Par Xinwei, MT Capital

TL;DR

  • La nécessité de Parallel EVM réside dans sa solution aux problèmes d’efficacité du traitement des transactions séquentielles des EVM traditionnels. En permettant l'exécution simultanée de plusieurs opérations, il améliore considérablement le débit et les performances du réseau.

  • Les implémentations de Parallel EVM incluent un traitement simultané basé sur un planificateur, des instances EVM multithread et un partitionnement au niveau du système, tout en faisant face à des défis techniques tels que des horodatages peu fiables, le déterminisme de la blockchain et l'orientation vers le profit du validateur.

  • Monad Labs, à travers son projet de couche 1 Monad, vise à améliorer considérablement l'évolutivité de la blockchain et la vitesse des transactions avec des fonctionnalités technologiques uniques. Ceux-ci incluent le traitement jusqu'à 10 000 transactions par seconde, un temps de bloc de 1 seconde, des capacités d'exécution parallèle et le mécanisme de consensus MonadBFT.

  • Sei V2, une mise à niveau majeure du réseau Sei, vise à devenir le premier EVM entièrement parallélisé. Il offre des contrats intelligents EVM rétrocompatibles, une parallélisation optimiste, une nouvelle structure de données SeiDB et une interopérabilité avec les chaînes existantes, dans le but d'améliorer considérablement la vitesse de traitement des transactions et l'évolutivité du réseau.

  • Neon EVM, une plateforme sur Solana, vise à fournir un environnement efficace, sécurisé et décentralisé pour les dApps Ethereum. Il permet aux développeurs de déployer et d’exécuter facilement des dApps tout en tirant parti des avantages de Solana en matière de débit élevé et de faible coût.

  • Lumio, développé par Pontem Network, est une solution de couche 2 qui répond de manière innovante aux défis d'évolutivité d'Ethereum en prenant en charge de manière unique à la fois l'EVM et la Move VM utilisés par Aptos, rapprochant ainsi l'expérience Web3 des niveaux Web2.

  • Eclipse est une solution Ethereum Layer 2 qui accélère le traitement des transactions à l'aide de SVM. Il adopte une architecture de cumul modulaire, intégrant le règlement Ethereum, les contrats intelligents SVM, la disponibilité des données Celestia et les preuves de fraude RISC Zero.

  • Solana utilise sa technologie Sealevel pour le traitement parallèle des contrats intelligents. Sui améliore le débit avec les composants Narwhal et Bullshark. Fuel réalise l'exécution de transactions parallèles grâce au modèle UTXO et Aptos utilise le moteur Block-STM pour améliorer les capacités de traitement des transactions. Tous démontrent différentes implémentations et avantages de la technologie parallèle dans le domaine de la blockchain.

  • Les principaux défis liés à l'adoption du parallélisme comprennent la résolution des courses aux données et des conflits de lecture-écriture, la garantie de la compatibilité avec les normes existantes, l'adaptation aux nouveaux modèles d'interaction des écosystèmes et la gestion de la complexité croissante des systèmes, notamment en termes de sécurité et d'allocation des ressources.

  • Parallel EVM démontre un énorme potentiel pour améliorer l’évolutivité et l’efficacité de la blockchain, marquant un changement significatif dans la technologie blockchain. Il améliore la capacité de traitement des transactions en exécutant des transactions simultanément sur plusieurs processeurs, s'affranchissant ainsi des contraintes du traitement séquentiel traditionnel des transactions. Bien que Parallel EVM offre un immense potentiel, sa mise en œuvre réussie nécessite de surmonter des défis techniques complexes et d’assurer une adoption généralisée dans l’écosystème.

Concepts de base de l'EVM parallèle

Introduction à l'EVM

La machine virtuelle Ethereum (EVM) est un composant essentiel de la blockchain Ethereum, agissant comme son moteur de calcul. Il s’agit d’une machine quasi-Turing-complète qui fournit un environnement d’exécution pour les contrats intelligents sur le réseau Ethereum, crucial pour maintenir la confiance et la cohérence dans l’ensemble de l’écosystème Ethereum.

L'EVM exécute des contrats intelligents en traitant le bytecode, une forme plus basique de code de contrat intelligent généralement écrit dans des langages de programmation de haut niveau comme Solidity. Ce bytecode se compose d'une série de codes d'opération (opcodes) utilisés pour exécuter diverses fonctions, notamment des opérations arithmétiques et le stockage/récupération de données. L'EVM fonctionne comme une machine à pile, traitant les opérations selon le principe du dernier entré, premier sorti, et chaque opération dans l'EVM a un coût de gaz associé. Ce système gazier mesure le travail de calcul requis pour exécuter une opération, garantissant une allocation équitable des ressources et empêchant les abus du réseau.

Dans Ethereum, les transactions jouent un rôle essentiel dans les fonctionnalités de l’EVM. Il existe deux types de transactions : une qui mène à des appels de messages et une autre qui mène à la création d'un contrat. La création d'un contrat entraîne la création d'un nouveau compte de contrat contenant le bytecode de contrat intelligent compilé, qui est exécuté lorsqu'un autre compte appelle un message au contrat.

L'architecture de l'EVM comprend des composants tels que le bytecode, la pile, la mémoire et le stockage. Il dispose d'un espace mémoire dédié pour stocker temporairement les données pendant l'exécution et d'un espace de stockage persistant sur la blockchain pour une conservation indéfinie des données. La conception de l'EVM garantit un environnement d'exécution sécurisé pour les contrats intelligents, les isolant pour empêcher les attaques de réentrance, et intègre diverses mesures de sécurité, telles que des limites de gaz et de profondeur de pile.

De plus, l’influence de l’EVM s’étend au-delà d’Ethereum, atteignant une portée plus large grâce aux chaînes compatibles EVM. Bien que ces chaînes diffèrent, elles maintiennent la compatibilité avec les applications basées sur Ethereum, permettant une interaction transparente avec les applications fondamentales d’Ethereum. Ces chaînes jouent un rôle clé dans divers domaines tels que les solutions d'entreprise, GameFi et DeFi.


La nécessité d'un EVM parallèle

La nécessité de Parallel EVM (Ethereum Virtual Machine) découle de sa capacité à améliorer considérablement les performances et l’efficacité des réseaux blockchain. L'EVM traditionnel traite les transactions de manière séquentielle, ce qui est non seulement gourmand en énergie, mais impose également une lourde charge aux validateurs de réseau. Cette méthode de traitement entraîne souvent des coûts de transaction élevés et une inefficacité, considérée comme un obstacle majeur à l’adoption généralisée de la technologie blockchain.

Parallel EVM révolutionne le processus de consensus en permettant à plusieurs opérations de s'exécuter simultanément. La capacité d’exécution en parallèle augmente considérablement le débit du réseau, améliorant ainsi les performances et l’évolutivité de l’ensemble de la blockchain. Avec Parallel EVM, les réseaux blockchain peuvent traiter davantage de transactions dans un délai plus court, résolvant ainsi efficacement les problèmes de congestion courants et les temps de traitement lents des systèmes blockchain traditionnels.

L’EVM parallèle a des impacts significatifs sur divers aspects de la technologie blockchain :

  • Il fournit une méthode plus économe en énergie et plus efficace pour traiter les transactions. En réduisant la charge de travail des validateurs et du réseau dans son ensemble, Parallel EVM contribue à construire un écosystème blockchain plus durable.

  • L'évolutivité accrue et le débit accru entraînent directement une réduction des frais de transaction. Les utilisateurs bénéficieront d’une expérience plus économique, rendant les plateformes blockchain plus attractives pour un public plus large.

  • Le traitement simultané de plusieurs transactions plutôt que séquentiellement signifie que les dApp peuvent fonctionner plus facilement, même pendant les périodes de forte demande du réseau.

Méthodes de mise en œuvre de l'EVM parallèle (crédité à Siyuan H.)

Dans l'architecture EVM actuelle, les opérations de lecture et d'écriture les plus granulaires sont sload et sstore, utilisées respectivement pour lire et écrire dans le trie d'état. Par conséquent, s’assurer que différents threads n’entrent pas en conflit sur ces deux opérations est un point d’entrée simple pour implémenter un EVM parallèle/simultané. En fait, dans Ethereum, il existe un type spécial de transaction qui inclut une structure spéciale appelée « liste d'accès », permettant aux transactions de transporter les adresses de stockage qu'elles liront et modifieront. Cela constitue donc un bon point de départ pour implémenter une approche concurrente basée sur un planificateur.

Concernant la mise en œuvre du système, il existe trois formes courantes d'EVM parallèle/simultanée :

  1. Multithreading d'une seule instance EVM.

  2. Multithreading de plusieurs instances EVM sur un seul nœud.

  3. Multithreading de plusieurs instances EVM sur plusieurs nœuds (essentiellement partitionnement au niveau du système).

Les différences entre le traitement parallèle/simultané dans la blockchain et les systèmes de bases de données incluent :

  • Les horodatages peu fiables rendent les méthodes de concurrence basées sur l'horodatage difficiles à déployer dans le monde de la blockchain.

  • Déterminisme absolu sur les systèmes blockchain pour garantir que les transactions réexécutées par les différents validateurs soient identiques.

  • L’objectif ultime des validateurs est d’augmenter les revenus, et non d’accélérer l’exécution des transactions.

Alors, de quoi avons-nous besoin ?

  • Un consensus au niveau du système est nécessaire lorsqu'une exécution plus rapide conduit à des récompenses plus élevées.

  • Un algorithme de planification multivariable prenant en compte les limitations de blocs, capable de générer plus de revenus tout en réalisant des exécutions plus rapidement.

  • Opérations de données plus granulaires, y compris le verrouillage des données au niveau de l'opcode, les couches de mise en cache mémoire, etc.

Grands projets et leurs technologies

Laboratoires Monades

Monad est un EVM Layer 1, visant à améliorer considérablement l'évolutivité et la vitesse de transaction de la blockchain grâce à ses fonctionnalités technologiques uniques. L'un des principaux avantages de Monad est sa capacité à traiter jusqu'à 10 000 transactions par seconde avec un temps de blocage de seulement 1 seconde. Ceci est rendu possible par son mécanisme de consensus MonadBFT et sa compatibilité avec EVM, lui permettant de traiter les transactions de manière efficace et rapide.

L'une des caractéristiques les plus remarquables de Monad est sa capacité d'exécution parallèle, qui lui permet de traiter plusieurs transactions simultanément. Par rapport à la méthode de traitement séquentiel des systèmes blockchain traditionnels, cela augmente considérablement l’efficacité et le débit du réseau.

Le développement de Monad est dirigé par Monad Labs, cofondé par Keone Hon, Eunice Giarta et James Hunsaker. Le projet a réussi à lever 19 millions de dollars en financement de démarrage et prévoit de lancer son testnet au milieu du premier trimestre 2024, suivi du lancement du réseau principal.

Monad a été optimisé dans les quatre domaines principaux suivants, ce qui en fait une blockchain haute performance :

  1. MonadBFT :

MonadBFT est le mécanisme de consensus haute performance de la blockchain Monad, utilisé pour assurer la cohérence dans l'ordre des transactions dans des conditions partiellement synchrones en présence d'acteurs byzantins. Il s'agit d'une version améliorée basée sur HotStuff, utilisant un algorithme BFT en deux phases, présentant une réactivité optimiste, des coûts de communication linéaires dans les cas courants et des coûts de communication quadratiques dans les scénarios d'expiration. Dans MonadBFT, le leader envoie un nouveau bloc et le QC (Quorum Certificate) ou TC (Timeout Certificate) du tour précédent aux validateurs à chaque tour. Les validateurs examinent le bloc et envoient un vote « oui » signé au leader du tour suivant s'ils sont d'accord. Ce processus regroupe les votes « oui » des validateurs 2f+1 dans un QC via des signatures de seuil. Dans les cas de communication courants, le leader envoie le bloc aux validateurs qui envoient ensuite les votes directement au leader du tour suivant. MonadBFT utilise également des signatures BLS basées sur le couplage pour résoudre les problèmes d'évolutivité, permettant aux signatures d'être progressivement regroupées en une seule signature, prouvant que les partages associés aux clés publiques ont signé le message. Pour des raisons de performances, MonadBFT adopte un schéma de signature hybride, dans lequel les signatures BLS ne sont utilisées que pour les types de messages agrégeables (votes et délais d'attente). L'intégrité et l'authenticité des messages sont toujours assurées par les signatures ECDSA. Grâce à ces fonctionnalités, MonadBFT peut parvenir à un consensus blockchain efficace et robuste.

2. Exécution différée :

Il s’agit d’une innovation clé qui dissocie le processus d’exécution du processus de consensus. Dans cette architecture, le processus de consensus implique que les nœuds s'accordent sur l'ordre officiel des transactions, tandis que l'exécution est le processus réel d'exécution de ces transactions et de mise à jour de l'état. Dans cette conception, le nœud principal propose un ordre de transaction mais ne connaît pas la racine de l'état final lorsqu'il propose l'ordre ; les validateurs ne savent pas non plus si toutes les transactions du bloc s'exécuteront avec succès lors du vote sur sa validité.

Cette conception permet à Monad d'obtenir des améliorations de vitesse significatives, permettant à une blockchain à fragment unique de s'adapter à des millions d'utilisateurs. Dans Monad, chaque nœud exécute indépendamment les transactions du bloc N tout en atteignant un consensus sur le bloc N+1. Cette méthode permet un budget de gaz plus important, car l’exécution doit simplement suivre le rythme du consensus. De plus, étant donné que l’exécution doit uniquement faire la moyenne jusqu’au rythme du consensus, cette méthode est plus tolérante aux variations spécifiques du temps de calcul.

Pour garantir davantage la réplication de la machine à états, Monad inclut une racine Merkle retardée par les blocs D dans la proposition de bloc. Cette racine Merkle retardée garantit la cohérence sur l'ensemble du réseau, même en cas d'erreurs d'exécution de nœuds ou de comportements malveillants.

Dans MonadBFT, la finalité est à emplacement unique (1 seconde) et les résultats d'exécution sont généralement en retard de moins d'1 seconde sur les nœuds complets. Cette finalité à créneau unique signifie qu'après avoir soumis une transaction, les utilisateurs verront l'ordre officiel de la transaction après un seul bloc. Il n'y a aucune possibilité de réorganisation à moins qu'une grande majorité du réseau ne se comporte de manière malveillante. Pour les utilisateurs qui ont besoin de connaître rapidement les résultats des transactions (par exemple, les traders à haute fréquence), l'exécution d'un nœud complet peut minimiser les retards.

3. Exécution parallèle :

Il permet à Monad d'exécuter plusieurs transactions simultanément. Cette approche peut initialement sembler différente de la sémantique d’exécution d’Ethereum, mais ce n’est pas le cas. Les blocs dans Monad sont les mêmes que dans Ethereum, les deux étant des ensembles de transactions ordonnés linéairement. Les résultats de l’exécution de ces transactions sont les mêmes entre Monad et Ethereum.

Dans le processus d'exécution parallèle, Monad utilise une méthode d'exécution optimiste, c'est-à-dire démarrer l'exécution des transactions suivantes avant que les transactions précédentes du bloc ne soient terminées. Cela conduit parfois à des résultats d'exécution incorrects. Pour résoudre ce problème, Monad suit les entrées utilisées dans l'exécution des transactions et les compare aux sorties des transactions précédentes. Si des différences sont constatées, cela indique que la transaction doit être réexécutée avec les données correctes.

De plus, Monad utilise un analyseur de code statique pour prédire les dépendances entre les transactions pendant l'exécution, évitant ainsi les exécutions parallèles non valides. Dans le meilleur des cas, Monad peut prédire de nombreuses dépendances à l'avance ; dans le pire des cas, il revient en mode d'exécution simple.

La technologie d'exécution parallèle de Monad améliore non seulement l'efficacité et le débit du réseau, mais réduit également l'apparition d'échecs de transactions dus à l'exécution parallèle en optimisant les stratégies d'exécution.

Projets d'écosystème

Échanger

TayaSwap est un AMM DEX basé sur Monad, pris en charge par SubLabs, permettant le trading d'actifs sans carnets d'ordres ni intermédiaires traditionnels. Les AMM s'appuient sur des formules mathématiques et des contrats intelligents pour faciliter les échanges de jetons, déterminer les prix et permettre des transactions peer-to-peer à l'aide de contrats intelligents.

Finance ambiante

Ambient (anciennement CrocSwap) est un protocole de trading décentralisé permettant une liquidité de produit centralisée et constante sur n'importe quelle paire d'actifs blockchain via un AMM bilatéral. Ambient exécute l'intégralité du DEX au sein d'un seul contrat intelligent, où les pools AMM individuels sont des structures de données légères, et non des contrats intelligents séparés.

Protocole de crevettes

Shrimp est un (3,3) DEX avec une économie de jetons à volant, prenant en charge les actifs du monde réel, qui devrait être lancé sur Monad.

Catalyseur

Catalyst est une solution de liquidité sans autorisation entre blockchains modulaires, conçue pour connecter toutes les chaînes, visant à permettre l'accès à n'importe quel actif n'importe où. Catalyst permet aux développeurs de se connecter automatiquement à toutes les chaînes, donnant ainsi accès aux utilisateurs dans un écosystème unifié, tandis que sa conception simple, décentralisée et auto-conservatrice garantit un accès sûr et transparent aux liquidités.

Échanger

Swaap est un teneur de marché automatisé (AMM) neutre sur le marché. Il combine des oracles et des spreads dynamiques pour fournir des rendements durables aux fournisseurs de liquidité et des prix moins chers aux traders. Le protocole réduit considérablement les pertes éphémères et propose des pools multi-actifs.

Élixir

Elixir est un protocole de tenue de marché décentralisé qui interagit avec les bourses centralisées à l'aide d'algorithmes de tenue de marché via des appels API, apportant ainsi de la liquidité aux actifs cryptographiques à longue traîne.

Échange de temps

Timeswap est un protocole de marché monétaire décentralisé basé sur AMM qui fonctionne sans oracles ni liquidateurs. Contrairement à Uniswap, qui permet le trading d'actifs en temps réel, l'emprunt sur Timeswap implique l'échange de jetons jusqu'au remboursement. Les prêteurs fournissent l’actif A pour les prêts, « assurant » simultanément un certain montant d’actif B utilisé comme garantie par les emprunteurs. Les utilisateurs peuvent ajuster leur profil de risque, obtenant des taux plus élevés avec des ratios de garantie inférieurs, et vice versa.

Poply

Poply est un marché NFT communautaire, spécifiquement pour la chaîne Monad, présentant et renforçant les collections NFT créées spécifiquement pour cette chaîne. Il attire les personnes intéressées par des NFT uniques pour l'échange de jetons ERC-721 grâce à des œuvres d'art générées par l'IA et des interfaces conviviales.

Tableau électrique

Switchboard est un protocole Oracle multi-chaînes sans autorisation et personnalisable pour les flux de données générales et le caractère aléatoire vérifiable. En permettant à chacun de transmettre n'importe quelle forme de données, quel que soit son type, il offre une solution unique aux utilisateurs et contribue au développement de la prochaine génération d'applications décentralisées.

Réseau Python

Pyth Network, développé par Douro Labs, est une solution d'oracle de prix de nouvelle génération visant à fournir en chaîne des données précieuses sur les marchés financiers aux projets, aux protocoles et au public, y compris les crypto-monnaies, les actions, le forex et les matières premières. Le réseau regroupe les données de prix de première partie provenant de plus de 70 fournisseurs de données de confiance et les publie pour être utilisées par des contrats intelligents et d'autres applications en chaîne ou hors chaîne.

AIT Protocol

AIT Protocol est une infrastructure de données d'intelligence artificielle proposant des solutions d'IA Web3. Le marché décentralisé d'AIT offre une opportunité unique et étendue à des millions d'utilisateurs de crypto-monnaie de s'engager dans des tâches « s'entraîner pour gagner », un concept leur permettant de gagner des récompenses tout en contribuant activement au développement et à l'avancement des modèles d'IA.

Avis

Notifi propose une couche de communication universelle pour tous les projets Web3, prévoyant d'intégrer des fonctionnalités de notification et de messagerie dans des applications décentralisées pour interagir avec les utilisateurs sur les canaux numériques et en chaîne. L'API Notifi permet aux développeurs de débloquer des infrastructures de communication complexes via des API simples, offrant ainsi des expériences utilisateur natives pour les applications du monde entier ; Notifi Center offre aux utilisateurs une expérience de notification personnalisée, leur permettant d'afficher et de gérer tous les messages du monde Web3 à partir de points de terminaison mobiles et Web ; Notifi Push permet aux spécialistes du marketing de créer des engagements multicanaux cohérents, stimulant ainsi la croissance de leur entreprise et fidélisant leur base d'utilisateurs.

ACryptoS

ACryptoS est une plate-forme de stratégie de cryptographie avancée, un optimiseur d'agrégateur de rendement multi-chaînes et DEX, offrant une gamme de produits uniques, notamment des coffres-forts à jeton unique à composition automatisée, des coffres-forts LP à double jeton, des coffres-forts de liquidité uniques, la branche Balancer-V2 DEX et un échange stablecoin. . Initialement lancé sur la chaîne BNB en novembre 2020, ACryptoS s'est désormais étendu à 11 chaînes, déployant plus de 100 coffres-forts, dans le but de prendre en charge les utilisateurs et les protocoles DeFi.

MagmaDAO

MagmaDAO est un protocole de jalonnement de liquidité contrôlé par DAO visant une distribution équitable de jetons via des parachutages compétitifs dans l'écosystème. Il s’agit du premier validateur distribué en dehors d’Ethereum, construit sur la monade EVM L1 la plus rapide, la moins chère et la plus résistante à la censure.

Échange de wombats

Wombat Exchange est un swap de pièces stables multi-chaînes avec des pools de liquidité ouverts, un faible glissement et un jalonnement unilatéral.

Trou de ver

Wormhole est un protocole de messagerie universel décentralisé, permettant aux développeurs et aux utilisateurs d'applications inter-chaînes de tirer parti des avantages de plusieurs écosystèmes.

DeMask Finance

DeMask Finance est un protocole AMM en chaîne pour l'échange entre les NFT et les jetons ERC20. DeMask Finance prend en charge la création de collections NFT et de rampes de lancement NFT : associées à l'ETH et à d'autres jetons. Échange décentralisé NFT : prend en charge les NFT ERC-1155 ou d'autres jetons associés aux jetons ETH et ERC-20. Le protocole DeMask vise à augmenter la liquidité sur le marché NFT, en fournissant une interface pour des échanges transparents entre les jetons ERC20 ou jetons natifs et les collections NFT. DeMask est un système interconnecté de contrats intelligents où tous les utilisateurs peuvent créer et posséder des pools de liquidités et négocier de manière entièrement automatisée. Chaque pool contient une paire d'actifs, dont un jeton et un NFT, offrant des prix fixes pour des échanges instantanés. Cela permet également à d’autres contrats d’estimer le prix moyen des deux actifs au fil du temps. Les utilisateurs possédant des pools de liquidités sont récompensés lors de l’échange de paires d’actifs.

Six V2

Sei V2 est une mise à niveau significative du réseau Sei, visant à devenir le premier EVM entièrement parallélisé. Cette mise à niveau dotera Sei des capacités suivantes :

  1. Compatibilité descendante avec les contrats intelligents EVM :

Cela signifie que les développeurs peuvent déployer des contrats intelligents déjà audités et compatibles EVM sur Sei sans aucune modification de code. Ceci est extrêmement important pour les développeurs car cela simplifie le processus de déplacement de leurs contrats intelligents existants d'autres blockchains comme Ethereum vers Sei.

Techniquement, les nœuds Sei importeront automatiquement Geth – l’implémentation Go de la machine virtuelle Ethereum. Geth sera utilisé pour traiter les transactions Ethereum, et toutes les mises à jour résultantes (y compris les mises à jour d'état ou les appels à des contrats non liés à l'EVM) passeront par une interface spéciale créée par Sei pour EVM.

2. Parallélisation optimiste :

Il permet à la blockchain de prendre en charge la parallélisation sans que les développeurs aient besoin de définir des dépendances. Cela signifie que toutes les transactions peuvent s'exécuter en parallèle et que lorsque des conflits surviennent (par exemple, des transactions touchant le même état), la chaîne suivra les parties de stockage touchées par chaque transaction et réexécutera ces transactions dans l'ordre. Ce processus se poursuivra de manière récursive jusqu'à ce que tous les conflits non résolus soient résolus. Comme les transactions sont ordonnées au sein d'un bloc, ce processus est déterministe et simplifie le flux de travail du développeur tout en conservant le parallélisme au niveau de la chaîne.

3. SeiDB :

Il introduira une nouvelle structure de données appelée SeiDB pour optimiser la couche de stockage de la plateforme. L'objectif principal de SeiDB est d'éviter la surcharge de l'état, le problème du réseau qui devient lourd en données, et de simplifier le processus de synchronisation de l'état pour les nouveaux nœuds. Cette conception vise à améliorer les performances globales et l’évolutivité de la blockchain Sei.

Sei V2 y parvient en transformant l'arborescence IAVL traditionnelle en un système à deux composants : stockage d'état et engagement d'état. Ce changement réduit considérablement la latence et l'utilisation du disque, et Sei V2 prévoit également de passer à l'utilisation de PebbleDB pour améliorer les performances de lecture-écriture pour l'accès multithread.

Du point de vue des performances, Sei V2 offrira un débit de 28 300 transactions par lots par seconde, ainsi qu'un temps de bloc de 390 millisecondes et une finalité de 390 millisecondes. Cela permet à Sei de prendre en charge davantage d'utilisateurs, d'offrir une meilleure expérience d'interaction et d'offrir des coûts de transaction par transaction moins chers que les blockchains existantes.

La principale progression de la mise à niveau de Sei V2 est actuellement en voie d'achèvement du code. Une fois l'examen terminé, cette mise à niveau sera publiée sur le réseau de test public au premier trimestre 2024 et déployée sur le réseau principal au premier semestre 2024.

Néon

Neon EVM exploite les capacités de la blockchain Solana pour fournir un environnement efficace pour les dApps Ethereum. Il fonctionne comme un contrat intelligent au sein de Solana, permettant aux développeurs de déployer des dApps Ethereum avec des modifications de code minimes ou nulles, et de bénéficier des fonctionnalités avancées de Solana. L'architecture et les opérations de Neon EVM se concentrent sur la sécurité, la décentralisation et la durabilité, offrant aux développeurs Ethereum une transition transparente vers l'environnement Solana. Utilisant les avantages des faibles frais et de la vitesse de transaction élevée de Solana, il permet une exécution parallèle de transactions, un débit élevé et des coûts réduits. Les composants clés de l'écosystème Neon EVM comprennent :

  1. Programme Néon EVM :

Il s'agit d'un EVM compilé dans le bytecode Berkeley Packet Filter, fonctionnant sur Solana. Il traite les transactions de type Ethereum (transactions Neon) sur Solana, en suivant les règles d'Ethereum. Neon EVM est configuré via un compte EVM multi-signature décentralisé, les participants pouvant modifier le code Neon EVM et définir les paramètres.

Le processus de traitement des transactions par Neon EVM implique plusieurs étapes clés. Premièrement, les utilisateurs lancent des transactions de type Ethereum (N-tx) via des portefeuilles compatibles Ethereum. Ces transactions sont encapsulées dans les transactions Solana (S-tx) via le proxy Neon, puis transmises au programme Neon EVM hébergé sur Solana. Le programme Neon EVM décapsule les transactions, vérifie les signatures des utilisateurs, charge l'état EVM (y compris les données de compte et le code de contrat intelligent), exécute la transaction dans l'environnement Solana BPF (Berkeley Packet Filter) et met à jour l'état de Solana pour refléter le nouveau Neon EVM. État.

2. Neon Proxy : Il permet de porter les dApps Ethereum sur Neon avec une reconfiguration minimale. Neon Proxy regroupe les transactions EVM dans des transactions Solana, proposées sous forme de solution conteneurisée pour une utilisation facile. Les opérateurs exécutant des serveurs Neon Proxy facilitent l'exécution de transactions de type Ethereum sur Solana, en acceptant les jetons NEON comme frais de gaz et autres paiements au sein de l'écosystème Solana.

3. Neon DAO : Le DAO fournit des services de garde pour la Fondation Neon et guide la recherche et le développement futurs. Il fonctionne comme une série de contrats sur Solana, fournissant une couche de gouvernance pour contrôler les fonctions de Neon EVM. Les détenteurs de jetons NEON peuvent participer aux activités du DAO, notamment proposer et voter sur des décisions.

4. Jeton NEON : ce jeton utilitaire sert à deux objectifs principaux : payer les frais de gaz et participer à la gouvernance via le DAO.

5. Intégrations et outils : Neon EVM prend en charge diverses intégrations et outils de développement et d'analyse. Ceux-ci incluent des explorateurs de blocs comme NeonScan, des wrappers ERC-20 SPL pour les transferts de jetons, NeonPass pour le transfert de jetons ERC-20 entre Solana et Neon EVM, NeonFaucet pour les jetons de test et la compatibilité avec les portefeuilles compatibles EVM comme MetaMask.


Éclipse

Eclipse est une solution de couche 2 pour Ethereum qui accélère considérablement le traitement des transactions en tirant parti de la machine virtuelle Solana (SVM). Conçu pour la vitesse et l'évolutivité, Eclipse adopte une architecture de cumul modulaire et intègre des technologies clés telles que le règlement Ethereum, les contrats intelligents SVM, la disponibilité des données Celestia et la sécurité RISC Zero.

Plus précisément, Eclipse Mainnet combine les meilleurs composants de pile modulaire :

  • Couche de règlement – ​​Ethereum : Eclipse utilise Ethereum comme couche de règlement. A cette couche, les transactions sont finalisées et sécurisées. Utiliser Ethereum signifie non seulement tirer parti de sa sécurité et de ses liquidités robustes, mais également utiliser l’ETH comme jeton de gaz pour payer les frais de transaction. Cette configuration permet à Eclipse d’hériter des solides fonctionnalités de sécurité d’Ethereum.

  • Couche d'exécution — SVM : pour l'exécution de contrats intelligents, Eclipse utilise SVM. Cela contraste avec le traitement des transactions séquentielles de l'EVM, car le SVM peut gérer le traitement des transactions en parallèle. Sa fonctionnalité d'exécution Sealevel permet le traitement parallèle de transactions qui n'impliquent pas de chevauchement d'états, permettant à Eclipse d'évoluer horizontalement et d'augmenter le débit.

  • Disponibilité des données — Celestia : pour garantir une disponibilité rapide et vérifiable des données, Eclipse adopte Celestia. Celestia fournit une plateforme évolutive et sécurisée pour la publication de données, prenant en charge le haut débit d'Eclipse.

  • Preuves de fraude — RISC Zero : Eclipse intègre RISC Zero pour des preuves de fraude sans connaissance, éliminant le besoin de sérialisation d'état intermédiaire, améliorant ainsi l'efficacité et la sécurité du système.

L’objectif de conception d’Eclipse est de fournir une solution de couche 2 véritablement évolutive et polyvalente pour Ethereum. Il vise à remédier aux limitations, à l'isolement et à la complexité qui en résultent, apportés par des cumuls d'applications spécifiques, qui pourraient dégrader l'expérience des utilisateurs et des développeurs. Grâce à son système de cumul modulaire et à ses composants technologiques intégrés, Eclipse offre une option attrayante pour créer des dApps évolutives et hautes performances sur Ethereum.

Lumière

Lumio est une solution de couche 2 développée par Pontem Network, conçue pour relever les défis d'évolutivité d'Ethereum et apporter une expérience de type Web2 à Web3. Il se distingue comme un cumul unique dans l’espace blockchain car il prend en charge à la fois l’EVM et Move VM utilisés par Aptos. Cette double compatibilité permet à Lumio de traiter les transactions sur Aptos tout en s'installant sur Ethereum, offrant ainsi une solution polyvalente et efficace aux développeurs et aux utilisateurs de dApp. Ses principales caractéristiques comprennent :

  1. Compatibilité avec deux machines virtuelles : Lumio prend en charge de manière unique à la fois l'EVM et la Move VM d'Aptos. Cette double compatibilité permet à Lumio d'intégrer de manière transparente les fonctionnalités d'Ethereum et d'Aptos, améliorant ainsi la flexibilité et l'efficacité du développement et de l'exécution de dApp.

  2. Débit élevé et faible latence : en tirant parti de chaînes hautes performances comme Aptos pour la commande des transactions, Lumio améliore considérablement la bande passante des transactions. Cette intégration garantit que Lumio peut gérer efficacement un grand volume de transactions tout en conservant les fonctionnalités de sécurité et de liquidité d’Ethereum.

  3. Technologie de cumul optimiste : Lumio utilise une pile OP open source et adopte la technologie de cumul optimiste. Les cumuls optimistes sont connus pour leur traitement efficace des transactions et leurs coûts réduits, adaptés à la mise à l’échelle des applications basées sur Ethereum.

  4. Modèle économique flexible des frais de gaz : Lumio introduit un modèle économique de frais de gaz centré sur l'application. Ce modèle permet aux développeurs d'applications de bénéficier directement de l'utilisation du réseau, ce qui pourrait potentiellement inciter à un développement de dApp plus innovant et plus convivial.

  5. Interopérabilité et intégration : la capacité de Lumio à traiter des transactions sur Aptos et à régler sur Ethereum démontre un haut degré d'interopérabilité entre les différents écosystèmes blockchain. Cette fonctionnalité permet aux développeurs d’utiliser pleinement les atouts d’Ethereum et d’Aptos dans leurs applications.

  6. Équilibre entre sécurité et évolutivité : la combinaison de la sécurité robuste d’Ethereum et de l’évolutivité d’Aptos offre aux développeurs une solution attrayante pour créer des dApps sécurisées et performantes. L'architecture de Lumio est conçue pour équilibrer efficacement ces deux aspects clés.

Lumio est actuellement dans une phase de test fermée, avec des plans pour un déploiement progressif auprès d'utilisateurs sélectionnés. Cette approche permet des tests complets et des améliorations de la plateforme sur la base des commentaires des utilisateurs, garantissant ainsi une plateforme robuste et conviviale lors de sa diffusion plus large.

Autres projets parallèles dans l'industrie

Solana

La technologie Sealevel de Solana est un élément clé de son architecture blockchain, conçue pour améliorer les performances des contrats intelligents grâce à une technologie de traitement parallèle. Cette approche diffère considérablement du traitement monothread d'autres plates-formes blockchain, telles que EVM et le runtime basé sur WASM d'EOS, qui gèrent un contrat à la fois et modifient l'état de la blockchain de manière séquentielle.

Sealevel permet au runtime Solana de traiter des dizaines de milliers de contrats en parallèle, en utilisant tous les cœurs disponibles pour les validateurs. Cette capacité de traitement parallèle est possible car les transactions Solana décrivent explicitement tous les états qui seront lus ou écrits pendant l'exécution, permettant ainsi l'exécution simultanée de transactions sans chevauchement et de transactions qui lisent uniquement le même état.

La fonctionnalité de base de Sealevel est basée sur l'architecture unique de Solana, comprenant des composants tels que la base de données de comptes Cloudbreak et le mécanisme de consensus Proof of History (PoH). Cloudbreak mappe les clés publiques aux comptes, les comptes conservant les soldes et les données, tandis que les programmes (code sans état) gèrent les transitions d'état de ces comptes.

Les transactions dans Solana spécifient un vecteur d'instructions, chaque instruction contenant un programme, des instructions de programme et une liste de comptes que la transaction souhaite lire et écrire. Cette interface s'inspire des interfaces de bas niveau du système d'exploitation avec les appareils, permettant au SVM de trier des millions de transactions en attente et de planifier toutes les transactions qui ne se chevauchent pas pour un traitement parallèle. De plus, Sealevel peut trier toutes les instructions par ID de programme et exécuter le même programme simultanément sur tous les comptes, un processus similaire aux optimisations SIMD (Single Instruction, Multiple Data) utilisées dans les GPU.

Sealevel dans Solana offre plusieurs avantages, notamment une évolutivité améliorée, une latence réduite, une rentabilité et une sécurité améliorée. Il permet au réseau Solana de gérer un nombre nettement plus élevé de transactions par seconde, d'assurer une finalité de transaction presque instantanée et de réduire les frais de transaction. Même pendant le traitement parallèle, la sécurité des contrats intelligents est maintenue grâce aux protocoles de sécurité robustes de Solana.

En réalisant un traitement parallèle à grande vitesse et un débit de transaction accru, Sealevel fait de Solana une plate-forme puissante pour les applications décentralisées.

Allez

Les fonctionnalités technologiques parallèles de Sui en font une plate-forme blockchain très efficace et à haut débit, adaptée à diverses applications et cas d'utilisation Web3. Ces fonctionnalités importantes fonctionnent ensemble pour améliorer l’efficacité et le débit de son réseau :

  1. Composants Narval et Bullshark : Ces deux composants sont cruciaux pour le mécanisme de consensus de Sui. Narwhal, agissant comme un pool de mémoire, est chargé d'accélérer le traitement des transactions et d'améliorer l'efficacité du réseau, en garantissant la disponibilité des données lorsqu'elles sont soumises à Bullshark (le moteur de consensus). Bullshark est chargé de commander les données fournies par Narwhal, en utilisant les mécanismes byzantins de tolérance aux pannes pour valider les transactions et les distribuer sur le réseau.

  2. Modèle de propriété des actifs : dans le réseau Sui, les actifs peuvent être détenus par un seul propriétaire ou partagés entre plusieurs propriétaires. Les actifs détenus par un seul propriétaire peuvent se déplacer rapidement et librement au sein du réseau, tandis que les actifs partagés nécessitent une validation via le système de consensus. Ce système de propriété des actifs améliore non seulement l'efficacité du traitement des transactions, mais permet également aux développeurs de créer différents types d'actifs pour leurs applications.

  3. Informatique distribuée : la conception de Sui permet au réseau de faire évoluer les ressources selon les besoins, fonctionnant de la même manière que les services cloud. Cela signifie qu'à mesure que la demande pour le réseau Sui augmente, les validateurs de réseau peuvent ajouter plus de puissance de traitement, maintenir la stabilité du réseau et maintenir les frais de gaz à un niveau bas.

  4. Langage de programmation Sui Move : Sui Move est le langage de programmation natif de Sui, spécialement conçu pour créer des applications hautes performances, sécurisées et riches en fonctionnalités. Basé sur le langage Move, il vise à combler les lacunes des langages de programmation de contrats intelligents, en améliorant la sécurité des contrats intelligents et l'efficacité des programmeurs.

  5. Blocs de transactions programmables (PTB) : les PTB dans Sui sont des séquences de transactions complexes et composables qui peuvent accéder à toutes les fonctions Move publiques en chaîne dans tous les contrats intelligents. Cette conception offre de solides garanties pour les applications orientées paiement ou finance.

  6. Évolutivité horizontale : l'évolutivité de Sui s'étend au-delà du simple traitement des transactions pour inclure le stockage. Cela permet aux développeurs de définir des actifs complexes dotés d'attributs riches et de les stocker directement en chaîne, sans recourir au stockage indirect hors chaîne pour économiser sur les coûts de gaz.

Carburant

Dans le réseau Fuel, « l'exécution parallèle de transactions » est une technologie clé qui permet au réseau de traiter efficacement un grand volume de transactions. Cette exécution parallèle est fondamentalement réalisée grâce à l'utilisation de listes d'accès d'état strictes basées sur le modèle UTXO (Unspent Transaction Output), un élément de base du Bitcoin et de nombreuses autres crypto-monnaies.

Fuel introduit la capacité d'exécution de transactions parallèles au sein du modèle UTXO. En utilisant des listes d'accès d'état strictes, Fuel peut traiter les transactions en parallèle, exploitant ainsi davantage de threads et de cœurs de processeur qui sont généralement inactifs dans les systèmes blockchain à thread unique. En conséquence, Fuel peut offrir plus de puissance de calcul, d’accès à l’état et de débit de transaction que les blockchains à thread unique.

Fuel résout les problèmes de concurrence dans le modèle UTXO. Dans Fuel, les utilisateurs ne signent pas directement les UTXO, mais signent plutôt des identifiants de contrat, indiquant leur intention d'interagir avec un contrat. Par conséquent, les utilisateurs ne modifient pas directement l’état, ce qui conduit à la consommation d’UTXO. Au lieu de cela, les producteurs de blocs sont chargés de traiter la manière dont les diverses transactions d’un bloc affectent l’état global, ce qui à son tour a un impact sur les UTXO contractuels. Les UTXO contractuels consommés créent de nouveaux UTXO avec les mêmes caractéristiques de base mais un stockage et des soldes mis à jour.

Pour faciliter l'exécution de transactions parallèles, Fuel a développé une machine virtuelle spécifique : la FuelVM. La conception de FuelVM se concentre sur la réduction du gaspillage de traitement trouvé dans les architectures de machines virtuelles blockchain traditionnelles, tout en offrant aux développeurs plus d'espace de conception potentiel. Il intègre les leçons apprises et les améliorations apportées au fil des années dans l’écosystème Ethereum, améliorations qui n’ont pas pu être mises en œuvre dans Ethereum en raison de la nécessité d’une compatibilité descendante avec les versions précédentes.

Appartements

La blockchain Aptos utilise un moteur d'exécution parallèle connu sous le nom de Block-STM (Software Transactional Memory) pour améliorer ses capacités de traitement des transactions. Cette technologie permet à Aptos d'exécuter des transactions dans un ordre prédéterminé au sein de chaque bloc et d'attribuer les transactions à différents threads de processeur pendant l'exécution. L'idée principale de cette méthode est d'enregistrer les emplacements mémoire modifiés par les transactions tout en exécutant toutes les transactions simultanément. Une fois tous les résultats de la transaction vérifiés, s'il s'avère qu'une transaction a accédé à un emplacement mémoire modifié par une transaction précédente, cette transaction sera invalidée. La transaction interrompue est ensuite réexécutée et ce processus est répété jusqu'à ce que toutes les transactions soient terminées.

Contrairement à d’autres moteurs d’exécution parallèle, Block-STM maintient l’atomicité des transactions sans avoir besoin de connaître à l’avance les données à lire/écrire. Cela permet aux développeurs de créer plus facilement des applications hautement parallélisées. Block-STM prend en charge une atomicité plus riche que les autres environnements d'exécution parallèle, qui nécessitent souvent de diviser les opérations en plusieurs transactions (briser l'atomicité logique). En réduisant la latence et en augmentant la rentabilité, Block-STM améliore l'expérience utilisateur.

De plus, Aptos utilise un mécanisme de consensus connu sous le nom d'AptosBFTv4, un protocole BFT de blockchain de production rigoureusement prouvé et correct. Ce protocole optimise la réactivité, capable de fournir une faible latence et un débit élevé, exploitant pleinement les avantages du réseau sous-jacent. AptosBFTv4 utilise une conception de pipeline similaire à celle des processeurs, garantissant une utilisation maximale des ressources à chaque étape. Par conséquent, un seul nœud peut participer à de nombreux aspects du consensus, depuis la sélection des transactions à inclure dans un bloc, jusqu'à l'exécution d'un autre ensemble de transactions, l'écriture du résultat d'un autre ensemble de transactions dans le stockage et la certification du résultat d'un autre ensemble de transactions. . Cela signifie que le débit est limité uniquement par l'étape la plus lente, plutôt que par la combinaison séquentielle de toutes les étapes.

Défis

Difficultés techniques

En règle générale, le principal défi lié à l'adoption d'approches parallèles ou concurrentes est la question des courses aux données, des conflits de lecture-écriture ou des dangers liés aux données. Tous ces termes décrivent le même problème : différents threads ou opérations essayant de lire et de modifier simultanément les mêmes données. La mise en œuvre d'un système parallèle efficace et fiable nécessite de résoudre des problèmes techniques complexes, notamment en garantissant une exécution prévisible et sans conflit d'opérations parallèles sur des milliers de nœuds décentralisés. De plus, le défi de la compatibilité technique consiste à garantir que les nouvelles méthodes de traitement parallèle sont compatibles avec les normes EVM et le code des contrats intelligents existants.

Adaptabilité des écosystèmes

Les développeurs devront peut-être apprendre de nouveaux outils et méthodologies pour maximiser les avantages des EVM parallèles. De plus, les utilisateurs devront peut-être s’adapter à de nouveaux modèles d’interaction et caractéristiques de performance potentiels. Cela nécessite un certain niveau de compréhension et d’adaptabilité aux nouvelles technologies de la part de tous les participants de l’écosystème, y compris les développeurs, les utilisateurs et les prestataires de services. En outre, un écosystème blockchain robuste repose non seulement sur ses fonctionnalités techniques, mais également sur un large support de développement et une riche gamme d’applications. Les nouvelles technologies telles que les EVM parallèles doivent établir des effets de réseau suffisants pour attirer la participation des développeurs et des utilisateurs en vue de réussir sur le marché.

Complexité accrue du système

Les EVM parallèles nécessitent une communication réseau efficace pour prendre en charge la synchronisation des données sur plusieurs nœuds. La latence du réseau ou les échecs de synchronisation peuvent entraîner un traitement des transactions incohérent, ajoutant à la complexité de la conception du système. Pour exploiter efficacement les avantages du traitement parallèle, le système doit gérer et allouer les ressources informatiques de manière plus intelligente. Cela peut impliquer une répartition dynamique de la charge entre les différents nœuds et l'optimisation de l'utilisation de la mémoire et du stockage. Le développement de contrats intelligents et d'applications prenant en charge le traitement parallèle est plus complexe que les modèles d'exécution séquentielle traditionnels. Les développeurs doivent prendre en compte les caractéristiques et les limites de l’exécution parallèle, ce qui peut rendre le processus de codage et de débogage plus difficile. Dans un environnement d'exécution parallèle, les vulnérabilités de sécurité peuvent être amplifiées, car un problème de sécurité peut affecter plusieurs transactions exécutées en parallèle. Par conséquent, des audits de sécurité et des processus de test plus rigoureux sont nécessaires.

Perspectives d'avenir

Les EVM parallèles démontrent un énorme potentiel pour améliorer l’évolutivité et l’efficacité des blockchains. Les EVM parallèles mentionnés représentent un changement important dans la technologie blockchain, visant à améliorer les capacités de traitement des transactions en exécutant des transactions simultanément sur plusieurs processeurs. Cette approche s'affranchit de la méthode traditionnelle de traitement des transactions séquentielles, permettant un débit plus élevé et une latence plus faible, qui sont cruciaux pour l'évolutivité et l'efficacité des réseaux blockchain.

La mise en œuvre réussie d’EVM parallèles dépend en grande partie de la prévoyance et des compétences des développeurs, notamment dans la conception de contrats intelligents et de structures de données. Ces éléments sont cruciaux pour déterminer si les transactions peuvent être exécutées en parallèle. Les développeurs doivent envisager le traitement parallèle dès le début du projet, en s'assurant que leurs conceptions facilitent le fonctionnement indépendant et ininterrompu des différentes transactions.

Les EVM parallèles maintiennent également la compatibilité avec l’écosystème Ethereum, ce qui est vital pour les développeurs et les utilisateurs déjà impliqués dans les applications basées sur Ethereum. Cette compatibilité garantit une transition et une intégration en douceur des dApps existantes, un défi pour des systèmes comme DAG, qui nécessitent souvent des modifications importantes des applications existantes.

Le développement d’EVM parallèles est considéré comme une étape clé pour remédier aux limites fondamentales de l’évolutivité de la blockchain. Ces innovations sont prometteuses pour préparer les réseaux blockchain pour l’avenir, leur permettant de répondre aux demandes croissantes et de devenir la pierre angulaire de la prochaine génération d’infrastructure Web3. Bien que les EVM parallèles offrent un immense potentiel, leur mise en œuvre réussie nécessite de surmonter des défis techniques complexes et d’assurer une adoption généralisée dans l’écosystème.

Les références

https://github.com/hsyodyssey/awesome-parallel-blockchain

https://www.techflowpost.com/article/detail_15290.html

https://amberlabs.substack.com/p/parallel-power-unlocked

Qu'est-ce que SVM - La machine virtuelle Solana - Squads Blog

La machine virtuelle Solana, SVM en abrégé, est l'environnement d'exécution qui traite les transactions et les transactions intelligentes…

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