованием Solidity или других языков высокого уровня. Однако Ethereum Virtual Machine (EVM) не может напрямую понимать логику Solidity; для выполнения требуется ее преобразование в низкоуровневый байт-код. Разработчики на Solidity обычно полагаются на существующие инструменты для обработки этого процесса преобразования.

Этот перевод вызывает накладные расходы, но инженеры, знакомые с низкоуровневым кодом, могут обойти его, напрямую программировав логику с использованием опкодов на Solidity, что приводит к оптимальной эффективности и экономии газа для пользовательских транзакций. Например, протокол Seaport Opensea широко использует встроенную сборку в смарт-контрактах для минимизации газовых расходов для пользователей.

Потенциальная реализация параллельного EVM обещает не только внедрить параллельные возможности, но и оптимизировать общую производительность стека EVM. Этот прогресс позволит избавить разработчиков приложений от необходимости затрачивать значительные усилия на оптимизацию газа, поскольку базовая виртуальная машина уже эффективно управляет подобными различиями.

Различия в производительности EVM, «Стандарт» не равно «Инженерная практика»

Движок, в котором умные контракты компилируются в опкоды и обрабатываются, часто называется "уровнем исполнения" или "виртуальной машиной". Байт-код, установленный Ethereum Virtual Machine (EVM), стал отраслевым стандартом. Независимо от сетей уровня 2 Ethereum или других независимых публичных цепей, совместимость со стандартом EVM чрезвычайно желательна. Разработчики получают преимущества от возможности написать умный контракт один раз и развернуть его на нескольких сетях, что приводит к значительной экономии затрат.

Хотя соблюдение стандарта байткода EVM квалифицирует систему как совместимую с EVM, методы реализации могут значительно различаться. Например, клиент Ethereum Geth использует язык Go для реализации стандарта EVM, в то время как исследовательская группа Ethereum Foundation Ipsilon поддерживает независимую реализацию EVM, разработанную на C++. Другие клиенты Ethereum могут напрямую использовать эту реализацию в качестве исполнительного движка EVM.

Аналогично различные отрасли придерживаются международных стандартов для своей продукции. Например, продукт должен соответствовать определенному порогу бактериального количества, прежде чем его можно продавать, что представляет собой "стандарт." Однако отдельные заводы могут использовать различные методы стерилизации для выполнения этого требования, причем некоторые выбирают более эффективные подходы, иллюстрируя "практику."

Существование реализаций, таких как evmone, указывает на возможность альтернативных подходов. Следовательно, в контексте EVM стандарт определяет основные операции с байт-кодом (например, базовые арифметические функции, такие как сложение, вычитание, умножение), каждый байт-код дает определенные выходные данные на основе определенных входных данных. Хотя соблюдение этого стандарта является важным, методики, используемые на практике, могут существенно различаться, предоставляя много места для настройки и оптимизации инженерных решений.

Параллели и различия параллельной EVM

В параллельной дорожке EVM, помимо широко известного Monad, другие выдающиеся претенденты включают Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM, BSC и Reth-клиент Paradigm, который также стремится интегрировать параллелизацию.

По своему положению Monad, Sei, Polygon и BSC категоризируются как блокчейны уровня 1, в то время как MegaETH потенциально может функционировать как решение уровня 2, а Neon EVM работает в рамках сети Solana. Кроме того, Reth выделяется как клиент с открытым исходным кодом, с MegaETH готовым продолжить свое развитие, используя определенные аспекты инженерии Reth.

Естественно, существует конкуренция между этими командами, и полные технические характеристики и инженерная документация еще не были полностью раскрыты. Дальнейшие сравнения будут ожидать постепенных откровений в будущем. Эта динамика может напоминать гонку вооружений, подобную тем, что видели в BTC Layer 2, Restaking и Ethereum Layer 2. Несмотря на тонкие технические различия и открытый характер этих проектов, решающим фактором является установление особенностей каждой экосистемы.

Технические проблемы параллельной EVM

Узкое место в последовательно выполненных транзакциях происходит из-за операций ЦП и процесса чтения и записи состояний. Однако этот метод предлагает простоту, точность и возможность выполнения транзакций шаг за шагом. В отличие от этого, виртуальные машины, выполняющиеся параллельно, могут столкнуться с конфликтами состояний, требуя дополнительных проверок до или после выполнения.

Рассмотрим ситуацию, где виртуальная машина поддерживает четыре потока для параллельного выполнения, при этом каждый поток способен обрабатывать транзакцию одновременно. Если все четыре транзакции включают один и тот же пул транзакций на Uniswap, параллельные вычисления невозможны из-за потенциального влияния на цену транзакции в пуле. Однако, если эти потоки обрабатывают абсолютно несвязанные задачи, параллельное выполнение не вызывает проблем.

Для решения потенциальных конфликтов после параллельного выполнения требуется специальный модуль для обнаружения конфликтов и их повторного выполнения в случае возникновения конфликтов. Более того, предварительное сканирование потенциально конфликтующих транзакций может укрепить общую параллельную эффективность виртуальной машины.

Помимо инженерных реализаций, специфичных для параллельной EVM, команды обычно сосредотачиваются на переработке и оптимизации производительности чтения/записи состояния базы данных. Кроме того, они разрабатывают алгоритмы консенсуса, такие как Monad’s MonadDb и MonadBFT.

Проблемы

Для параллельного EVM возникают две потенциальные проблемы: захват долгосрочной инженерной ценности Ethereum и централизация узлов.

В настоящее время различные команды находятся в стадиях разработки и тестирования технологии Parallel EVM, при этом ни одна из них пока не решила открыть все инженерные детали, что является текущим препятствием. Однако после их интеграции в тестовую сеть и основную сеть эти инженерные спецификации станут общедоступными и, возможно, могут быть интегрированы Ethereum или другими общедоступными цепочками. В результате возникает необходимость ускорить развитие экосистемы и установить дополнительные барьеры на уровне экосистемы.

Тем не менее, эта проблема не является непреодолимым препятствием. С одной стороны, у криптовалютных разработчиков теперь есть более широкий выбор лицензий с открытым исходным кодом (например, модель лицензирования Uniswap, позволяющая раскрыть код, но ограничивающая разветвление в коммерческие проекты). С другой стороны, позиционирование Monad отличается от Ethereum. Даже если Ethereum достигнет окончательной финальности в одном слоте (SSF) в будущем, окончательность транзакции остается не менее 12 секунд, что недостаточно для случаев частого использования.

Еще одной общей проблемой среди высокопроизводительных общедоступных цепочек является развертывание дополнительных узлов для удовлетворения фундаментальных предпосылок отсутствия разрешений пользователя и доверия: децентрализация. Возможно, будет возможно количественно измерить определенные метрики, такие как «TPS, деленное на требования к аппаратному обеспечению узла», позволяя проводить сравнительный анализ для определения, какая общедоступная цепочка/клиент предлагает более высокий TPS при определенных аппаратных предпосылках. В конечном итоге, более низкие требования к аппаратному обеспечению для узлов облегчают более широкое развертывание узлов.

Двигаясь вперед, мы будем продолжать отслеживать прогресс различных проектов, связанных с Parallel EVM, и подробно изучать их технологии и расхождения.

Отказ от ответственности:

1. Эта статья взята из [GateИсследования ChainFeeds], Все авторские права принадлежат оригинальному автору [ZHIXIONG PAN]. Если есть возражения к этому перепечатыванию, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкоманда, и они незамедлительно разберутся с этим.
2. Ответственность за отказ: Взгляды и мнения, высказанные в этой статье, являются исключительно мнениями автора и не являются инвестиционными советами.
3. Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. Если не указано иное, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещены.