EVM представляє важливий зсув у технології блокчейн.
Автор: Xinwei, MT Capital
TL;DR
Необхідність паралельної EVM полягає в тому, що вона вирішує проблему ефективності традиційної послідовної обробки транзакцій EVM і значно покращує пропускну здатність і продуктивність мережі, дозволяючи виконувати декілька операцій одночасно.
Методи впровадження паралельної EVM включають одночасну обробку на основі планування, багатопотокові екземпляри EVM і шардинг на системному рівні, але стикаються з такими технічними проблемами, як ненадійні часові мітки, детермінізм блокчейну та орієнтація валідатора на дохід.
Monad Labs через свій проект рівня 1 Monad прагне значно покращити масштабованість і швидкість транзакцій блокчейну за допомогою унікальних технічних особливостей, включаючи обробку до 10 000 транзакцій на секунду, час блокування 1 секунда, можливості паралельного виконання та механізм консенсусу MonadBFT.
Sei V2 — це важливе оновлення мережі Sei, яке має на меті стати першою повністю паралелізованою EVM, яка забезпечує зворотну сумісність зі смарт-контрактами EVM, оптимістичне розпаралелювання, нові структури даних SeiDB і взаємодію з існуючими ланцюжками, спрямоване на значне підвищення швидкості обробки транзакцій і масштабованість мережі.
*Neon EVM — це платформа на Solana, створена для забезпечення ефективного, безпечного та децентралізованого середовища для dApps Ethereum, що дозволяє розробникам легко розгортати та запускати dApps, використовуючи переваги високої пропускної здатності та низької вартості Solana.
Lumio — це рішення рівня 2, розроблене компанією Pontem Network. Воно інноваційно вирішує проблеми масштабованості Ethereum завдяки унікальній підтримці EVM і Move VM, які використовуються Aptos, підвищуючи досвід Web3 до рівня, близького до Web2.
Eclipse — це рішення Ethereum Layer 2, яке використовує SVM для прискорення обробки транзакцій, застосовує модульну архітектуру згортання та інтегрує врегулювання Ethereum, смарт-контракти SVM, доступність даних Celestia та захист від шахрайства RISC Zero.
Solana використовує свою технологію Sealevel для досягнення паралельної обробки смарт-контрактів, Sui покращує пропускну здатність завдяки компонентам Narwhal і Bullshark, Fuel реалізує паралельне виконання транзакцій через модель UTXO, а Aptos використовує механізм Block-STM для покращення можливостей обробки транзакцій, усі вони демонструють блокчейн Different впровадження та переваги паралельних методів у польових умовах.
Основні проблеми під час впровадження паралелізму включають вирішення проблем перегонів даних і конфліктів читання-запису, забезпечення сумісності технології з існуючими стандартами, адаптацію до нових шаблонів взаємодії екосистеми та управління підвищеною складністю системи, зокрема з точки зору безпеки та розподілу ресурсів.
Parallel EVM демонструє великий потенціал у підвищенні масштабованості та ефективності блокчейну, знаменуючи значний зсув у технології блокчейну. Він покращує можливості обробки транзакцій шляхом виконання транзакцій одночасно на кількох процесорах, долаючи обмеження традиційної послідовної обробки транзакцій. Хоча паралельні EVM пропонують величезний потенціал, їх успішне впровадження вимагає подолання складних технічних проблем і забезпечення широкого впровадження екосистеми.
Основні концепції паралельного EVM
Вступ до EVM
Віртуальна машина Ethereum (EVM) є основним компонентом блокчейну Ethereum і служить його обчислювальним механізмом. Це квазі-Тьюрингова повна машина, яка забезпечує робоче середовище для виконання смарт-контрактів у мережі Ethereum, що має вирішальне значення для підтримки довіри та послідовності в усій екосистемі Ethereum.
EVM виконує смарт-контракти шляхом обробки байт-коду, який є більш простою формою компіляції коду смарт-контракту, який зазвичай пишеться на мові програмування високого рівня, такій як Solidity. Ці байт-коди складаються з серії кодів операцій (операційних кодів), які використовуються для виконання різних функцій, включаючи арифметичні операції та зберігання/вилучення даних. EVM працює як стекова машина, обробляючи операції за принципом «останній прийшов – перший вийшов». Кожна операція в EVM має відповідну вартість газу. Ця газова система вимірює обчислювальні зусилля, необхідні для виконання операцій, забезпечуючи справедливий розподіл ресурсів і запобігаючи зловживанню мережею.
В Ethereum транзакції відіграють важливу роль у функціональності EVM. Є два типи транзакцій: ті, які викликають повідомлення, і ті, які викликають створення контракту. Створення контракту призводить до створення нового облікового запису контракту, що містить скомпільований байт-код смарт-контракту, і коли інший обліковий запис здійснює виклик повідомлення до контракту, його байт-код виконується.
Архітектура EVM включає такі компоненти, як байт-код, стек, пам’ять і сховище. Він має виділений простір пам’яті для тимчасового зберігання даних під час виконання та постійний простір для зберігання даних у блокчейні для нескінченного зберігання даних. Конструкція EVM забезпечує безпечне середовище виконання для смарт-контрактів, ізолює їх для запобігання атакам повторного входу та використовує різні заходи безпеки, такі як обмеження газу та глибини стека.
Крім того, вплив EVM поширюється за межі Ethereum на ширший діапазон через сумісні з EVM ланцюжки. Хоча ці ланцюжки відрізняються, вони зберігають сумісність із програмами на основі Ethereum, що дозволяє їм без проблем взаємодіяти з програмами на основі Ethereum. Ці мережі відіграють ключову роль у різних сферах, таких як корпоративні рішення, GameFi та DeFi.
Необхідність паралельного EVM
Необхідність паралельної EVM (віртуальної машини Ethereum) випливає з її здатності значно підвищити продуктивність і ефективність мереж блокчейну. Традиційний EVM обробляє транзакції послідовно, що не тільки споживає багато енергії, але й створює велике навантаження на валідатори мережі. Такий підхід часто призводить до високих транзакційних витрат і неефективності, і вважається основною перешкодою для широкого впровадження блокчейна.
Parallel EVM революціонізує процес консенсусу, дозволяючи виконувати декілька операцій одночасно. Можливість паралельного виконання значно збільшує пропускну здатність мережі, тим самим підвищуючи продуктивність і масштабованість усього блокчейну. Використовуючи паралельну EVM, мережа блокчейну може обробляти більше транзакцій за коротший час, ефективно вирішуючи загальні проблеми перевантаження та повільного часу обробки традиційних систем блокчейну.
Паралельний EVM має значний вплив на різні аспекти технології блокчейн:
Це забезпечує більш енергоефективний метод обробки транзакцій. Зменшуючи навантаження на валідатори та всю мережу, Parallel EVM допомагає побудувати більш стійку екосистему блокчейну.
Покращена масштабованість і збільшена пропускна здатність безпосередньо призводять до зниження комісії за транзакції. Користувачі отримають більш економічний досвід, що зробить блокчейн-платформи більш привабливими для ширшої аудиторії.
Одночасна обробка кількох транзакцій, а не послідовна, означає, що dApps можуть працювати більш плавно навіть у періоди високого попиту на мережу.
Метод реалізації паралельного EVM
У поточній архітектурі EVM найскладнішими операціями читання та запису є sload і sstore, які використовуються для читання та запису даних із стану trie відповідно. Таким чином, забезпечення того, щоб різні потоки не конфліктували під час цих двох операцій, є простою точкою входу для реалізації паралельної/одночасної EVM. Насправді в Ethereum існує особливий тип транзакцій, який включає спеціальну структуру під назвою «список доступу», яка дозволяє транзакціям передавати адреси зберігання, які можна читати та змінювати. Таким чином, це забезпечує хорошу відправну точку для реалізації підходу паралельного виконання на основі планування.
З точки зору реалізації системи, існує три поширені форми паралельного/одночасного EVM:
Багатопотоковість примірника EVM.
Багатопотоковість кількох екземплярів EVM на вузлі.
Багатопотоковість кількох екземплярів EVM на кількох вузлах (в основному шардинг на системному рівні).
Різниця між паралелізмом/паралелізмом у блокчейні та системах баз даних полягає в тому, що:
Ненадійні мітки часу ускладнюють розгортання методів паралелізму на основі міток часу в світі блокчейну.
Абсолютна впевненість у системі блокчейн, щоб гарантувати, що транзакції, повторно виконані між різними валідаторами, є однаковими.
Кінцевою метою валідаторів є більший прибуток, а не швидше виконання транзакцій.
Отже, що нам потрібно?
Потрібен консенсус на системному рівні, і швидше виконання призведе до більшої прибутковості.
Алгоритм планування з кількома змінними, який враховує обмеження блоків, забезпечує більший прибуток, одночасно маючи можливість швидше завершувати виконання.
Більш детальні операції з даними, включаючи блокування даних на рівні коду операції, рівень кешу пам’яті тощо.
Основні проекти та їх технології
Monad Labs
Monad — це EVM Layer 1, розроблений для значного покращення масштабованості та швидкості транзакцій блокчейну завдяки своїм унікальним технічним функціям. Ключовою перевагою Monad є те, що він може обробляти до 10 000 транзакцій на секунду та має час блокування 1 секунду. Це пов’язано з його механізмом консенсусу MonadBFT і сумісністю з EVM, які дозволяють ефективно та швидко обробляти транзакції.
Однією з найпереконливіших особливостей Monad є його можливості паралельного виконання, які дозволяють йому обробляти декілька транзакцій одночасно, що значно покращує ефективність мережі та пропускну здатність порівняно з методами послідовної обробки в традиційних системах блокчейн.
Розробку Monad очолює Monad Labs, співзасновниками якої є Кеоне Хон, Юніс Гіарта та Джеймс Хунсакер. Проект успішно залучив 19 мільйонів доларів початкового фінансування та планує запустити тестову мережу в середині першого кварталу 2024 року, після чого відбудеться запуск основної мережі.
Monad оптимізовано в чотирьох основних областях, щоб зробити його високопродуктивним блокчейном:
MonadBFT: MonadBFT — це високопродуктивний консенсусний механізм для блокчейну Monad, який використовується для досягнення узгодженості впорядкування транзакцій за умов часткової синхронізації в присутності візантійських акторів. Це вдосконалена версія на основі HotStuff, яка використовує двоетапний алгоритм BFT, з оптимістичною швидкістю реагування, лінійними витратами на зв’язок у типових ситуаціях і квадратичними витратами на зв’язок у ситуаціях тайм-ауту. У MonadBFT лідер надсилає новий блок і QC (сертифікат кворуму) або TC (сертифікат очікування) попереднього раунду до валідатора в кожному раунді. Валідатор переглядає блок і, якщо він погоджується, надсилає підписане «за» до наступного раунду лідерів. Цей процес використовує порогові підписи для об’єднання голосів «за» 2f+1 верифікаторів для формування QC. У звичайному випадку спілкування лідер надсилає блоки валідаторам, які безпосередньо надсилають голоси лідеру для наступного раунду. MonadBFT також використовує підписи BLS на основі пар для вирішення проблем масштабованості, які можуть поступово агрегувати підписи в один підпис, а перевірка єдиного дійсного сукупного підпису може підтвердити, що спільні ресурси, пов’язані з відкритим ключем, підписали повідомлення. З міркувань продуктивності MonadBFT використовує гібридну схему підпису, де підписи BLS використовуються лише для агрегованих типів повідомлень (голосування та тайм-аут). Цілісність і автентичність повідомлення все ще забезпечуються підписами ECDSA. Завдяки цим характеристикам MonadBFT здатний досягти ефективного та надійного консенсусу блокчейну.
Відкладене виконання: це ключове нововведення, яке відокремлює процес виконання від процесу консенсусу. Відповідно до цієї архітектури процес консенсусу передбачає узгодження вузлами офіційного порядку транзакцій, тоді як виконання є процесом фактичного виконання цих транзакцій та оновлення стану. У цьому дизайні провідний вузол пропонує порядок транзакцій, але не знає кінцевого кореня стану, коли пропонує порядок; вузол валідатора не знає, чи всі транзакції в блоці будуть виконані успішно під час голосування щодо дійсності блоку.
Ця конструкція дозволяє Monad досягти значних покращень швидкості, що дозволяє масштабувати однофрагментні блокчейни для мільйонів користувачів. У Monad кожен вузол незалежно виконує транзакції в блоці N, досягаючи консенсусу в блоці N, і починає досягати консенсусу в блоці N+1. Цей підхід передбачає більший бюджет газу, оскільки виконання має лише відповідати консенсусу. Крім того, цей підхід більш толерантний до певних варіацій часу обчислення, оскільки виконання має лише в середньому відповідати консенсусу.
Щоб додатково забезпечити реплікацію кінцевого автомата, монада включає в пропозицію блоку корінь Merkle, затриманий блоками D. Цей відкладений корінь Merkle гарантує підтримку узгодженості всієї мережі, навіть якщо вузол виконує помилкову або зловмисну поведінку.
У MonadBFT остаточність — це один слот (1 секунда), а результати виконання зазвичай затримуються менше ніж на 1 секунду на повних вузлах. Ця однослотова остаточність означає, що після відправки транзакції користувачі побачать офіційний порядок транзакцій одним блоком пізніше. Якщо переважна більшість мережі не діє зловмисно, немає можливості змінити порядок. Для користувачів, яким потрібно швидко зрозуміти результати торгівлі (наприклад, високочастотні трейдери), можна запустити повний вузол, щоб мінімізувати затримку.
Паралельне виконання: це дозволяє Monad виконувати кілька транзакцій одночасно. На перший погляд може здатися, що цей підхід відрізняється від семантики виконання Ethereum, але це не так. Блоки Monad – це те саме, що блоки Ethereum, які є лінійно впорядкованими колекціями транзакцій. Результати виконання цих транзакцій однакові між Monad та Ethereum.
Під час паралельного виконання Monad використовує оптимістичний підхід до виконання, який починає виконувати наступні транзакції до завершення попередніх транзакцій у блоці. Іноді це може призвести до неправильних результатів виконання. Монади вирішують цю проблему, відстежуючи вхідні дані, що використовуються під час виконання транзакцій, і порівнюючи їх з виходами попередніх транзакцій. Якщо є розбіжності, транзакцію потрібно виконати повторно з правильними даними.
Крім того, Monad використовує статичний аналізатор коду для передбачення міжтранзакційних залежностей під час виконання транзакцій, щоб уникнути неефективного паралельного виконання. У найкращому випадку монада може передбачити багато залежностей наперед; у гіршому випадку вона повертається до простого режиму виконання.
Технологія паралельного виконання Monad не тільки підвищує ефективність і пропускну здатність мережі, але також зменшує кількість збоїв транзакцій через паралельне виконання шляхом оптимізації стратегій виконання.
MonadDb: MonadDb оптимізовано для зберігання та обробки даних. Це частина стратегії оптимізації Monad для покращення загальної продуктивності мережі, особливо коли йдеться про обробку даних стану та даних транзакцій. Такі компоненти призначені для підвищення ефективності та масштабованості зберігання даних і покращення здатності мережі блокчейн обробляти великі обсяги даних. Він включає вдосконалені механізми індексування даних, більш ефективні структури зберігання та оптимізовані шляхи доступу до даних. Ці оптимізації допомагають скоротити час доступу до даних і збільшити швидкість обробки транзакцій, тим самим покращуючи продуктивність усієї мережі блокчейну.
Екологічний проект
Обмін
TayaSwap — це AMM DEX на основі Monad, що підтримується SubLabs і дозволяє торгувати активами без традиційних книг замовлень або посередників. AMM покладається на математичні формули та смарт-контракти для полегшення обміну токенів, визначення цін і використання смарт-контрактів для здійснення однорангових транзакцій.
Ембіент Фінанси
Ambient (раніше CrocSwap) — це децентралізований торговий протокол, який дозволяє двосторонньому AMM поєднувати централізовану та постійну ліквідність продукту на будь-якій парі активів блокчейну. Ambient запускає весь DEX в одному смарт-контракті, де єдиний пул AMM — це легка структура даних, а не окремий смарт-контракт.
Протокол креветок
Shrimp — це (3,3) DEX з економікою токенів flywheel, підтримкою активів реального світу та надходить у Monad.
Каталізатор
Catalyst — це рішення ліквідності без дозволу між модульними блокчейнами, спеціально створене для з’єднання всіх ланцюжків і забезпечення доступу до будь-якого активу в будь-якому місці. Catalyst дозволяє розробникам автоматично підключатися до всіх ланцюжків і отримувати доступ до користувачів в єдиній екосистемі, а його проста, децентралізована та автономна конструкція забезпечує безпечний і плавний доступ проектів до ліквідності.
Обмін
Swaap — це ринково-нейтральний автоматизований маркет-мейкер (AMM). Він поєднує оракули та динамічні спреди, щоб забезпечити стабільні прибутки для постачальників ліквідності та нижчі ціни для трейдерів. Протокол значно зменшує непостійні втрати та надає пули з кількома активами.
Еліксир
Elixir — це децентралізований протокол створення ринку, який використовує алгоритми створення ринку для взаємодії з централізованими біржами через виклики API, щоб забезпечити ліквідність криптоактивів з довгим хвостом.
Timeswap
Timeswap — це децентралізований протокол грошового ринку на основі AMM, який не використовує оракулів або ліквідаторів. На відміну від Uniswap, де активами можна торгувати в режимі реального часу, запозичення на Timeswap передбачає торгівлю токенами до завершення погашення. Кредитор надає актив A для позики грошей, «захищаючи» певну кількість активу B, який позичальник використовує як заставу. Користувачі можуть налаштувати свій профіль ризику, щоб отримати вищі процентні ставки з нижчими іпотечними коефіцієнтами, або навпаки.
Поплі
Poply — це спільнотний ринок NFT, присвячений ланцюжку Monad, який демонструє та розширює можливості колекцій NFT, створених спеціально для цього ланцюга, і залучає людей, зацікавлених унікальними NFT, використовуючи штучний інтелект для створення мистецтва та зручний інтерфейс. Торгівля ERC-721 жетони.
Комутатор
Switchboard — це багатоланцюговий протокол Oracle без дозволів, який можна настроювати, для універсальних каналів даних і перевіреної випадковості. Дозволяючи будь-кому надсилати дані будь-якої форми, незалежно від типу даних, це забезпечує єдиний магазин для користувачів і допомагає розвивати наступне покоління децентралізованих програм.
Мережа Pyth
Pyth Network — це рішення цінового оракула нового покоління, розроблене Douro Labs, яке має на меті надавати цінні дані фінансового ринку в ланцюжку, включаючи криптовалюти, акції, іноземну валюту та товари, для проектів і протоколів, а також для громадськості за допомогою технології блокчейн. Мережа агрегує дані про ціни першої сторони від понад 70 надійних постачальників даних і публікує їх для використання смарт-контрактами та іншими додатками в ланцюзі або поза ним.
Протокол AIT
AIT Protocol — це інфраструктура даних штучного інтелекту, яка надає рішення штучного інтелекту Web3. Децентралізований ринок AIT пропонує мільйонам користувачів криптовалюти унікальну та широку можливість брати участь у завданнях «тренуватися, щоб заробити гроші» — концепції, яка одночасно дозволяє їм отримувати винагороди, одночасно роблячи активний внесок у розробку та розвиток моделей штучного інтелекту. сприяти розвитку .
Повідомлення
Notifi забезпечує загальний комунікаційний рівень для всіх проектів Web3, плануючи вбудовувати можливості сповіщень і обміну повідомленнями в децентралізовані програми для взаємодії з користувачами в цифрових і мережевих каналах. Notifi API дозволяє розробникам розблокувати складну комунікаційну інфраструктуру за допомогою простих API, які можуть надати власний досвід користувача для всіх програм у світі; Notifi Center надає користувачам сповіщення про налаштовану інформацію, яка буде доступна з мобільних пристроїв і в Інтернеті, дозволяючи користувачам переглядати та керувати всією інформацією у світі Web3; Notifi Push дозволяє маркетологам створювати цілісні багатоканальні взаємодії, які стимулюють розвиток бізнесу та зберігають базу користувачів.
ACryptoS
ACryptoS — це розширена платформа стратегії шифрування, оптимізатор агрегації доходів із кількома ланцюжками та DEX, що забезпечує автоматичні складені сховища з одним токеном, сховища LP з подвійними токенами, унікальні сховища ліквідності, DEX для відділень Balancer-V2 та біржі стейблкойнів Широкий спектр унікальних продуктів . Спочатку запущений у мережі BNB у листопаді 2020 року ACryptoS розширився до 11 ланцюжків із понад 100 розгорнутими сховищами з метою підтримки користувачів і протоколів DeFi.
MagmaDAO
MagmaDAO — це керований DAO протокол стекінгу ліквідності, який спрямований на досягнення справедливого розподілу токенів через екосистемні конкурентоспроможні airdrops.Це перший розподілений валідатор за межами Ethereum і побудований на найшвидшій, найдешевшій і найбільш стійкій до цензури Strong EVM L1 Monad.
Обмін вомбатом
Wombat Exchange — це багатоланцюгова біржа стейблкойнів із відкритими пулами ліквідності, низьким ковзанням і одностороннім стейкингом.
Червоточина
Wormhole — це децентралізований універсальний протокол обміну повідомленнями, який дозволяє розробникам і користувачам міжланцюжкових додатків користуватися перевагами кількох екосистем.
DeMask Finance
DeMask Finance — це мережевий протокол AMM для транзакцій між NFT і токенами ERC20. DeMask Finance підтримує створення колекцій NFT і стартових панелей NFT: у поєднанні з ETH та іншими токенами. Децентралізований обмін NFT: підтримує поєднання токенів ERC-1155 NFT або інших токенів з токенами ETH і ERC-20. Протокол DeMask має на меті додати ліквідність ринку NFT і надає інтерфейс для безперебійного обміну між токенами ERC20 або власними токенами та колекціями NFT. DeMask — це система взаємопов’язаних смарт-контрактів, яка дозволяє всім користувачам створювати та володіти пулами ліквідності та торгувати в повністю автоматизований спосіб. Кожен пул буде містити пару активів, включаючи токен і NFT, забезпечуючи фіксовану ціну для миттєвої торгівлі. Це також дозволяє іншим контрактам оцінювати середню ціну двох активів протягом певного часу. Користувачі з фондами ліквідності отримають винагороду при обміні парами активів.
Шість V2
Sei V2 — це важливе оновлення мережі Sei, яке має на меті стати першою повністю паралелізованою EVM. Це оновлення дозволить Sei:
Зворотна сумісність зі смарт-контрактами EVM: це означає, що розробники можуть розгортати перевірені, сумісні з EVM смарт-контракти на Sei без зміни коду. Це надзвичайно важливо для розробників, оскільки спрощує процес перенесення їхніх існуючих смарт-контрактів з інших блокчейнів, таких як Ethereum, до Sei.
З технічної точки зору вузли Sei автоматично імпортуватимуть Geth — реалізацію Go віртуальної машини Ethereum. Geth використовуватиметься для обробки транзакцій Ethereum, і будь-які пов’язані з цим оновлення (включаючи оновлення стану або виклики до контрактів, не пов’язаних з EVM) здійснюватимуться через спеціальний інтерфейс, створений Sei для EVM.
Оптимістичне розпаралелювання: воно дозволяє блокчейну підтримувати розпаралелювання, не вимагаючи від розробників визначення будь-яких залежностей. Це означає, що всі транзакції можуть виконуватися паралельно, і коли виникає конфлікт (наприклад, транзакція торкається того самого стану), ланцюжок відстежуватиме частину пам’яті, яку торкається кожна транзакція, і повторно запускатиме ці транзакції по порядку. Цей процес триватиме рекурсивно, доки не будуть вирішені всі непояснені конфлікти. Оскільки транзакції впорядковуються блоками, процес є детермінованим, що спрощує робочий процес розробника, зберігаючи паралелізм на рівні ланцюжка.
SeiDB: він представить нову структуру даних під назвою SeiDB для оптимізації рівня зберігання платформи. Основна мета SeiDB — запобігти розповсюдженню стану, проблеми, коли мережа стає надто важкою для даних, одночасно спрощуючи процес синхронізації стану для нових вузлів. Цей дизайн спрямований на підвищення загальної продуктивності та масштабованості блокчейну Sei.
Sei V2 досягає цієї мети шляхом перетворення традиційного дерева IAVL у двокомпонентну систему – сховище стану та зобов’язання стану. Ця зміна значно зменшує затримку та використання диска, і Sei V2 також планує перейти на використання PebbleDB для покращення продуктивності читання та запису для багатопотокового доступу.
Взаємодія з існуючими ланцюжками: Sei V2 дозволяє бездоганно поєднувати EVM з будь-яким іншим середовищем виконання, яке підтримує Sei, забезпечуючи більш плавний досвід для розробників, які можуть легко отримати доступ до власних токенів та інших функцій ланцюга, таких як застава. Він також створить новий компонент для підтримки смарт-контрактів EVM. Ці смарт-контракти EVM отримають переваги від усіх змін, внесених до консенсусу та паралелізації, а також зможуть взаємодіяти з існуючими смарт-контрактами Cosmwasm.
З точки зору продуктивності, Sei V2 забезпечить пропускну здатність 28 300 пакетних транзакцій на секунду, забезпечуючи час блокування 390 мілісекунд і остаточність 390 мілісекунд. Це дозволяє Sei підтримувати більше користувачів і забезпечувати кращий інтерактивний досвід, ніж існуючі блокчейни, забезпечуючи при цьому нижчу вартість кожної транзакції.
Основний прогрес оновлення Sei V2 зараз близький до завершення коду. Після завершення перевірки це оновлення буде випущено в загальнодоступній тестовій мережі в першому кварталі 2024 року та буде розгорнуто в основній мережі в першій половині 2024 року.
Неон
Neon EVM використовує можливості блокчейну Solana, щоб забезпечити ефективне середовище для dApps Ethereum. Він працює як смарт-контракт у Solana, що дозволяє розробникам розгортати dApps Ethereum з мінімальними змінами коду або без них і користуватися розширеними функціями Solana. Архітектура та операції Neon EVM зосереджені на безпеці, децентралізації та стабільності, надаючи розробникам Ethereum можливість плавно переходити до середовища Solana. Він використовує низькі комісії Solana та високу швидкість транзакцій із здатністю дозволяти транзакціям виконуватися паралельно, забезпечувати високу пропускну здатність та зменшувати витрати. Основні компоненти екосистеми Neon EVM включають:
Програма Neon EVM:
Це EVM, скомпільований у байт-код Berkeley Packet Filter і працює на Solana. Він обробляє транзакції, подібні до Ethereum (транзакції Neon) на Solana, і дотримується правил Ethereum. Neon EVM налаштовується через децентралізований обліковий запис EVM з кількома підписами, і учасники можуть змінювати код Neon EVM і параметри налаштування.
Процес, за допомогою якого Neon EVM обробляє транзакції, включає кілька ключових кроків. Спочатку користувачі ініціюють транзакцію, схожу на Ethereum (N-tx), через гаманець, сумісний з Ethereum. Ці транзакції інкапсулюються в транзакції Solana (S-tx) через Neon Proxy, а потім передаються до програми Neon EVM, розміщеної на Solana. Програма Neon EVM розблоковує транзакції, перевіряє підписи користувачів, завантажує статус EVM (включаючи дані облікового запису та код смарт-контракту), виконує транзакції в середовищі Solana BPF (Berkeley Packet Filter) і оновлює статус Solana відповідно до нового статусу Neon EVM.
Neon Proxy: дає змогу портувати додатки Ethereum dApps на Neon із мінімальною зміною конфігурації. Neon Proxy пакує транзакції EVM у транзакції Solana та надає їх як контейнерне рішення для зручності використання. Оператори, які використовують проксі-сервери Neon, сприяють виконанню транзакцій, подібних до Ethereum, на Solana, приймаючи токени NEON для оплати газу та інших платежів в екосистемі Solana.
Neon DAO: DAO надає послуги зберігання для Neon Foundation і керує майбутніми дослідженнями та розробками. Він працює як серія контрактів на Solana, забезпечуючи рівень управління, який контролює функціональність Neon EVM. Власники токенів NEON можуть брати участь у діяльності DAO, включаючи пропозиції та голосування за пропозиції.
Токен NEON: цей утилітарний токен виконує дві основні функції — оплату зборів за газ і участь в управлінні через DAO.
Інтеграція та інструменти: Neon EVM підтримує різноманітні інтеграції та інструменти для розробки та аналізу. До них належать дослідники блоків, такі як NeonScan, обгортки ERC-20 SPL для передачі токенів, NeonPass для передачі токенів ERC-20 між Solana та Neon EVM, NeonFaucet для тестування токенів і сумісність з EVM, як-от сумісність із MetaMask Wallet.
Затемнення
Eclipse — це рішення рівня 2 для Ethereum, яке значно прискорює обробку транзакцій завдяки використанню віртуальної машини Solana (SVM). Eclipse розроблено для швидкості та масштабованості, використовуючи модульну архітектуру згортання та інтегруючи ключові технології, такі як взаєморозрахунки Ethereum, смарт-контракти SVM, доступність даних Celestia та безпека RISC Zero.
Зокрема, Eclipse Mainnet поєднує найкращі частини модульного стеку:
Рівень розрахунків – Ethereum: Eclipse використовує Ethereum як рівень розрахунків. На цьому рівні транзакції завершуються та захищаються. Використання Ethereum означає не лише використання переваг його надійної безпеки та ліквідності, а й використання ETH як токена газу для оплати комісій за транзакції. Це налаштування дозволяє Eclipse успадкувати потужні функції безпеки від Ethereum.
Рівень виконання-SVM: з точки зору виконання смарт-контракту, Eclipse використовує SVM. Це різко контрастує з тим, як EVM виконує транзакції послідовно, SVM здатний паралельно обробляти транзакції. Його середовище виконання Sealevel містить транзакції, які не передбачають перекриття станів і можуть оброблятися паралельно, дозволяючи Eclipse масштабуватися горизонтально та покращувати пропускну здатність.
Доступність даних – Celestia: щоб забезпечити своєчасну доступність і перевірку даних, Eclipse використовує Celestia. Celestia надає масштабовану та безпечну платформу для публікації даних і є важливою підтримкою високої пропускної здатності Eclipse.
Захист від шахрайства – RISC Zero: Eclipse інтегрує RISC Zero для захисту від шахрайства з нульовим знанням, уникаючи необхідності серіалізації проміжного стану, таким чином підвищуючи ефективність і безпеку системи.
Метою дизайну Eclipse є створення універсального рішення рівня 2 для Ethereum, яке можна використовувати у справді великому масштабі. Його розроблено для усунення обмежень зведених програм, а також проблем ізоляції та складності, які можуть призвести до погіршення роботи користувачів і розробників. Eclipse надає привабливий варіант для створення масштабованих і продуктивних dApps на Ethereum завдяки своїй модульній системі зведення та інтегрованим технологічним компонентам.
Lumio
Lumio — це рішення рівня 2, розроблене компанією Pontem Network, щоб вирішити проблеми масштабованості Ethereum і надати Web2 досвід, подібний до Web3. Він виділяється як унікальне зведення в просторі блокчейну завдяки своїй здатності підтримувати як EVM, так і Move VM, які використовуються Aptos. Ця подвійна сумісність дозволяє Lumio обробляти транзакції на Aptos і одночасно використовувати Ethereum, забезпечуючи універсальне та ефективне рішення для розробників і користувачів dApp. Він має такі ключові особливості:
Сумісність двох віртуальних машин: Lumio унікально підтримує EVM і Aptos Move VM. Ця подвійна сумісність дозволяє Lumio легко інтегрувати функціональні можливості Ethereum і Aptos, підвищуючи гнучкість і ефективність розробки та виконання dApp.
Висока пропускна здатність і низька затримка: Lumio значно збільшує пропускну здатність транзакцій, використовуючи для впорядкування транзакцій високопродуктивні ланцюжки, як-от Aptos. Ця інтеграція гарантує, що Lumio може ефективно обробляти великі обсяги транзакцій, зберігаючи безпеку та характеристики ліквідності Ethereum.
Технологія Optimistic Rollup: Lumio використовує стек OP з відкритим кодом і використовує технологію Optimistic Rollup. Optimistic rollups відомі своєю ефективною обробкою транзакцій і меншими витратами, що робить їх придатними для масштабування додатків на основі Ethereum.
Гнучка економічна модель витрат на газ: Lumio представляє орієнтовану на програму економічну модель витрат на газ. Ця модель дозволяє розробникам додатків отримувати пряму вигоду від використання мережі, потенційно надихаючи на більш інноваційну та зручну розробку dApp.
Сумісність та інтеграція: здатність Lumio обробляти транзакції на Aptos і розраховуватися на Ethereum демонструє високий ступінь взаємодії між різними екосистемами блокчейну. Ця функція дозволяє розробникам повною мірою використовувати переваги Ethereum і Aptos у своїх програмах.
Баланс безпеки та масштабованості: поєднання надійної безпеки Ethereum із масштабованістю Aptos надає розробникам привабливе рішення для створення високопродуктивних безпечних dApps. Архітектура Lumio розроблена таким чином, щоб ефективно збалансувати ці два важливі аспекти.
Наразі Lumio перебуває на стадії закритої бета-версії та планує поступово розповсюджувати її для вибраних користувачів. Цей підхід дозволяє проводити ретельне тестування та вдосконалення платформи на основі відгуків користувачів, забезпечуючи надійну та зручну платформу після більш широкого випуску.
Інші паралельні проекти в галузі
Солана
Технологія Solana Sealevel є ключовим компонентом її блокчейн-архітектури та призначена для покращення продуктивності смарт-контрактів за допомогою технології паралельної обробки. Цей підхід суттєво відрізняється від однопоточної обробки інших блокчейн-платформ, таких як EVM і EOS на основі WASM, які обробляють один контракт за раз і змінюють стан блокчейну послідовно.
Sealevel дозволяє середовищу виконання Solana обробляти десятки тисяч контрактів паралельно, використовуючи всі ядра, доступні валідатору. Ця можливість паралельної обробки можлива, оскільки транзакції Solana явно описують усі стани, які будуть прочитані або записані під час виконання, дозволяючи транзакціям, що не перекриваються, виконуватися одночасно, а також транзакціям, які зчитують лише той самий стан.
Основні функції Sealevel базуються на унікальній архітектурі Solana, включаючи такі компоненти, як база даних облікових записів Cloudbreak і механізм консенсусу Proof of History (PoH). Cloudbreak прив’язує відкриті ключі до облікових записів, облікові записи зберігають баланси та дані, а програми (код без стану) керують змінами стану для цих облікових записів.
Трансакції в Solana визначаються вектором інструкцій, кожна інструкція містить програму, інструкції програми та список облікових записів, які транзакція бажає читати та записувати. Цей інтерфейс, натхненний низькорівневими інтерфейсами операційної системи для пристроїв, дозволяє SVM сортувати мільйони незавершених транзакцій і планувати всі транзакції, що не перекриваються, для паралельної обробки. Крім того, Sealevel може сортувати всі інструкції за ідентифікатором програми та запускати ту саму програму на всіх облікових записах одночасно, процес, подібний до оптимізації SIMD (одна інструкція з кількома даними), яка використовується в графічних процесорах.
Sealevel для Solana забезпечує кілька переваг, зокрема покращену масштабованість, зменшену затримку, економічну ефективність і покращену безпеку. Це дозволяє мережі Solana обробляти значно більшу кількість транзакцій за секунду, забезпечує майже миттєве завершення транзакцій і знижує комісію за транзакції. Навіть під час паралельної обробки безпека смарт-контрактів підтримується за допомогою надійних протоколів безпеки Solana.
Sealevel робить Solana потужною децентралізованою платформою додатків, забезпечуючи високошвидкісну паралельну обробку та збільшену пропускну здатність транзакцій.
Суй
Функції паралельної технології Sui роблять її ефективною, високопродуктивною блокчейн-платформою, придатною для різноманітних додатків і випадків використання Web3. Ці відмітні особливості разом покращують ефективність і пропускну здатність мережі:
Компоненти нарвала та бичачої акули: ці два компоненти мають вирішальне значення для механізму консенсусу Суї. Narwhal слугує пулом пам’яті, відповідальним за прискорення обробки транзакцій, підвищення ефективності мережі та забезпечення доступності даних при надсиланні в Bullshark (консенсусний механізм). Bullshark відповідає за сортування даних, наданих Narwhal, використовуючи візантійський механізм відмовостійкості для перевірки дійсності транзакцій і розподілу цих транзакцій по мережі.
Модель власності на активи: у мережі Sui активи можуть належати одному власнику або ділитися кількома власниками. Активи від одного власника можна швидко та вільно передавати через мережу, тоді як спільні активи потрібно перевіряти за допомогою консенсусної системи. Ця система власності на активи не тільки покращує ефективність обробки транзакцій, але також дозволяє розробникам створювати різні типи активів для своїх програм.
Розподілені обчислення: дизайн Sui дозволяє мережі масштабувати ресурси на основі попиту, завдяки чому вона функціонує як хмарний сервіс. Це означає, що зі збільшенням попиту на мережу Sui мережеві валідатори можуть збільшити обчислювальну потужність, підтримувати стабільність мережі та низьку плату за газ.
Мова програмування Sui Move: Sui Move — рідна мова програмування Sui, розроблена для створення високопродуктивних, безпечних і багатофункціональних програм. Він заснований на мові Move і спрямований на усунення недоліків мови програмування смарт-контрактів, підвищення безпеки смарт-контрактів і ефективності роботи програмістів.
Програмований блок транзакцій (PTB): PTB у Sui — це складна послідовність транзакцій, яка може складатися, яка може отримати доступ до будь-якої загальнодоступної функції Move у ланцюзі в усіх смарт-контрактах. Ця конструкція забезпечує надійні гарантії для платіжних або фінансово-орієнтованих програм.
Горизонтальна масштабованість: масштабованість Sui не обмежується обробкою транзакцій, але також включає зберігання. Це дозволяє розробникам визначати складні активи з багатими властивостями та зберігати їх безпосередньо в ланцюжку без необхідності використовувати непряме зберігання поза ланцюгом для економії плати за газ.
Паливо
У мережі Fuel «паралельне виконання транзакцій» є ключовою технологією, яка дозволяє мережі ефективно обробляти великі обсяги транзакцій. Суть цього паралельного виконання досягається за рахунок використання списків доступу зі строгим станом на основі моделі UTXO (Unspent Transaction Output). Ця модель є фундаментальним елементом біткойна та багатьох інших криптовалют.
Fuel представляє можливість паралельного виконання транзакцій у моделі UTXO. Використовуючи списки доступу зі строгим станом, Fuel може обробляти транзакції паралельно, таким чином використовуючи більше потоків ЦП і ядер, які зазвичай були б незадіяні в однопотокових блокчейнах. Таким чином, Fuel може забезпечити більшу обчислювальну потужність, доступ до стану та пропускну здатність транзакцій, ніж однопотоковий блокчейн.
Fuel вирішує проблему паралелізму в моделі UTXO. У Fuel користувачі не підписують UTXO безпосередньо, а натомість підписують ідентифікатор контракту, що вказує на їхній намір взаємодіяти з контрактом. Таким чином, користувачі безпосередньо не змінюють стан, спричиняючи споживання UTXO. Натомість виробник блоку відповідатиме за те, як різні транзакції в блоці впливають на загальний стан і, отже, на контракт UTXO. Споживаний контрактний UTXO створює новий UTXO з тими самими основними характеристиками, але оновленим сховищем і балансом.
Для досягнення паралельного виконання транзакцій компанія Fuel розробила спеціальну віртуальну машину FuelVM. Дизайн FuelVM зосереджений на зменшенні марнотратної обробки в традиційних архітектурах віртуальних машин блокчейн, одночасно надаючи розробникам більше потенційного простору для проектування. Він містить багаторічні уроки, отримані в екосистемі Ethereum, і пропозиції щодо вдосконалень, які не вдалося реалізувати в Ethereum через необхідність підтримувати сумісність із попередніми версіями.
Квартири
Блокчейн Aptos використовує механізм паралельного виконання під назвою Block-STM (Software Transaction Memory), щоб покращити його здатність обробляти транзакції. Ця технологія дозволяє Aptos виконувати транзакції в попередньо встановленому порядку в кожному блоці, призначаючи транзакції різним потокам процесора під час виконання. Основна ідея цього методу полягає в записі місць пам’яті, змінених транзакціями під час виконання всіх транзакцій. Після перевірки всіх результатів транзакції, якщо виявлено, що транзакція мала доступ до місця пам’яті, зміненого попередньою транзакцією, транзакція буде визнана недійсною. Потім перервані транзакції виконуються повторно, і процес повторюється, доки не будуть виконані всі транзакції.
На відміну від інших механізмів паралельного виконання, Block-STM зберігає атомарність транзакцій без необхідності заздалегідь знати дані, які потрібно прочитати/записати. Це полегшує розробникам створення розпаралелізованих програм. Block-STM підтримує більш розширену атомарність, ніж інші середовища паралельного виконання, які часто вимагають розділення операцій на кілька транзакцій (порушення логічної атомарності). Block-STM покращує взаємодію з користувачем, зменшуючи затримку та покращуючи економічну ефективність.
Крім того, Aptos також використовує механізм консенсусу під назвою AptosBFTv4, протокол BFT для виробничих блокчейнів, який пройшов сувору перевірку коректності. Протокол оптимізує швидкість реагування, забезпечує низьку затримку та високу пропускну здатність, а також використовує всі переваги основної мережі. AptosBFTv4 використовує конструкцію конвеєра, схожу на процесор, щоб забезпечити максимальне використання ресурсів на кожному кроці. Тому один вузол може брати участь у багатьох аспектах консенсусу, від вибору транзакцій для включення в блок до виконання іншого набору транзакцій, запису виходів іншого набору транзакцій у сховище та сертифікації виходів іншого набору транзакцій. Це робить пропускну здатність обмеженою лише найповільнішим етапом, а не послідовним поєднанням усіх етапів.
виклик
технічне завдання
Загалом, основними проблемами під час прийняття паралельного або одночасного підходу є проблеми перегонів даних, конфлікти читання та запису або проблеми небезпеки даних. Усі ці терміни описують ту саму проблему: різні потоки або операції намагаються одночасно прочитати та змінити ті самі дані. Впровадження ефективних і надійних паралельних систем вимагає вирішення складних технічних проблем, особливо щодо забезпечення передбачуваного, безконфліктного виконання паралельних операцій на тисячах децентралізованих вузлів. Крім того, завдання технічної сумісності полягає в тому, щоб забезпечити сумісність нових методів паралельної обробки з існуючими стандартами EVM і кодами смарт-контрактів.
Адаптивність екосистеми
Розробникам може знадобитися вивчити нові інструменти та методи, щоб максимізувати переваги паралельної EVM. Крім того, користувачі також повинні адаптуватися до нових режимів взаємодії та функцій продуктивності, які можуть з’явитися. Це вимагає від учасників усієї екосистеми (включно з розробниками, користувачами та постачальниками послуг) певного розуміння нових технологій і адаптації до них. У той же час потужна екосистема блокчейну покладається не тільки на свої технічні характеристики, але й на широку підтримку розробників і різноманітні програми. Щоб нові технології, такі як паралельний EVM, досягли успіху на ринку, вони повинні створити достатні мережеві ефекти, щоб залучити участь розробників і користувачів.
Підвищена складність системи
Паралельний EVM вимагає ефективного мережевого зв’язку для підтримки синхронізації даних між кількома вузлами. Затримки в мережі або збої синхронізації можуть призвести до непослідовної обробки транзакцій, збільшуючи складність конструкції системи. Щоб ефективно скористатися перевагами паралельної обробки, системам потрібно більш розумно керувати обчислювальними ресурсами та розподіляти їх. Це може включати динамічний розподіл навантаження між різними вузлами, а також оптимізацію використання пам’яті та сховища. Розробка смарт-контрактів і програм, які підтримують паралельну обробку, складніша, ніж традиційні моделі послідовного виконання. Розробники повинні враховувати характеристики та обмеження паралельного виконання, які можуть ускладнити процес кодування та налагодження. У середовищі паралельного виконання вразливості безпеки можуть бути посилені, оскільки проблема безпеки може вплинути на декілька транзакцій, що виконуються паралельно. Тому потрібен більш суворий процес перевірки та тестування безпеки.
Перспективи на майбутнє
Паралельний EVM продемонстрував великий потенціал у покращенні масштабованості та ефективності блокчейну. Ці паралельні EVM, згадані вище, являють собою важливий зсув у технології блокчейну та розроблені для покращення можливостей обробки транзакцій шляхом виконання транзакцій одночасно на кількох процесорах. Цей підхід порушує традиційну послідовну обробку транзакцій, забезпечуючи вищу пропускну здатність і меншу затримку, що є критично важливим для масштабованості та ефективності мереж блокчейн.
Успішне впровадження паралельної EVM значною мірою залежить від бачення та навичок розробників, особливо в розробці смарт-контрактів і структур даних. Ці елементи мають вирішальне значення для визначення того, чи можна транзакцію виконати паралельно. Розробники повинні розглядати паралельну обробку з самого початку проекту та переконатися, що їхні конструкції дозволяють виконувати різні транзакції незалежно без втручання.
Parallel EVM також підтримує сумісність з екосистемою Ethereum, що є критично важливим для розробників і користувачів, які вже працюють з додатками на основі Ethereum. Ця сумісність забезпечує плавний перехід та інтеграцію існуючих dApps, що є проблемою для таких систем, як DAG, оскільки вони часто вимагають значних модифікацій існуючих програм.
Розробка паралельних EVM розглядається як ключовий крок у вирішенні фундаментальних обмежень масштабованості блокчейна. Очікується, що ці інновації підготують блокчейн-мережі до майбутнього, дозволяючи їм йти в ногу зі зростаючими вимогами та стати наріжним каменем наступного покоління інфраструктури Web3. Хоча паралельні EVM пропонують величезний потенціал, їх успішне впровадження вимагає подолання складних технічних проблем і забезпечення широкого впровадження екосистеми.
Переглянути оригінал
Контент має виключно довідковий характер і не є запрошенням до участі або пропозицією. Інвестиційні, податкові чи юридичні консультації не надаються. Перегляньте Відмову від відповідальності , щоб дізнатися більше про ризики.
Дослідницький звіт MT Capital: комплексна інтерпретація паралельної EVM, огляд проекту та майбутні перспективи
Автор: Xinwei, MT Capital
TL;DR
Основні проблеми під час впровадження паралелізму включають вирішення проблем перегонів даних і конфліктів читання-запису, забезпечення сумісності технології з існуючими стандартами, адаптацію до нових шаблонів взаємодії екосистеми та управління підвищеною складністю системи, зокрема з точки зору безпеки та розподілу ресурсів.
Parallel EVM демонструє великий потенціал у підвищенні масштабованості та ефективності блокчейну, знаменуючи значний зсув у технології блокчейну. Він покращує можливості обробки транзакцій шляхом виконання транзакцій одночасно на кількох процесорах, долаючи обмеження традиційної послідовної обробки транзакцій. Хоча паралельні EVM пропонують величезний потенціал, їх успішне впровадження вимагає подолання складних технічних проблем і забезпечення широкого впровадження екосистеми.
Основні концепції паралельного EVM
Вступ до EVM
Віртуальна машина Ethereum (EVM) є основним компонентом блокчейну Ethereum і служить його обчислювальним механізмом. Це квазі-Тьюрингова повна машина, яка забезпечує робоче середовище для виконання смарт-контрактів у мережі Ethereum, що має вирішальне значення для підтримки довіри та послідовності в усій екосистемі Ethereum.
EVM виконує смарт-контракти шляхом обробки байт-коду, який є більш простою формою компіляції коду смарт-контракту, який зазвичай пишеться на мові програмування високого рівня, такій як Solidity. Ці байт-коди складаються з серії кодів операцій (операційних кодів), які використовуються для виконання різних функцій, включаючи арифметичні операції та зберігання/вилучення даних. EVM працює як стекова машина, обробляючи операції за принципом «останній прийшов – перший вийшов». Кожна операція в EVM має відповідну вартість газу. Ця газова система вимірює обчислювальні зусилля, необхідні для виконання операцій, забезпечуючи справедливий розподіл ресурсів і запобігаючи зловживанню мережею.
В Ethereum транзакції відіграють важливу роль у функціональності EVM. Є два типи транзакцій: ті, які викликають повідомлення, і ті, які викликають створення контракту. Створення контракту призводить до створення нового облікового запису контракту, що містить скомпільований байт-код смарт-контракту, і коли інший обліковий запис здійснює виклик повідомлення до контракту, його байт-код виконується.
Архітектура EVM включає такі компоненти, як байт-код, стек, пам’ять і сховище. Він має виділений простір пам’яті для тимчасового зберігання даних під час виконання та постійний простір для зберігання даних у блокчейні для нескінченного зберігання даних. Конструкція EVM забезпечує безпечне середовище виконання для смарт-контрактів, ізолює їх для запобігання атакам повторного входу та використовує різні заходи безпеки, такі як обмеження газу та глибини стека.
Крім того, вплив EVM поширюється за межі Ethereum на ширший діапазон через сумісні з EVM ланцюжки. Хоча ці ланцюжки відрізняються, вони зберігають сумісність із програмами на основі Ethereum, що дозволяє їм без проблем взаємодіяти з програмами на основі Ethereum. Ці мережі відіграють ключову роль у різних сферах, таких як корпоративні рішення, GameFi та DeFi.
Необхідність паралельного EVM
Необхідність паралельної EVM (віртуальної машини Ethereum) випливає з її здатності значно підвищити продуктивність і ефективність мереж блокчейну. Традиційний EVM обробляє транзакції послідовно, що не тільки споживає багато енергії, але й створює велике навантаження на валідатори мережі. Такий підхід часто призводить до високих транзакційних витрат і неефективності, і вважається основною перешкодою для широкого впровадження блокчейна.
Parallel EVM революціонізує процес консенсусу, дозволяючи виконувати декілька операцій одночасно. Можливість паралельного виконання значно збільшує пропускну здатність мережі, тим самим підвищуючи продуктивність і масштабованість усього блокчейну. Використовуючи паралельну EVM, мережа блокчейну може обробляти більше транзакцій за коротший час, ефективно вирішуючи загальні проблеми перевантаження та повільного часу обробки традиційних систем блокчейну.
Паралельний EVM має значний вплив на різні аспекти технології блокчейн:
Це забезпечує більш енергоефективний метод обробки транзакцій. Зменшуючи навантаження на валідатори та всю мережу, Parallel EVM допомагає побудувати більш стійку екосистему блокчейну.
Покращена масштабованість і збільшена пропускна здатність безпосередньо призводять до зниження комісії за транзакції. Користувачі отримають більш економічний досвід, що зробить блокчейн-платформи більш привабливими для ширшої аудиторії.
Одночасна обробка кількох транзакцій, а не послідовна, означає, що dApps можуть працювати більш плавно навіть у періоди високого попиту на мережу.
Метод реалізації паралельного EVM
У поточній архітектурі EVM найскладнішими операціями читання та запису є sload і sstore, які використовуються для читання та запису даних із стану trie відповідно. Таким чином, забезпечення того, щоб різні потоки не конфліктували під час цих двох операцій, є простою точкою входу для реалізації паралельної/одночасної EVM. Насправді в Ethereum існує особливий тип транзакцій, який включає спеціальну структуру під назвою «список доступу», яка дозволяє транзакціям передавати адреси зберігання, які можна читати та змінювати. Таким чином, це забезпечує хорошу відправну точку для реалізації підходу паралельного виконання на основі планування.
З точки зору реалізації системи, існує три поширені форми паралельного/одночасного EVM:
Різниця між паралелізмом/паралелізмом у блокчейні та системах баз даних полягає в тому, що:
Отже, що нам потрібно?
Потрібен консенсус на системному рівні, і швидше виконання призведе до більшої прибутковості.
Алгоритм планування з кількома змінними, який враховує обмеження блоків, забезпечує більший прибуток, одночасно маючи можливість швидше завершувати виконання.
Більш детальні операції з даними, включаючи блокування даних на рівні коду операції, рівень кешу пам’яті тощо.
Основні проекти та їх технології
Monad Labs
Monad — це EVM Layer 1, розроблений для значного покращення масштабованості та швидкості транзакцій блокчейну завдяки своїм унікальним технічним функціям. Ключовою перевагою Monad є те, що він може обробляти до 10 000 транзакцій на секунду та має час блокування 1 секунду. Це пов’язано з його механізмом консенсусу MonadBFT і сумісністю з EVM, які дозволяють ефективно та швидко обробляти транзакції.
Однією з найпереконливіших особливостей Monad є його можливості паралельного виконання, які дозволяють йому обробляти декілька транзакцій одночасно, що значно покращує ефективність мережі та пропускну здатність порівняно з методами послідовної обробки в традиційних системах блокчейн.
Розробку Monad очолює Monad Labs, співзасновниками якої є Кеоне Хон, Юніс Гіарта та Джеймс Хунсакер. Проект успішно залучив 19 мільйонів доларів початкового фінансування та планує запустити тестову мережу в середині першого кварталу 2024 року, після чого відбудеться запуск основної мережі.
Monad оптимізовано в чотирьох основних областях, щоб зробити його високопродуктивним блокчейном:
MonadBFT: MonadBFT — це високопродуктивний консенсусний механізм для блокчейну Monad, який використовується для досягнення узгодженості впорядкування транзакцій за умов часткової синхронізації в присутності візантійських акторів. Це вдосконалена версія на основі HotStuff, яка використовує двоетапний алгоритм BFT, з оптимістичною швидкістю реагування, лінійними витратами на зв’язок у типових ситуаціях і квадратичними витратами на зв’язок у ситуаціях тайм-ауту. У MonadBFT лідер надсилає новий блок і QC (сертифікат кворуму) або TC (сертифікат очікування) попереднього раунду до валідатора в кожному раунді. Валідатор переглядає блок і, якщо він погоджується, надсилає підписане «за» до наступного раунду лідерів. Цей процес використовує порогові підписи для об’єднання голосів «за» 2f+1 верифікаторів для формування QC. У звичайному випадку спілкування лідер надсилає блоки валідаторам, які безпосередньо надсилають голоси лідеру для наступного раунду. MonadBFT також використовує підписи BLS на основі пар для вирішення проблем масштабованості, які можуть поступово агрегувати підписи в один підпис, а перевірка єдиного дійсного сукупного підпису може підтвердити, що спільні ресурси, пов’язані з відкритим ключем, підписали повідомлення. З міркувань продуктивності MonadBFT використовує гібридну схему підпису, де підписи BLS використовуються лише для агрегованих типів повідомлень (голосування та тайм-аут). Цілісність і автентичність повідомлення все ще забезпечуються підписами ECDSA. Завдяки цим характеристикам MonadBFT здатний досягти ефективного та надійного консенсусу блокчейну.
Відкладене виконання: це ключове нововведення, яке відокремлює процес виконання від процесу консенсусу. Відповідно до цієї архітектури процес консенсусу передбачає узгодження вузлами офіційного порядку транзакцій, тоді як виконання є процесом фактичного виконання цих транзакцій та оновлення стану. У цьому дизайні провідний вузол пропонує порядок транзакцій, але не знає кінцевого кореня стану, коли пропонує порядок; вузол валідатора не знає, чи всі транзакції в блоці будуть виконані успішно під час голосування щодо дійсності блоку.
Ця конструкція дозволяє Monad досягти значних покращень швидкості, що дозволяє масштабувати однофрагментні блокчейни для мільйонів користувачів. У Monad кожен вузол незалежно виконує транзакції в блоці N, досягаючи консенсусу в блоці N, і починає досягати консенсусу в блоці N+1. Цей підхід передбачає більший бюджет газу, оскільки виконання має лише відповідати консенсусу. Крім того, цей підхід більш толерантний до певних варіацій часу обчислення, оскільки виконання має лише в середньому відповідати консенсусу.
Щоб додатково забезпечити реплікацію кінцевого автомата, монада включає в пропозицію блоку корінь Merkle, затриманий блоками D. Цей відкладений корінь Merkle гарантує підтримку узгодженості всієї мережі, навіть якщо вузол виконує помилкову або зловмисну поведінку.
У MonadBFT остаточність — це один слот (1 секунда), а результати виконання зазвичай затримуються менше ніж на 1 секунду на повних вузлах. Ця однослотова остаточність означає, що після відправки транзакції користувачі побачать офіційний порядок транзакцій одним блоком пізніше. Якщо переважна більшість мережі не діє зловмисно, немає можливості змінити порядок. Для користувачів, яким потрібно швидко зрозуміти результати торгівлі (наприклад, високочастотні трейдери), можна запустити повний вузол, щоб мінімізувати затримку.
Паралельне виконання: це дозволяє Monad виконувати кілька транзакцій одночасно. На перший погляд може здатися, що цей підхід відрізняється від семантики виконання Ethereum, але це не так. Блоки Monad – це те саме, що блоки Ethereum, які є лінійно впорядкованими колекціями транзакцій. Результати виконання цих транзакцій однакові між Monad та Ethereum.
Під час паралельного виконання Monad використовує оптимістичний підхід до виконання, який починає виконувати наступні транзакції до завершення попередніх транзакцій у блоці. Іноді це може призвести до неправильних результатів виконання. Монади вирішують цю проблему, відстежуючи вхідні дані, що використовуються під час виконання транзакцій, і порівнюючи їх з виходами попередніх транзакцій. Якщо є розбіжності, транзакцію потрібно виконати повторно з правильними даними.
Крім того, Monad використовує статичний аналізатор коду для передбачення міжтранзакційних залежностей під час виконання транзакцій, щоб уникнути неефективного паралельного виконання. У найкращому випадку монада може передбачити багато залежностей наперед; у гіршому випадку вона повертається до простого режиму виконання.
Технологія паралельного виконання Monad не тільки підвищує ефективність і пропускну здатність мережі, але також зменшує кількість збоїв транзакцій через паралельне виконання шляхом оптимізації стратегій виконання.
MonadDb: MonadDb оптимізовано для зберігання та обробки даних. Це частина стратегії оптимізації Monad для покращення загальної продуктивності мережі, особливо коли йдеться про обробку даних стану та даних транзакцій. Такі компоненти призначені для підвищення ефективності та масштабованості зберігання даних і покращення здатності мережі блокчейн обробляти великі обсяги даних. Він включає вдосконалені механізми індексування даних, більш ефективні структури зберігання та оптимізовані шляхи доступу до даних. Ці оптимізації допомагають скоротити час доступу до даних і збільшити швидкість обробки транзакцій, тим самим покращуючи продуктивність усієї мережі блокчейну.
Екологічний проект
Обмін
TayaSwap — це AMM DEX на основі Monad, що підтримується SubLabs і дозволяє торгувати активами без традиційних книг замовлень або посередників. AMM покладається на математичні формули та смарт-контракти для полегшення обміну токенів, визначення цін і використання смарт-контрактів для здійснення однорангових транзакцій.
Ембіент Фінанси
Ambient (раніше CrocSwap) — це децентралізований торговий протокол, який дозволяє двосторонньому AMM поєднувати централізовану та постійну ліквідність продукту на будь-якій парі активів блокчейну. Ambient запускає весь DEX в одному смарт-контракті, де єдиний пул AMM — це легка структура даних, а не окремий смарт-контракт.
Протокол креветок
Shrimp — це (3,3) DEX з економікою токенів flywheel, підтримкою активів реального світу та надходить у Monad.
Каталізатор
Catalyst — це рішення ліквідності без дозволу між модульними блокчейнами, спеціально створене для з’єднання всіх ланцюжків і забезпечення доступу до будь-якого активу в будь-якому місці. Catalyst дозволяє розробникам автоматично підключатися до всіх ланцюжків і отримувати доступ до користувачів в єдиній екосистемі, а його проста, децентралізована та автономна конструкція забезпечує безпечний і плавний доступ проектів до ліквідності.
Обмін
Swaap — це ринково-нейтральний автоматизований маркет-мейкер (AMM). Він поєднує оракули та динамічні спреди, щоб забезпечити стабільні прибутки для постачальників ліквідності та нижчі ціни для трейдерів. Протокол значно зменшує непостійні втрати та надає пули з кількома активами.
Еліксир
Elixir — це децентралізований протокол створення ринку, який використовує алгоритми створення ринку для взаємодії з централізованими біржами через виклики API, щоб забезпечити ліквідність криптоактивів з довгим хвостом.
Timeswap
Timeswap — це децентралізований протокол грошового ринку на основі AMM, який не використовує оракулів або ліквідаторів. На відміну від Uniswap, де активами можна торгувати в режимі реального часу, запозичення на Timeswap передбачає торгівлю токенами до завершення погашення. Кредитор надає актив A для позики грошей, «захищаючи» певну кількість активу B, який позичальник використовує як заставу. Користувачі можуть налаштувати свій профіль ризику, щоб отримати вищі процентні ставки з нижчими іпотечними коефіцієнтами, або навпаки.
Поплі
Poply — це спільнотний ринок NFT, присвячений ланцюжку Monad, який демонструє та розширює можливості колекцій NFT, створених спеціально для цього ланцюга, і залучає людей, зацікавлених унікальними NFT, використовуючи штучний інтелект для створення мистецтва та зручний інтерфейс. Торгівля ERC-721 жетони.
Комутатор
Switchboard — це багатоланцюговий протокол Oracle без дозволів, який можна настроювати, для універсальних каналів даних і перевіреної випадковості. Дозволяючи будь-кому надсилати дані будь-якої форми, незалежно від типу даних, це забезпечує єдиний магазин для користувачів і допомагає розвивати наступне покоління децентралізованих програм.
Мережа Pyth
Pyth Network — це рішення цінового оракула нового покоління, розроблене Douro Labs, яке має на меті надавати цінні дані фінансового ринку в ланцюжку, включаючи криптовалюти, акції, іноземну валюту та товари, для проектів і протоколів, а також для громадськості за допомогою технології блокчейн. Мережа агрегує дані про ціни першої сторони від понад 70 надійних постачальників даних і публікує їх для використання смарт-контрактами та іншими додатками в ланцюзі або поза ним.
Протокол AIT
AIT Protocol — це інфраструктура даних штучного інтелекту, яка надає рішення штучного інтелекту Web3. Децентралізований ринок AIT пропонує мільйонам користувачів криптовалюти унікальну та широку можливість брати участь у завданнях «тренуватися, щоб заробити гроші» — концепції, яка одночасно дозволяє їм отримувати винагороди, одночасно роблячи активний внесок у розробку та розвиток моделей штучного інтелекту. сприяти розвитку .
Повідомлення
Notifi забезпечує загальний комунікаційний рівень для всіх проектів Web3, плануючи вбудовувати можливості сповіщень і обміну повідомленнями в децентралізовані програми для взаємодії з користувачами в цифрових і мережевих каналах. Notifi API дозволяє розробникам розблокувати складну комунікаційну інфраструктуру за допомогою простих API, які можуть надати власний досвід користувача для всіх програм у світі; Notifi Center надає користувачам сповіщення про налаштовану інформацію, яка буде доступна з мобільних пристроїв і в Інтернеті, дозволяючи користувачам переглядати та керувати всією інформацією у світі Web3; Notifi Push дозволяє маркетологам створювати цілісні багатоканальні взаємодії, які стимулюють розвиток бізнесу та зберігають базу користувачів.
ACryptoS
ACryptoS — це розширена платформа стратегії шифрування, оптимізатор агрегації доходів із кількома ланцюжками та DEX, що забезпечує автоматичні складені сховища з одним токеном, сховища LP з подвійними токенами, унікальні сховища ліквідності, DEX для відділень Balancer-V2 та біржі стейблкойнів Широкий спектр унікальних продуктів . Спочатку запущений у мережі BNB у листопаді 2020 року ACryptoS розширився до 11 ланцюжків із понад 100 розгорнутими сховищами з метою підтримки користувачів і протоколів DeFi.
MagmaDAO
MagmaDAO — це керований DAO протокол стекінгу ліквідності, який спрямований на досягнення справедливого розподілу токенів через екосистемні конкурентоспроможні airdrops.Це перший розподілений валідатор за межами Ethereum і побудований на найшвидшій, найдешевшій і найбільш стійкій до цензури Strong EVM L1 Monad.
Обмін вомбатом
Wombat Exchange — це багатоланцюгова біржа стейблкойнів із відкритими пулами ліквідності, низьким ковзанням і одностороннім стейкингом.
Червоточина
Wormhole — це децентралізований універсальний протокол обміну повідомленнями, який дозволяє розробникам і користувачам міжланцюжкових додатків користуватися перевагами кількох екосистем.
DeMask Finance
DeMask Finance — це мережевий протокол AMM для транзакцій між NFT і токенами ERC20. DeMask Finance підтримує створення колекцій NFT і стартових панелей NFT: у поєднанні з ETH та іншими токенами. Децентралізований обмін NFT: підтримує поєднання токенів ERC-1155 NFT або інших токенів з токенами ETH і ERC-20. Протокол DeMask має на меті додати ліквідність ринку NFT і надає інтерфейс для безперебійного обміну між токенами ERC20 або власними токенами та колекціями NFT. DeMask — це система взаємопов’язаних смарт-контрактів, яка дозволяє всім користувачам створювати та володіти пулами ліквідності та торгувати в повністю автоматизований спосіб. Кожен пул буде містити пару активів, включаючи токен і NFT, забезпечуючи фіксовану ціну для миттєвої торгівлі. Це також дозволяє іншим контрактам оцінювати середню ціну двох активів протягом певного часу. Користувачі з фондами ліквідності отримають винагороду при обміні парами активів.
Шість V2
Sei V2 — це важливе оновлення мережі Sei, яке має на меті стати першою повністю паралелізованою EVM. Це оновлення дозволить Sei:
Зворотна сумісність зі смарт-контрактами EVM: це означає, що розробники можуть розгортати перевірені, сумісні з EVM смарт-контракти на Sei без зміни коду. Це надзвичайно важливо для розробників, оскільки спрощує процес перенесення їхніх існуючих смарт-контрактів з інших блокчейнів, таких як Ethereum, до Sei.
З технічної точки зору вузли Sei автоматично імпортуватимуть Geth — реалізацію Go віртуальної машини Ethereum. Geth використовуватиметься для обробки транзакцій Ethereum, і будь-які пов’язані з цим оновлення (включаючи оновлення стану або виклики до контрактів, не пов’язаних з EVM) здійснюватимуться через спеціальний інтерфейс, створений Sei для EVM.
Оптимістичне розпаралелювання: воно дозволяє блокчейну підтримувати розпаралелювання, не вимагаючи від розробників визначення будь-яких залежностей. Це означає, що всі транзакції можуть виконуватися паралельно, і коли виникає конфлікт (наприклад, транзакція торкається того самого стану), ланцюжок відстежуватиме частину пам’яті, яку торкається кожна транзакція, і повторно запускатиме ці транзакції по порядку. Цей процес триватиме рекурсивно, доки не будуть вирішені всі непояснені конфлікти. Оскільки транзакції впорядковуються блоками, процес є детермінованим, що спрощує робочий процес розробника, зберігаючи паралелізм на рівні ланцюжка.
SeiDB: він представить нову структуру даних під назвою SeiDB для оптимізації рівня зберігання платформи. Основна мета SeiDB — запобігти розповсюдженню стану, проблеми, коли мережа стає надто важкою для даних, одночасно спрощуючи процес синхронізації стану для нових вузлів. Цей дизайн спрямований на підвищення загальної продуктивності та масштабованості блокчейну Sei.
Sei V2 досягає цієї мети шляхом перетворення традиційного дерева IAVL у двокомпонентну систему – сховище стану та зобов’язання стану. Ця зміна значно зменшує затримку та використання диска, і Sei V2 також планує перейти на використання PebbleDB для покращення продуктивності читання та запису для багатопотокового доступу.
Взаємодія з існуючими ланцюжками: Sei V2 дозволяє бездоганно поєднувати EVM з будь-яким іншим середовищем виконання, яке підтримує Sei, забезпечуючи більш плавний досвід для розробників, які можуть легко отримати доступ до власних токенів та інших функцій ланцюга, таких як застава. Він також створить новий компонент для підтримки смарт-контрактів EVM. Ці смарт-контракти EVM отримають переваги від усіх змін, внесених до консенсусу та паралелізації, а також зможуть взаємодіяти з існуючими смарт-контрактами Cosmwasm.
З точки зору продуктивності, Sei V2 забезпечить пропускну здатність 28 300 пакетних транзакцій на секунду, забезпечуючи час блокування 390 мілісекунд і остаточність 390 мілісекунд. Це дозволяє Sei підтримувати більше користувачів і забезпечувати кращий інтерактивний досвід, ніж існуючі блокчейни, забезпечуючи при цьому нижчу вартість кожної транзакції.
Основний прогрес оновлення Sei V2 зараз близький до завершення коду. Після завершення перевірки це оновлення буде випущено в загальнодоступній тестовій мережі в першому кварталі 2024 року та буде розгорнуто в основній мережі в першій половині 2024 року.
Неон
Neon EVM використовує можливості блокчейну Solana, щоб забезпечити ефективне середовище для dApps Ethereum. Він працює як смарт-контракт у Solana, що дозволяє розробникам розгортати dApps Ethereum з мінімальними змінами коду або без них і користуватися розширеними функціями Solana. Архітектура та операції Neon EVM зосереджені на безпеці, децентралізації та стабільності, надаючи розробникам Ethereum можливість плавно переходити до середовища Solana. Він використовує низькі комісії Solana та високу швидкість транзакцій із здатністю дозволяти транзакціям виконуватися паралельно, забезпечувати високу пропускну здатність та зменшувати витрати. Основні компоненти екосистеми Neon EVM включають:
Програма Neon EVM:
Це EVM, скомпільований у байт-код Berkeley Packet Filter і працює на Solana. Він обробляє транзакції, подібні до Ethereum (транзакції Neon) на Solana, і дотримується правил Ethereum. Neon EVM налаштовується через децентралізований обліковий запис EVM з кількома підписами, і учасники можуть змінювати код Neon EVM і параметри налаштування.
Процес, за допомогою якого Neon EVM обробляє транзакції, включає кілька ключових кроків. Спочатку користувачі ініціюють транзакцію, схожу на Ethereum (N-tx), через гаманець, сумісний з Ethereum. Ці транзакції інкапсулюються в транзакції Solana (S-tx) через Neon Proxy, а потім передаються до програми Neon EVM, розміщеної на Solana. Програма Neon EVM розблоковує транзакції, перевіряє підписи користувачів, завантажує статус EVM (включаючи дані облікового запису та код смарт-контракту), виконує транзакції в середовищі Solana BPF (Berkeley Packet Filter) і оновлює статус Solana відповідно до нового статусу Neon EVM.
Neon Proxy: дає змогу портувати додатки Ethereum dApps на Neon із мінімальною зміною конфігурації. Neon Proxy пакує транзакції EVM у транзакції Solana та надає їх як контейнерне рішення для зручності використання. Оператори, які використовують проксі-сервери Neon, сприяють виконанню транзакцій, подібних до Ethereum, на Solana, приймаючи токени NEON для оплати газу та інших платежів в екосистемі Solana.
Neon DAO: DAO надає послуги зберігання для Neon Foundation і керує майбутніми дослідженнями та розробками. Він працює як серія контрактів на Solana, забезпечуючи рівень управління, який контролює функціональність Neon EVM. Власники токенів NEON можуть брати участь у діяльності DAO, включаючи пропозиції та голосування за пропозиції.
Токен NEON: цей утилітарний токен виконує дві основні функції — оплату зборів за газ і участь в управлінні через DAO.
Інтеграція та інструменти: Neon EVM підтримує різноманітні інтеграції та інструменти для розробки та аналізу. До них належать дослідники блоків, такі як NeonScan, обгортки ERC-20 SPL для передачі токенів, NeonPass для передачі токенів ERC-20 між Solana та Neon EVM, NeonFaucet для тестування токенів і сумісність з EVM, як-от сумісність із MetaMask Wallet.
Затемнення
Eclipse — це рішення рівня 2 для Ethereum, яке значно прискорює обробку транзакцій завдяки використанню віртуальної машини Solana (SVM). Eclipse розроблено для швидкості та масштабованості, використовуючи модульну архітектуру згортання та інтегруючи ключові технології, такі як взаєморозрахунки Ethereum, смарт-контракти SVM, доступність даних Celestia та безпека RISC Zero.
Зокрема, Eclipse Mainnet поєднує найкращі частини модульного стеку:
Рівень розрахунків – Ethereum: Eclipse використовує Ethereum як рівень розрахунків. На цьому рівні транзакції завершуються та захищаються. Використання Ethereum означає не лише використання переваг його надійної безпеки та ліквідності, а й використання ETH як токена газу для оплати комісій за транзакції. Це налаштування дозволяє Eclipse успадкувати потужні функції безпеки від Ethereum.
Рівень виконання-SVM: з точки зору виконання смарт-контракту, Eclipse використовує SVM. Це різко контрастує з тим, як EVM виконує транзакції послідовно, SVM здатний паралельно обробляти транзакції. Його середовище виконання Sealevel містить транзакції, які не передбачають перекриття станів і можуть оброблятися паралельно, дозволяючи Eclipse масштабуватися горизонтально та покращувати пропускну здатність.
Доступність даних – Celestia: щоб забезпечити своєчасну доступність і перевірку даних, Eclipse використовує Celestia. Celestia надає масштабовану та безпечну платформу для публікації даних і є важливою підтримкою високої пропускної здатності Eclipse.
Захист від шахрайства – RISC Zero: Eclipse інтегрує RISC Zero для захисту від шахрайства з нульовим знанням, уникаючи необхідності серіалізації проміжного стану, таким чином підвищуючи ефективність і безпеку системи.
Метою дизайну Eclipse є створення універсального рішення рівня 2 для Ethereum, яке можна використовувати у справді великому масштабі. Його розроблено для усунення обмежень зведених програм, а також проблем ізоляції та складності, які можуть призвести до погіршення роботи користувачів і розробників. Eclipse надає привабливий варіант для створення масштабованих і продуктивних dApps на Ethereum завдяки своїй модульній системі зведення та інтегрованим технологічним компонентам.
Lumio
Lumio — це рішення рівня 2, розроблене компанією Pontem Network, щоб вирішити проблеми масштабованості Ethereum і надати Web2 досвід, подібний до Web3. Він виділяється як унікальне зведення в просторі блокчейну завдяки своїй здатності підтримувати як EVM, так і Move VM, які використовуються Aptos. Ця подвійна сумісність дозволяє Lumio обробляти транзакції на Aptos і одночасно використовувати Ethereum, забезпечуючи універсальне та ефективне рішення для розробників і користувачів dApp. Він має такі ключові особливості:
Сумісність двох віртуальних машин: Lumio унікально підтримує EVM і Aptos Move VM. Ця подвійна сумісність дозволяє Lumio легко інтегрувати функціональні можливості Ethereum і Aptos, підвищуючи гнучкість і ефективність розробки та виконання dApp.
Висока пропускна здатність і низька затримка: Lumio значно збільшує пропускну здатність транзакцій, використовуючи для впорядкування транзакцій високопродуктивні ланцюжки, як-от Aptos. Ця інтеграція гарантує, що Lumio може ефективно обробляти великі обсяги транзакцій, зберігаючи безпеку та характеристики ліквідності Ethereum.
Технологія Optimistic Rollup: Lumio використовує стек OP з відкритим кодом і використовує технологію Optimistic Rollup. Optimistic rollups відомі своєю ефективною обробкою транзакцій і меншими витратами, що робить їх придатними для масштабування додатків на основі Ethereum.
Гнучка економічна модель витрат на газ: Lumio представляє орієнтовану на програму економічну модель витрат на газ. Ця модель дозволяє розробникам додатків отримувати пряму вигоду від використання мережі, потенційно надихаючи на більш інноваційну та зручну розробку dApp.
Сумісність та інтеграція: здатність Lumio обробляти транзакції на Aptos і розраховуватися на Ethereum демонструє високий ступінь взаємодії між різними екосистемами блокчейну. Ця функція дозволяє розробникам повною мірою використовувати переваги Ethereum і Aptos у своїх програмах.
Баланс безпеки та масштабованості: поєднання надійної безпеки Ethereum із масштабованістю Aptos надає розробникам привабливе рішення для створення високопродуктивних безпечних dApps. Архітектура Lumio розроблена таким чином, щоб ефективно збалансувати ці два важливі аспекти.
Наразі Lumio перебуває на стадії закритої бета-версії та планує поступово розповсюджувати її для вибраних користувачів. Цей підхід дозволяє проводити ретельне тестування та вдосконалення платформи на основі відгуків користувачів, забезпечуючи надійну та зручну платформу після більш широкого випуску.
Інші паралельні проекти в галузі
Солана
Технологія Solana Sealevel є ключовим компонентом її блокчейн-архітектури та призначена для покращення продуктивності смарт-контрактів за допомогою технології паралельної обробки. Цей підхід суттєво відрізняється від однопоточної обробки інших блокчейн-платформ, таких як EVM і EOS на основі WASM, які обробляють один контракт за раз і змінюють стан блокчейну послідовно.
Sealevel дозволяє середовищу виконання Solana обробляти десятки тисяч контрактів паралельно, використовуючи всі ядра, доступні валідатору. Ця можливість паралельної обробки можлива, оскільки транзакції Solana явно описують усі стани, які будуть прочитані або записані під час виконання, дозволяючи транзакціям, що не перекриваються, виконуватися одночасно, а також транзакціям, які зчитують лише той самий стан.
Основні функції Sealevel базуються на унікальній архітектурі Solana, включаючи такі компоненти, як база даних облікових записів Cloudbreak і механізм консенсусу Proof of History (PoH). Cloudbreak прив’язує відкриті ключі до облікових записів, облікові записи зберігають баланси та дані, а програми (код без стану) керують змінами стану для цих облікових записів.
Трансакції в Solana визначаються вектором інструкцій, кожна інструкція містить програму, інструкції програми та список облікових записів, які транзакція бажає читати та записувати. Цей інтерфейс, натхненний низькорівневими інтерфейсами операційної системи для пристроїв, дозволяє SVM сортувати мільйони незавершених транзакцій і планувати всі транзакції, що не перекриваються, для паралельної обробки. Крім того, Sealevel може сортувати всі інструкції за ідентифікатором програми та запускати ту саму програму на всіх облікових записах одночасно, процес, подібний до оптимізації SIMD (одна інструкція з кількома даними), яка використовується в графічних процесорах.
Sealevel для Solana забезпечує кілька переваг, зокрема покращену масштабованість, зменшену затримку, економічну ефективність і покращену безпеку. Це дозволяє мережі Solana обробляти значно більшу кількість транзакцій за секунду, забезпечує майже миттєве завершення транзакцій і знижує комісію за транзакції. Навіть під час паралельної обробки безпека смарт-контрактів підтримується за допомогою надійних протоколів безпеки Solana.
Sealevel робить Solana потужною децентралізованою платформою додатків, забезпечуючи високошвидкісну паралельну обробку та збільшену пропускну здатність транзакцій.
Суй
Функції паралельної технології Sui роблять її ефективною, високопродуктивною блокчейн-платформою, придатною для різноманітних додатків і випадків використання Web3. Ці відмітні особливості разом покращують ефективність і пропускну здатність мережі:
Компоненти нарвала та бичачої акули: ці два компоненти мають вирішальне значення для механізму консенсусу Суї. Narwhal слугує пулом пам’яті, відповідальним за прискорення обробки транзакцій, підвищення ефективності мережі та забезпечення доступності даних при надсиланні в Bullshark (консенсусний механізм). Bullshark відповідає за сортування даних, наданих Narwhal, використовуючи візантійський механізм відмовостійкості для перевірки дійсності транзакцій і розподілу цих транзакцій по мережі.
Модель власності на активи: у мережі Sui активи можуть належати одному власнику або ділитися кількома власниками. Активи від одного власника можна швидко та вільно передавати через мережу, тоді як спільні активи потрібно перевіряти за допомогою консенсусної системи. Ця система власності на активи не тільки покращує ефективність обробки транзакцій, але також дозволяє розробникам створювати різні типи активів для своїх програм.
Розподілені обчислення: дизайн Sui дозволяє мережі масштабувати ресурси на основі попиту, завдяки чому вона функціонує як хмарний сервіс. Це означає, що зі збільшенням попиту на мережу Sui мережеві валідатори можуть збільшити обчислювальну потужність, підтримувати стабільність мережі та низьку плату за газ.
Мова програмування Sui Move: Sui Move — рідна мова програмування Sui, розроблена для створення високопродуктивних, безпечних і багатофункціональних програм. Він заснований на мові Move і спрямований на усунення недоліків мови програмування смарт-контрактів, підвищення безпеки смарт-контрактів і ефективності роботи програмістів.
Програмований блок транзакцій (PTB): PTB у Sui — це складна послідовність транзакцій, яка може складатися, яка може отримати доступ до будь-якої загальнодоступної функції Move у ланцюзі в усіх смарт-контрактах. Ця конструкція забезпечує надійні гарантії для платіжних або фінансово-орієнтованих програм.
Горизонтальна масштабованість: масштабованість Sui не обмежується обробкою транзакцій, але також включає зберігання. Це дозволяє розробникам визначати складні активи з багатими властивостями та зберігати їх безпосередньо в ланцюжку без необхідності використовувати непряме зберігання поза ланцюгом для економії плати за газ.
Паливо
У мережі Fuel «паралельне виконання транзакцій» є ключовою технологією, яка дозволяє мережі ефективно обробляти великі обсяги транзакцій. Суть цього паралельного виконання досягається за рахунок використання списків доступу зі строгим станом на основі моделі UTXO (Unspent Transaction Output). Ця модель є фундаментальним елементом біткойна та багатьох інших криптовалют.
Fuel представляє можливість паралельного виконання транзакцій у моделі UTXO. Використовуючи списки доступу зі строгим станом, Fuel може обробляти транзакції паралельно, таким чином використовуючи більше потоків ЦП і ядер, які зазвичай були б незадіяні в однопотокових блокчейнах. Таким чином, Fuel може забезпечити більшу обчислювальну потужність, доступ до стану та пропускну здатність транзакцій, ніж однопотоковий блокчейн.
Fuel вирішує проблему паралелізму в моделі UTXO. У Fuel користувачі не підписують UTXO безпосередньо, а натомість підписують ідентифікатор контракту, що вказує на їхній намір взаємодіяти з контрактом. Таким чином, користувачі безпосередньо не змінюють стан, спричиняючи споживання UTXO. Натомість виробник блоку відповідатиме за те, як різні транзакції в блоці впливають на загальний стан і, отже, на контракт UTXO. Споживаний контрактний UTXO створює новий UTXO з тими самими основними характеристиками, але оновленим сховищем і балансом.
Для досягнення паралельного виконання транзакцій компанія Fuel розробила спеціальну віртуальну машину FuelVM. Дизайн FuelVM зосереджений на зменшенні марнотратної обробки в традиційних архітектурах віртуальних машин блокчейн, одночасно надаючи розробникам більше потенційного простору для проектування. Він містить багаторічні уроки, отримані в екосистемі Ethereum, і пропозиції щодо вдосконалень, які не вдалося реалізувати в Ethereum через необхідність підтримувати сумісність із попередніми версіями.
Квартири
Блокчейн Aptos використовує механізм паралельного виконання під назвою Block-STM (Software Transaction Memory), щоб покращити його здатність обробляти транзакції. Ця технологія дозволяє Aptos виконувати транзакції в попередньо встановленому порядку в кожному блоці, призначаючи транзакції різним потокам процесора під час виконання. Основна ідея цього методу полягає в записі місць пам’яті, змінених транзакціями під час виконання всіх транзакцій. Після перевірки всіх результатів транзакції, якщо виявлено, що транзакція мала доступ до місця пам’яті, зміненого попередньою транзакцією, транзакція буде визнана недійсною. Потім перервані транзакції виконуються повторно, і процес повторюється, доки не будуть виконані всі транзакції.
На відміну від інших механізмів паралельного виконання, Block-STM зберігає атомарність транзакцій без необхідності заздалегідь знати дані, які потрібно прочитати/записати. Це полегшує розробникам створення розпаралелізованих програм. Block-STM підтримує більш розширену атомарність, ніж інші середовища паралельного виконання, які часто вимагають розділення операцій на кілька транзакцій (порушення логічної атомарності). Block-STM покращує взаємодію з користувачем, зменшуючи затримку та покращуючи економічну ефективність.
Крім того, Aptos також використовує механізм консенсусу під назвою AptosBFTv4, протокол BFT для виробничих блокчейнів, який пройшов сувору перевірку коректності. Протокол оптимізує швидкість реагування, забезпечує низьку затримку та високу пропускну здатність, а також використовує всі переваги основної мережі. AptosBFTv4 використовує конструкцію конвеєра, схожу на процесор, щоб забезпечити максимальне використання ресурсів на кожному кроці. Тому один вузол може брати участь у багатьох аспектах консенсусу, від вибору транзакцій для включення в блок до виконання іншого набору транзакцій, запису виходів іншого набору транзакцій у сховище та сертифікації виходів іншого набору транзакцій. Це робить пропускну здатність обмеженою лише найповільнішим етапом, а не послідовним поєднанням усіх етапів.
виклик
технічне завдання
Загалом, основними проблемами під час прийняття паралельного або одночасного підходу є проблеми перегонів даних, конфлікти читання та запису або проблеми небезпеки даних. Усі ці терміни описують ту саму проблему: різні потоки або операції намагаються одночасно прочитати та змінити ті самі дані. Впровадження ефективних і надійних паралельних систем вимагає вирішення складних технічних проблем, особливо щодо забезпечення передбачуваного, безконфліктного виконання паралельних операцій на тисячах децентралізованих вузлів. Крім того, завдання технічної сумісності полягає в тому, щоб забезпечити сумісність нових методів паралельної обробки з існуючими стандартами EVM і кодами смарт-контрактів.
Адаптивність екосистеми
Розробникам може знадобитися вивчити нові інструменти та методи, щоб максимізувати переваги паралельної EVM. Крім того, користувачі також повинні адаптуватися до нових режимів взаємодії та функцій продуктивності, які можуть з’явитися. Це вимагає від учасників усієї екосистеми (включно з розробниками, користувачами та постачальниками послуг) певного розуміння нових технологій і адаптації до них. У той же час потужна екосистема блокчейну покладається не тільки на свої технічні характеристики, але й на широку підтримку розробників і різноманітні програми. Щоб нові технології, такі як паралельний EVM, досягли успіху на ринку, вони повинні створити достатні мережеві ефекти, щоб залучити участь розробників і користувачів.
Підвищена складність системи
Паралельний EVM вимагає ефективного мережевого зв’язку для підтримки синхронізації даних між кількома вузлами. Затримки в мережі або збої синхронізації можуть призвести до непослідовної обробки транзакцій, збільшуючи складність конструкції системи. Щоб ефективно скористатися перевагами паралельної обробки, системам потрібно більш розумно керувати обчислювальними ресурсами та розподіляти їх. Це може включати динамічний розподіл навантаження між різними вузлами, а також оптимізацію використання пам’яті та сховища. Розробка смарт-контрактів і програм, які підтримують паралельну обробку, складніша, ніж традиційні моделі послідовного виконання. Розробники повинні враховувати характеристики та обмеження паралельного виконання, які можуть ускладнити процес кодування та налагодження. У середовищі паралельного виконання вразливості безпеки можуть бути посилені, оскільки проблема безпеки може вплинути на декілька транзакцій, що виконуються паралельно. Тому потрібен більш суворий процес перевірки та тестування безпеки.
Перспективи на майбутнє
Паралельний EVM продемонстрував великий потенціал у покращенні масштабованості та ефективності блокчейну. Ці паралельні EVM, згадані вище, являють собою важливий зсув у технології блокчейну та розроблені для покращення можливостей обробки транзакцій шляхом виконання транзакцій одночасно на кількох процесорах. Цей підхід порушує традиційну послідовну обробку транзакцій, забезпечуючи вищу пропускну здатність і меншу затримку, що є критично важливим для масштабованості та ефективності мереж блокчейн.
Успішне впровадження паралельної EVM значною мірою залежить від бачення та навичок розробників, особливо в розробці смарт-контрактів і структур даних. Ці елементи мають вирішальне значення для визначення того, чи можна транзакцію виконати паралельно. Розробники повинні розглядати паралельну обробку з самого початку проекту та переконатися, що їхні конструкції дозволяють виконувати різні транзакції незалежно без втручання.
Parallel EVM також підтримує сумісність з екосистемою Ethereum, що є критично важливим для розробників і користувачів, які вже працюють з додатками на основі Ethereum. Ця сумісність забезпечує плавний перехід та інтеграцію існуючих dApps, що є проблемою для таких систем, як DAG, оскільки вони часто вимагають значних модифікацій існуючих програм.
Розробка паралельних EVM розглядається як ключовий крок у вирішенні фундаментальних обмежень масштабованості блокчейна. Очікується, що ці інновації підготують блокчейн-мережі до майбутнього, дозволяючи їм йти в ногу зі зростаючими вимогами та стати наріжним каменем наступного покоління інфраструктури Web3. Хоча паралельні EVM пропонують величезний потенціал, їх успішне впровадження вимагає подолання складних технічних проблем і забезпечення широкого впровадження екосистеми.