EVM là cốt lõi của Ethereum, chịu trách nhiệm thực thi hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch. Là một động cơ tính toán, EVM cung cấp sự trừu tượng về tính toán và lưu trữ, tương tự như quy chuẩn Java Virtual Machine (JVM). EVM thực thi tập lệnh bytecode riêng của mình, những tập lệnh này thường được biên dịch từ Solidity.
EVM là một máy trạng thái gần như hoàn chỉnh Turing. "Gần như" là vì tất cả các bước thực thi sẽ tiêu tốn tài nguyên Gas có giới hạn, tránh tình trạng có thể xảy ra vòng lặp vô hạn dẫn đến việc 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 thi lần lượt. Trong quá trình thực thi, trạng thái thế giới mới nhất sẽ được sửa đổi, sau khi hoàn thành một giao dịch sẽ tiến hành cộng trạng thái, đạt được trạng thái thế giới mới nhất sau khi khối hoàn thành. 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 rất khó để 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 việc 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 cao, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng và độ trễ, đó cũng là lý do mà Ethereum gặp phải những hạn chế về hiệu suất, cần mở rộng Layer2 Rollup.
Con đường song song của Layer1 hiệu suất cao
Hầu hết các Layer1 hiệu suất cao đều dựa trên thiết kế các phương án tối ưu của riêng mình dựa trên khuyết điểm không thể xử lý song song của Ethereum, chủ yếu tập trung vào hai khía cạnh là máy ảo và thực thi song song.
Máy ảo
EVM được thiết kế như một máy ảo 256 bit, với mục đích để dễ dàng xử lý thuật toán băm của Ethereum. Tuy nhiên, máy tính thực hiện EVM cần phải ánh xạ các byte 256 bit vào kiến trúc địa phương để thực thi hợp đồng thông minh, do đó làm cho toàn bộ hệ thống trở nên rất kém hiệu quả. Do đó, từ việc lựa chọn máy ảo, các Layer1 hiệu suất cao thường sử dụng máy ảo dựa trên mã byte WASM, eBPF hoặc mã byte Move, thay vì EVM.
WASM là một định dạng bytecode nhỏ gọn, tải nhanh, có thể di chuyển và dựa trên cơ chế bảo mật sandbox. Các nhà phát triển có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau để viết hợp đồng thông minh, sau đó biên dịch thành bytecode WASM và thực thi. WASM đã được nhiều dự án blockchain chấp nhận làm tiêu chuẩn, bao gồm EOS, Dfinity, Polkadot và những dự án khác.
eBPF xuất phát từ BPF (Berkeley Packet Filter), cung cấp một tập lệnh phong phú hơn, cho phép can thiệp và thay đổi hành vi của hệ điều hành kernel một cách động mà không cần thay đổi mã nguồn. 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 blockchain của nó.
Move là một ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh mới được thiết kế bởi Diem, tập trung vào tính linh hoạt, an toàn và khả năng xác minh. Ngôn ngữ Move nhằm giải quyết các vấn đề về an toàn trong tài sản và giao dịch, cho phép tài sản và giao dịch được định nghĩa và kiểm soát một cách nghiêm ngặt. Aptos và Sui đều sử dụng các biến thể của ngôn ngữ 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 thực hiện việc thực thi song song là xác định giao dịch nào là không liên quan, giao dịch nào là độc lập. Hầu hết các Layer1 hiệu suất cao phụ thuộc vào hai phương pháp: phương pháp truy cập trạng thái và mô hình thực thi 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 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 là 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 việc thực thi song song lạc quan.
EVM song song
EVM song song (Parallel EVM) nhằm cải thiện hiệu suất và hiệu quả của EVM hiện tại. Hiện tại, có thể định nghĩa ba loại chính của EVM song song:
Không áp dụng công nghệ thực thi song song, nâng cấp thực thi song song cho Layer1 tương thích EVM, như BSC và Polygon.
Sử dụng công nghệ thực thi song song của Layer1 tương thích EVM, như Monand, Sei V2 và Artela.
Giải pháp tương thích EVM không phải EVM Layer1 sử dụng công nghệ thực thi song song, như Solana Neon.
Monad là một Layer1 hiệu suất cao tương thích EVM sử dụng cơ chế PoS, áp dụng mô hình song song lạc quan để thực hiện việc thực thi giao dịch song song trong khối.
Sei V2 là một bản nâng cấp lớn của mạng Sei, nhằm trở thành EVM hoàn toàn song song đầu tiên. Tương tự như Monad, Sei V2 sẽ sử dụng song song lạc quan.
EVM++ do Artela phát hành đại diện cho EVM song song với khả năng mở rộng cao + hiệu suất cao, được chia thành hai giai đoạn thực hiện, giai đoạn đầu tiên sẽ tập trung vào việc thực thi song song.
Solana Neon là giải pháp được Neon Labs phát triển, nhằm thực hiện giao dịch EVM trên Solana. Neon EVM thực chất là một hợp đồng thông minh trên Solana, trong đó triển khai một trình thông dịch EVM.
Tóm tắt
Công nghệ song song của blockchain là một chủ đề đang phát triển liên tục. Hiện tại, chủ yếu là cải tiến và mô phỏng mô hình thực thi lạc quan với cơ chế Block-STM của Aptos làm đại diện. Trong tương lai, có thể sẽ có nhiều dự án Layer1 mới nổi tham gia cạnh tranh EVM song song, trong khi một số Layer1 hiện có cũng có thể thực hiện nâng cấp song song EVM hoặc giải pháp tương thích EVM.
Ngoài câu chuyện về EVM hiệu suất cao, lĩnh vực blockchain còn có thể xuất hiện sự phát triển đa dạng hơn, như việc ứng dụng và đổi mới các công nghệ máy ảo khác nhau như WASM, SVM và Move VM. Sự đa dạng này sẽ giúp thúc đẩy sự tiến bộ và đổi mới của toàn bộ hệ sinh thái blockchain.
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.
Xu hướng mới về EVM song song: Đổi mới và thách thức của Layer1 hiệu suất cao
EVM: Thành phần cốt lõi của Ethereum
EVM là cốt lõi của Ethereum, chịu trách nhiệm thực thi hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch. Là một động cơ tính toán, EVM cung cấp sự trừu tượng về tính toán và lưu trữ, tương tự như quy chuẩn Java Virtual Machine (JVM). EVM thực thi tập lệnh bytecode riêng của mình, những tập lệnh này thường được biên dịch từ Solidity.
EVM là một máy trạng thái gần như hoàn chỉnh Turing. "Gần như" là vì tất cả các bước thực thi sẽ tiêu tốn tài nguyên Gas có giới hạn, tránh tình trạng có thể xảy ra vòng lặp vô hạn dẫn đến việc 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 thi lần lượt. Trong quá trình thực thi, trạng thái thế giới mới nhất sẽ được sửa đổi, sau khi hoàn thành một giao dịch sẽ tiến hành cộng trạng thái, đạt được trạng thái thế giới mới nhất sau khi khối hoàn thành. 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 rất khó để 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 việc 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 cao, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng và độ trễ, đó cũng là lý do mà Ethereum gặp phải những hạn chế về hiệu suất, cần mở rộng Layer2 Rollup.
Con đường song song của Layer1 hiệu suất cao
Hầu hết các Layer1 hiệu suất cao đều dựa trên thiết kế các phương án tối ưu của riêng mình dựa trên khuyết điểm không thể xử lý song song của Ethereum, chủ yếu tập trung vào hai khía cạnh là máy ảo và thực thi song song.
Máy ảo
EVM được thiết kế như một máy ảo 256 bit, với mục đích để dễ dàng xử lý thuật toán băm của Ethereum. Tuy nhiên, máy tính thực hiện EVM cần phải ánh xạ các byte 256 bit vào kiến trúc địa phương để thực thi hợp đồng thông minh, do đó làm cho toàn bộ hệ thống trở nên rất kém hiệu quả. Do đó, từ việc lựa chọn máy ảo, các Layer1 hiệu suất cao thường sử dụng máy ảo dựa trên mã byte WASM, eBPF hoặc mã byte Move, thay vì EVM.
WASM là một định dạng bytecode nhỏ gọn, tải nhanh, có thể di chuyển và dựa trên cơ chế bảo mật sandbox. Các nhà phát triển có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau để viết hợp đồng thông minh, sau đó biên dịch thành bytecode WASM và thực thi. WASM đã được nhiều dự án blockchain chấp nhận làm tiêu chuẩn, bao gồm EOS, Dfinity, Polkadot và những dự án khác.
eBPF xuất phát từ BPF (Berkeley Packet Filter), cung cấp một tập lệnh phong phú hơn, cho phép can thiệp và thay đổi hành vi của hệ điều hành kernel một cách động mà không cần thay đổi mã nguồn. 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 blockchain của nó.
Move là một ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh mới được thiết kế bởi Diem, tập trung vào tính linh hoạt, an toàn và khả năng xác minh. Ngôn ngữ Move nhằm giải quyết các vấn đề về an toàn trong tài sản và giao dịch, cho phép tài sản và giao dịch được định nghĩa và kiểm soát một cách nghiêm ngặt. Aptos và Sui đều sử dụng các biến thể của ngôn ngữ 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 thực hiện việc thực thi song song là xác định giao dịch nào là không liên quan, giao dịch nào là độc lập. Hầu hết các Layer1 hiệu suất cao phụ thuộc vào hai phương pháp: phương pháp truy cập trạng thái và mô hình thực thi 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 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 là 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 việc thực thi song song lạc quan.
EVM song song
EVM song song (Parallel EVM) nhằm cải thiện hiệu suất và hiệu quả của EVM hiện tại. Hiện tại, có thể định nghĩa ba loại chính của EVM song song:
Không áp dụng công nghệ thực thi song song, nâng cấp thực thi song song cho Layer1 tương thích EVM, như BSC và Polygon.
Sử dụng công nghệ thực thi song song của Layer1 tương thích EVM, như Monand, Sei V2 và Artela.
Giải pháp tương thích EVM không phải EVM Layer1 sử dụng công nghệ thực thi song song, như Solana Neon.
Monad là một Layer1 hiệu suất cao tương thích EVM sử dụng cơ chế PoS, áp dụng mô hình song song lạc quan để thực hiện việc thực thi giao dịch song song trong khối.
Sei V2 là một bản nâng cấp lớn của mạng Sei, nhằm trở thành EVM hoàn toàn song song đầu tiên. Tương tự như Monad, Sei V2 sẽ sử dụng song song lạc quan.
EVM++ do Artela phát hành đại diện cho EVM song song với khả năng mở rộng cao + hiệu suất cao, được chia thành hai giai đoạn thực hiện, giai đoạn đầu tiên sẽ tập trung vào việc thực thi song song.
Solana Neon là giải pháp được Neon Labs phát triển, nhằm thực hiện giao dịch EVM trên Solana. Neon EVM thực chất là một hợp đồng thông minh trên Solana, trong đó triển khai một trình thông dịch EVM.
Tóm tắt
Công nghệ song song của blockchain là một chủ đề đang phát triển liên tục. Hiện tại, chủ yếu là cải tiến và mô phỏng mô hình thực thi lạc quan với cơ chế Block-STM của Aptos làm đại diện. Trong tương lai, có thể sẽ có nhiều dự án Layer1 mới nổi tham gia cạnh tranh EVM song song, trong khi một số Layer1 hiện có cũng có thể thực hiện nâng cấp song song EVM hoặc giải pháp tương thích EVM.
Ngoài câu chuyện về EVM hiệu suất cao, lĩnh vực blockchain còn có thể xuất hiện sự phát triển đa dạng hơn, như việc ứng dụng và đổi mới các công nghệ máy ảo khác nhau như WASM, SVM và Move VM. Sự đa dạng này sẽ giúp thúc đẩy sự tiến bộ và đổi mới của toàn bộ hệ sinh thái blockchain.