Автор: Синьвэй, MT Capital

ТЛ;ДР

  • Необходимость Parallel EVM заключается в решении проблем эффективности последовательной обработки транзакций традиционной EVM. Позволяя нескольким операциям выполняться одновременно, он значительно повышает пропускную способность и производительность сети.

  • Реализации Parallel EVM включают параллельную обработку на основе планировщика, многопоточные экземпляры EVM и сегментирование на уровне системы, сталкиваясь при этом с техническими проблемами, такими как ненадежные временные метки, детерминизм блокчейна и ориентация на прибыль валидатора.

  • Monad Labs, через свой проект уровня 1 Monad, стремится значительно улучшить масштабируемость блокчейна и скорость транзакций с помощью уникальных технологических функций. К ним относятся обработка до 10 000 транзакций в секунду, время блока в 1 секунду, возможности параллельного выполнения и механизм консенсуса MonadBFT.

  • Sei V2, крупное обновление Sei Network, призвано стать первой полностью распараллеленной EVM. Оно предлагает обратно совместимые смарт-контракты EVM, оптимистичную распараллеливание, новую структуру данных SeiDB и совместимость с существующими цепочками, стремясь значительно улучшить скорость обработки транзакций и масштабируемость сети.

  • Neon EVM, платформа на Solana, направлена ​​на обеспечение эффективной, безопасной и децентрализованной среды для Ethereum dApps. Она позволяет разработчикам легко развертывать и запускать dApps, используя при этом высокую пропускную способность и преимущества низкой стоимости Solana.

  • Lumio, разработанное Pontem Network, представляет собой решение уровня 2, которое инновационно решает проблемы масштабируемости Ethereum, обеспечивая уникальную поддержку как EVM, так и Move VM, используемых Aptos, что приближает возможности Web3 к уровням Web2.

  • Eclipse — это решение Ethereum Layer 2, которое ускоряет обработку транзакций с использованием SVM. Оно использует модульную архитектуру свертки, интегрируя расчеты Ethereum, смарт-контракты SVM, доступность данных Celestia и доказательства мошенничества RISC Zero.

  • Solana использует свою технологию Sealevel для параллельной обработки смарт-контрактов. Sui повышает пропускную способность с помощью компонентов Narwhal и Bullshark. Fuel достигает параллельного выполнения транзакций с помощью модели UTXO, а Aptos использует движок Block-STM для улучшения возможностей обработки транзакций. Все они демонстрируют различные реализации и преимущества параллельной технологии в области блокчейна.

  • К основным проблемам внедрения параллелизма относятся разрешение гонок данных и конфликтов чтения-записи, обеспечение совместимости с существующими стандартами, адаптация к новым моделям взаимодействия экосистем и управление возросшей сложностью системы, особенно с точки зрения безопасности и распределения ресурсов.

  • Parallel EVM демонстрирует огромный потенциал в улучшении масштабируемости и эффективности блокчейна, знаменуя собой значительный сдвиг в технологии блокчейна. Он повышает производительность обработки транзакций, выполняя транзакции одновременно на нескольких процессорах, освобождаясь от ограничений традиционной последовательной обработки транзакций. Хотя Parallel EVM предлагает огромный потенциал, его успешная реализация требует преодоления сложных технических проблем и обеспечения широкого внедрения в экосистеме.

Базовые концепции параллельной EVM

Введение в ЭВМ

Виртуальная машина Ethereum (EVM) является основным компонентом блокчейна Ethereum, выступая в качестве его вычислительного движка. Это квази-полная по Тьюрингу машина, которая обеспечивает среду выполнения для смарт-контрактов в сети Ethereum, что имеет решающее значение для поддержания доверия и согласованности во всей экосистеме Ethereum.

EVM выполняет смарт-контракты, обрабатывая байт-код, более простую форму кода смарт-контракта, обычно написанную на языках программирования высокого уровня, таких как Solidity. Этот байт-код состоит из серии кодов операций (опкодов), используемых для выполнения различных функций, включая арифметические операции и хранение/извлечение данных. EVM работает как стековая машина, обрабатывая операции по принципу «последним пришел — первым ушел», и каждая операция в EVM имеет связанную с ней стоимость газа. Эта газовая система измеряет вычислительную работу, необходимую для выполнения операции, обеспечивая справедливое распределение ресурсов и предотвращая злоупотребление сетью.

В Ethereum транзакции играют важную роль в функциональности EVM. Существует два типа транзакций: один из них приводит к вызовам сообщений, а другой — к созданию контракта. Создание контракта приводит к созданию новой учетной записи контракта, содержащей скомпилированный байт-код смарт-контракта, который выполняется, когда другая учетная запись делает вызов сообщения контракту.

Архитектура EVM включает такие компоненты, как байт-код, стек, память и хранилище. Она имеет выделенное пространство памяти для временного хранения данных во время выполнения и постоянное пространство хранения на блокчейне для неограниченного сохранения данных. Конструкция EVM обеспечивает безопасную среду выполнения для смарт-контрактов, изолируя их для предотвращения атак повторного входа, и включает различные меры безопасности, такие как ограничения газа и глубины стека.

Более того, влияние EVM выходит за рамки Ethereum, достигая более широкого охвата через совместимые с EVM цепочки. Хотя эти цепочки различаются, они поддерживают совместимость с приложениями на базе Ethereum, обеспечивая бесперебойное взаимодействие с основополагающими приложениями Ethereum. Эти цепочки играют ключевую роль в различных областях, таких как корпоративные решения, GameFi и DeFi.


Необходимость параллельной EVM

Необходимость Parallel EVM (виртуальной машины Ethereum) обусловлена ​​ее способностью значительно повышать производительность и эффективность сетей блокчейнов. Традиционная EVM обрабатывает транзакции последовательно, что не только энергозатратно, но и создает большую нагрузку на сетевых валидаторов. Такой метод обработки часто приводит к высоким транзакционным издержкам и неэффективности, что считается серьезным препятствием для широкого внедрения технологии блокчейнов.

Parallel EVM производит революцию в процессе консенсуса, позволяя выполнять несколько операций одновременно. Возможность параллельного выполнения значительно увеличивает пропускную способность сети, тем самым повышая производительность и масштабируемость всего блокчейна. С Parallel EVM сети блокчейнов могут обрабатывать больше транзакций за более короткий промежуток времени, эффективно решая распространенные проблемы перегрузки и медленного времени обработки традиционных систем блокчейнов.

Параллельная EVM оказывает значительное влияние на различные аспекты технологии блокчейн:

  • Он обеспечивает более энергоэффективный и эффективный метод обработки транзакций. Снижая нагрузку на валидаторов и сеть в целом, Parallel EVM способствует построению более устойчивой экосистемы блокчейна.

  • Повышенная масштабируемость и дополнительная пропускная способность напрямую приводят к снижению комиссий за транзакции. Пользователи получат более экономичный опыт, что сделает платформы блокчейна более привлекательными для более широкой аудитории.

  • Одновременная, а не последовательная обработка нескольких транзакций означает, что dApps могут работать более плавно, даже в периоды высокой нагрузки на сеть.

Методы реализации параллельной EVM (автор — Siyuan H.)

В текущей архитектуре EVM наиболее гранулярными операциями чтения и записи являются sload и sstore, используемые для чтения из и записи в дерево состояний соответственно. Поэтому обеспечение того, чтобы разные потоки не конфликтовали в этих двух операциях, является простой точкой входа для реализации параллельной/конкурентной EVM. Фактически, в Ethereum существует специальный тип транзакции, который включает специальную структуру, называемую «списком доступа», позволяющую транзакциям переносить адреса хранения, которые они будут читать и изменять. Таким образом, это обеспечивает хорошую отправную точку для реализации параллельного подхода на основе планировщика.

Что касается реализации системы, то существуют три распространённые формы параллельной/конкурентной EVM:

  1. Многопоточность одного экземпляра EVM.

  2. Многопоточность нескольких экземпляров EVM на одном узле.

  3. Многопоточность нескольких экземпляров EVM на нескольких узлах (по сути, шардинг на уровне системы).

Различия параллельной/одновременной обработки в блокчейне по сравнению с системами баз данных включают в себя:

  • Ненадежные временные метки затрудняют развертывание методов параллелизма на основе временных меток в мире блокчейна.

  • Абсолютный детерминизм в системах блокчейнов, гарантирующий идентичность транзакций, повторно выполняемых разными валидаторами.

  • Конечной целью валидаторов является более высокий доход, а не более быстрое выполнение транзакций.

Итак, что нам нужно?

  • Необходим консенсус на системном уровне, где более быстрое выполнение приводит к более высокому вознаграждению.

  • Многовариантный алгоритм планирования, учитывающий ограничения блоков, позволяющий получать больший доход и быстрее завершать выполнения.

  • Более детальные операции с данными, включая блокировку данных на уровне кода операции, уровни кэширования памяти и т. д.

Крупные проекты и их технологии

Монада Лабс

Monad — это EVM Layer 1, нацеленный на значительное повышение масштабируемости и скорости транзакций блокчейна за счет его уникальных технологических особенностей. Ключевым преимуществом Monad является его способность обрабатывать до 10 000 транзакций в секунду с временем блока всего в 1 секунду. Это стало возможным благодаря его механизму консенсуса MonadBFT и совместимости с EVM, что позволяет ему эффективно и быстро обрабатывать транзакции.

Одной из самых примечательных особенностей Monad является возможность параллельного выполнения, что позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно. По сравнению с методом последовательной обработки в традиционных системах блокчейна это значительно повышает эффективность и пропускную способность сети.

Разработкой Monad руководит Monad Labs, соучредителями которой являются Кеоне Хон, Юнис Джиарта и Джеймс Хансакер. Проект успешно привлек $19 млн начального финансирования и планирует запустить тестовую сеть в середине первого квартала 2024 года, а затем запустить основную сеть.

Monad оптимизировался в следующих четырех основных областях, что сделало его высокопроизводительным блокчейном:

  1. MonadBFT:

MonadBFT — это высокопроизводительный консенсусный механизм блокчейна Monad, используемый для достижения согласованности в упорядочении транзакций в частично синхронных условиях в присутствии византийских участников. Это улучшенная версия на основе HotStuff, использующая двухфазный алгоритм BFT, отличающийся оптимистичной отзывчивостью, линейными затратами на коммуникацию в обычных случаях и квадратичными затратами на коммуникацию в сценариях тайм-аута. В MonadBFT лидер отправляет новый блок и QC (сертификат кворума) или TC (сертификат тайм-аута) предыдущего раунда валидаторам в каждом раунде. Валидаторы просматривают блок и отправляют подписанный голос «да» лидеру следующего раунда, если они согласны. Этот процесс объединяет голоса «да» 2f+1 валидаторов в QC через пороговые подписи. В обычных случаях коммуникации лидер отправляет блок валидаторам, которые затем отправляют голоса напрямую лидеру следующего раунда. MonadBFT также использует основанные на парном соединении BLS-подписи для решения проблем масштабируемости, позволяя подписям постепенно объединяться в одну подпись, доказывая, что акции, связанные с открытыми ключами, подписали сообщение. Из соображений производительности MonadBFT принимает гибридную схему подписи, в которой BLS-подписи используются только для агрегируемых типов сообщений (голоса и тайм-ауты). Целостность и подлинность сообщений по-прежнему обеспечиваются подписями ECDSA. Благодаря этим функциям MonadBFT может достигать эффективного и надежного консенсуса блокчейна.

2. Отложенное исполнение:

Это ключевое нововведение, которое отделяет процесс выполнения от процесса консенсуса. В этой архитектуре процесс консенсуса включает в себя согласование узлов официального порядка транзакций, в то время как выполнение является фактическим процессом выполнения этих транзакций и обновления состояния. В этой конструкции ведущий узел предлагает порядок транзакций, но не знает конечного корня состояния при предложении порядка; валидаторы также не знают, будут ли все транзакции в блоке выполнены успешно при голосовании за его действительность.

Такая конструкция позволяет Monad достичь значительного повышения скорости, позволяя масштабировать блокчейн с одним шардом до миллионов пользователей. В Monad каждый узел независимо выполняет транзакции в блоке N, достигая консенсуса в блоке N+1. Этот метод допускает больший бюджет газа, поскольку выполнение должно только соответствовать темпу консенсуса. Кроме того, поскольку выполнение должно только усредняться до темпа консенсуса, этот метод более терпим к определенным изменениям во времени вычислений.

Для дальнейшего обеспечения репликации конечного автомата Monad включает в предложение блока корень Меркла, задержанный блоками D. Этот задержанный корень Меркла обеспечивает согласованность во всей сети, даже если есть ошибки выполнения узла или вредоносное поведение.

В MonadBFT окончательность однослотовая (1 секунда), а результаты выполнения обычно отстают менее чем на 1 секунду на полных узлах. Эта однослотовая окончательность означает, что после отправки транзакции пользователи увидят официальный порядок транзакции после одного блока. Нет возможности переупорядочить, если только подавляющее большинство сети не будет вести себя злонамеренно. Для пользователей, которым нужно быстро узнать результаты транзакций (например, высокочастотные трейдеры), запуск полного узла может минимизировать задержки.

3. Параллельное выполнение:

Он позволяет Monad выполнять несколько транзакций одновременно. Этот подход может показаться изначально отличным от семантики выполнения Ethereum, но это не так. Блоки в Monad такие же, как в Ethereum, и оба являются линейно упорядоченными наборами транзакций. Результаты выполнения этих транзакций одинаковы для Monad и Ethereum.

В процессе параллельного выполнения Monad использует оптимистический метод выполнения, т. е. запуск выполнения последующих транзакций до завершения более ранних транзакций в блоке. Иногда это приводит к неверным результатам выполнения. Для решения этой проблемы Monad отслеживает входные данные, используемые при выполнении транзакций, и сравнивает их с выходными данными предыдущих транзакций. Если обнаруживаются различия, это указывает на необходимость повторного выполнения транзакции с правильными данными.

Кроме того, Monad использует статический анализатор кода для прогнозирования зависимостей между транзакциями во время выполнения, избегая недействительных параллельных выполнений. В лучшем случае Monad может предсказать множество зависимостей заранее; в худшем случае он возвращается в режим простого выполнения.

Технология параллельного выполнения Monad не только повышает эффективность и пропускную способность сети, но и снижает количество сбоев транзакций из-за параллельного выполнения за счет оптимизации стратегий выполнения.

Экосистемные проекты

Таясвап

TayaSwap — это AMM DEX на основе Monad, поддерживаемая SubLabs, позволяющая торговать активами без традиционных книг заказов или посредников. AMM используют математические формулы и смарт-контракты для упрощения обмена токенами, определения цен и обеспечения одноранговых транзакций с использованием смарт-контрактов.

Финансы окружающей среды

Ambient (ранее CrocSwap) — это децентрализованный торговый протокол, позволяющий комбинированную централизованную и постоянную ликвидность продукта на любой паре блокчейн-активов через двусторонний AMM. Ambient управляет всей DEX в рамках одного смарт-контракта, где отдельные пулы AMM представляют собой легкие структуры данных, а не отдельные смарт-контракты.

Протокол по креветкам

Shrimp — это (3,3) DEX с маховиковой экономикой токенов, поддерживающая реальные активы, запуск которой запланирован на Monad.

Катализатор

Catalyst — это решение для ликвидности без разрешения между модульными блокчейнами, созданное для соединения всех цепочек с целью обеспечения доступа к любому активу в любом месте. Catalyst позволяет разработчикам автоматически подключаться ко всем цепочкам, получая доступ к пользователям в единой экосистеме, в то время как его простая, децентрализованная и самостоятельная конструкция обеспечивает безопасный и бесперебойный доступ к ликвидности.

Менять

Swaap — это нейтральный по отношению к рынку автоматизированный маркет-мейкер (AMM). Он объединяет оракулы и динамические спреды, чтобы обеспечить устойчивую прибыль для поставщиков ликвидности и более низкие цены для трейдеров. Протокол значительно сокращает непостоянные потери и предлагает пулы с несколькими активами.

Эликсир

Elixir — это децентрализованный протокол маркет-мейкинга, который взаимодействует с централизованными биржами, используя алгоритмы маркет-мейкинга посредством вызовов API, обеспечивая ликвидность для криптоактивов с длинным хвостом.

Таймсвоп

Timeswap — это децентрализованный протокол денежного рынка на основе AMM, работающий без оракулов или ликвидаторов. В отличие от Uniswap, который позволяет торговать активами в режиме реального времени, заимствование на Timeswap подразумевает торговлю токенами до погашения. Кредиторы предоставляют Актив A для кредитов, одновременно «страхуя» определенную сумму Актива B, используемого заемщиками в качестве обеспечения. Пользователи могут корректировать свой профиль риска, получая более высокие ставки при более низких коэффициентах обеспечения, и наоборот.

Попли

Poply — это основанная на сообществе торговая площадка NFT, специально для цепочки Monad, демонстрирующая и расширяющая возможности коллекций NFT, созданных специально для этой цепочки. Она привлекает людей, заинтересованных в уникальных NFT для торговли токенами ERC-721, с помощью созданного ИИ искусства и удобных интерфейсов.

Коммутатор

Switchboard — это не требующий разрешения, настраиваемый, многоцепочечный протокол оракула для общих каналов данных и проверяемой случайности. Позволяя любому человеку отправлять любую форму данных, независимо от типа, он предлагает пользователям комплексное решение и помогает стимулировать разработку следующего поколения децентрализованных приложений.

Сеть Пит

Pyth Network, разработанная Douro Labs, — это ценовое оракульное решение следующего поколения, направленное на предоставление ценных данных финансового рынка в цепочке проектам, протоколам и общественности, включая криптовалюты, акции, форекс и товары. Сеть агрегирует данные о ценах первой стороны от более чем 70 доверенных поставщиков данных и публикует их для использования смарт-контрактами и другими приложениями в цепочке или вне ее.

Протокол АИТ

AIT Protocol — это инфраструктура данных искусственного интеллекта, предлагающая решения Web3 AI. Децентрализованная торговая площадка AIT предоставляет миллионам пользователей криптовалюты уникальную и обширную возможность участвовать в задачах «обучайся, чтобы зарабатывать», концепция, позволяющая им получать вознаграждения, активно внося вклад в разработку и совершенствование моделей ИИ.

Уведомление

Notifi предлагает универсальный коммуникационный уровень для всех проектов Web3, планируя встраивать функции уведомлений и сообщений в децентрализованные приложения для взаимодействия с пользователями по цифровым и ончейн-каналам. API Notifi позволяет разработчикам разблокировать сложные коммуникационные инфраструктуры с помощью простых API, предоставляя собственный пользовательский опыт для приложений по всему миру; Notifi Center предлагает пользователям настраиваемый опыт уведомлений, позволяя им просматривать и управлять всеми сообщениями в мире Web3 с мобильных и веб-конечных точек; Notifi Push позволяет маркетологам создавать сплоченные многоканальные взаимодействия, стимулируя рост бизнеса и сохраняя свою пользовательскую базу.

ACryptoS

ACryptoS — это передовая платформа криптостратегии, оптимизатор агрегатора доходности с несколькими цепочками и DEX, предлагающая ряд уникальных продуктов, включая автоматизированные хранилища с одним токеном, хранилища LP с двумя токенами, уникальные хранилища ликвидности, DEX-ветвь Balancer-V2 и биржу стейблкоинов. Первоначально запущенная в цепочке BNB в ноябре 2020 года, ACryptoS теперь расширилась до 11 цепочек, развернув более 100 хранилищ, с целью поддержки пользователей и протоколов DeFi.

МагмаДАО

MagmaDAO — это контролируемый DAO протокол ставки ликвидности, нацеленный на справедливое распределение токенов через экосистемные конкурентные дропы. Это первый распределенный валидатор за пределами Ethereum, построенный на самой быстрой, дешевой и устойчивой к цензуре EVM L1 Monad.

Вомбат Биржа

Wombat Exchange — это многоцепочечный обмен стейблкоинами с открытыми пулами ликвидности, низким проскальзыванием и односторонним стейкингом.

Червоточина

Wormhole — это децентрализованный универсальный протокол обмена сообщениями, позволяющий разработчикам и пользователям кросс-чейн-приложений использовать преимущества нескольких экосистем.

ДеМаск Финансы

DeMask Finance — это ончейн-протокол AMM для торговли между NFT и токенами ERC20. DeMask Finance поддерживает создание коллекций NFT и площадок запуска NFT: в паре с ETH и другими токенами. Децентрализованная биржа NFT: поддерживает NFT ERC-1155 или другие токены в паре с токенами ETH и ERC-20. Протокол DeMask направлен на повышение ликвидности на рынке NFT, предоставляя интерфейс для бесперебойного обмена между токенами ERC20 или собственными токенами и коллекциями NFT. DeMask — это взаимосвязанная система смарт-контрактов, в которой все пользователи могут создавать и владеть пулами ликвидности и торговать полностью автоматизированным способом. Каждый пул содержит пару активов, включая токен и NFT, предоставляя фиксированные цены для мгновенной торговли. Это также позволяет другим контрактам оценивать среднюю цену обоих активов с течением времени. Пользователи, владеющие пулами ликвидности, получают вознаграждение при обмене парами активов.

Шесть V2

Sei V2 — это значительное обновление сети Sei, призванное стать первой полностью распараллеленной EVM. Это обновление наделит Sei следующими возможностями:

  1. Обратная совместимость со смарт-контрактами EVM:

Это означает, что разработчики могут развертывать уже проверенные, совместимые с EVM смарт-контракты на Sei без каких-либо изменений кода. Это чрезвычайно важно для разработчиков, поскольку упрощает процесс перемещения их существующих смарт-контрактов из других блокчейнов, таких как Ethereum, в Sei.

Технически узлы Sei автоматически импортируют Geth — реализацию Go виртуальной машины Ethereum. Geth будет использоваться для обработки транзакций Ethereum, и любые полученные обновления (включая обновления состояния или вызовы контрактов, не связанных с EVM) будут проходить через специальный интерфейс, созданный Sei для EVM.

2. Оптимистическое распараллеливание:

Это позволяет блокчейну поддерживать параллелизацию без необходимости разработчикам определять какие-либо зависимости. Это означает, что все транзакции могут выполняться параллельно, и при возникновении конфликтов (например, транзакции, затрагивающие одно и то же состояние) цепочка будет отслеживать части хранилища, которые затрагивает каждая транзакция, и повторно запускать эти транзакции по порядку. Этот процесс будет продолжаться рекурсивно до тех пор, пока не будут разрешены все неразрешенные конфликты. Поскольку транзакции упорядочены внутри блока, этот процесс является детерминированным и упрощает рабочий процесс разработчика, сохраняя при этом параллелизм на уровне цепочки.

3. SeiDB:

Он представит новую структуру данных под названием SeiDB для оптимизации уровня хранения платформы. Основная цель SeiDB — предотвратить раздувание состояния, проблему перегрузки сети данными, а также упростить процесс синхронизации состояния для новых узлов. Эта конструкция направлена ​​на повышение общей производительности и масштабируемости блокчейна Sei.

Sei V2 достигает этого, преобразуя традиционное дерево IAVL в двухкомпонентную систему — хранение состояния и приверженность состоянию. Это изменение значительно сокращает задержку и использование диска, и Sei V2 также планирует перейти на использование PebbleDB для улучшения производительности чтения-записи для многопоточного доступа.

С точки зрения производительности Sei V2 будет предлагать пропускную способность 28 300 пакетных транзакций в секунду, а также время блока 390 миллисекунд и финальность 390 миллисекунд. Это позволяет Sei поддерживать больше пользователей, предоставлять лучший опыт взаимодействия и предлагать более низкие транзакционные издержки на транзакцию по сравнению с существующими блокчейнами.

Основной прогресс обновления Sei V2 в настоящее время близок к завершению кода. После завершения проверки это обновление будет выпущено в публичной тестовой сети в первом квартале 2024 года и развернуто в основной сети в первой половине 2024 года.

Неоновый

Neon EVM использует возможности блокчейна Solana для предоставления эффективной среды для Ethereum dApps. Он работает как смарт-контракт в Solana, позволяя разработчикам развертывать Ethereum dApps с минимальными изменениями кода или без них и пользоваться расширенными функциями Solana. Архитектура и операции Neon EVM сосредоточены на безопасности, децентрализации и устойчивости, предлагая разработчикам Ethereum плавный переход к среде Solana. Используя преимущества низких комиссий и высокой скорости транзакций Solana, он обеспечивает параллельное выполнение транзакций, высокую пропускную способность и снижение затрат. Ключевые компоненты экосистемы Neon EVM включают в себя:

  1. Программа Neon EVM:

Это EVM, скомпилированная в байт-код Berkeley Packet Filter, работающая на Solana. Она обрабатывает транзакции, подобные Ethereum (транзакции Neon), на Solana, следуя правилам Ethereum. Neon EVM настраивается через децентрализованную учетную запись EVM с несколькими подписями, при этом участники могут изменять код Neon EVM и задавать параметры.

Процесс обработки транзакций Neon EVM включает несколько ключевых этапов. Во-первых, пользователи инициируют транзакции, подобные Ethereum (N-tx), через совместимые с Ethereum кошельки. Эти транзакции инкапсулируются в транзакции Solana (S-tx) через Neon Proxy, а затем передаются в программу Neon EVM, размещенную на Solana. Программа Neon EVM декапсулирует транзакции, проверяет подписи пользователей, загружает состояние EVM (включая данные учетной записи и код смарт-контракта), выполняет транзакцию в среде Solana BPF (Berkeley Packet Filter) и обновляет состояние Solana, чтобы отразить новое состояние Neon EVM.

2. Neon Proxy: позволяет переносить Ethereum dApps на Neon с минимальной перенастройкой. Neon Proxy упаковывает транзакции EVM в транзакции Solana, предлагаемые как контейнеризированное решение для простоты использования. Операторы, работающие с серверами Neon Proxy, облегчают выполнение транзакций, подобных Ethereum, на Solana, принимая токены NEON в качестве платы за газ и других платежей в экосистеме Solana.

3. Neon DAO: DAO предоставляет услуги по хранению для Neon Foundation и направляет будущие исследования и разработки. Он работает как серия контрактов на Solana, предоставляя уровень управления для контроля функций Neon EVM. Держатели токенов NEON могут участвовать в деятельности DAO, включая внесение предложений и голосование по решениям.

4. Токен NEON: этот утилитарный токен служит двум основным целям — оплате сборов за газ и участию в управлении через DAO.

5. Интеграции и инструменты: Neon EVM поддерживает различные интеграции и инструменты для разработки и анализа. К ним относятся обозреватели блоков, такие как NeonScan, оболочки ERC-20 SPL для передачи токенов, NeonPass для передачи токенов ERC-20 между Solana и Neon EVM, NeonFaucet для тестовых токенов и совместимость с совместимыми с EVM кошельками, такими как MetaMask.


Затмение

Eclipse — это решение уровня 2 для Ethereum, которое значительно ускоряет обработку транзакций за счет использования виртуальной машины Solana (SVM). Разработанный для скорости и масштабируемости, Eclipse использует модульную архитектуру свертки и интегрирует ключевые технологии, такие как расчет Ethereum, смарт-контракты SVM, доступность данных Celestia и безопасность RISC Zero.

В частности, Eclipse Mainnet объединяет в себе лучшие компоненты модульного стека:

  • Уровень расчетов — Ethereum: Eclipse использует Ethereum в качестве уровня расчетов. На этом уровне транзакции завершаются и защищаются. Использование Ethereum означает не только использование его надежной безопасности и ликвидности, но и использование ETH в качестве газового токена для оплаты комиссий за транзакции. Такая настройка позволяет Eclipse унаследовать сильные функции безопасности Ethereum.

  • Уровень выполнения — SVM: для выполнения смарт-контрактов Eclipse использует SVM. Это контрастирует с последовательной обработкой транзакций EVM, поскольку SVM может обрабатывать параллельную обработку транзакций. Его функция выполнения Sealevel позволяет выполнять параллельную обработку транзакций, не включающих перекрывающиеся состояния, что позволяет Eclipse масштабироваться горизонтально и увеличивать пропускную способность.

  • Доступность данных — Celestia: для обеспечения своевременной и проверяемой доступности данных Eclipse использует Celestia. Celestia предоставляет масштабируемую и безопасную платформу для публикации данных, поддерживая высокую пропускную способность Eclipse.

  • Защита от мошенничества — RISC Zero: Eclipse интегрирует RISC Zero для защиты от мошенничества с нулевым разглашением, устраняя необходимость в промежуточной сериализации состояний и тем самым повышая эффективность и безопасность системы.

Целью разработки Eclipse является предоставление действительно масштабируемого и универсального решения уровня 2 для Ethereum. Оно направлено на устранение ограничений и результирующей изоляции и сложности, вызванных определенными сверткам приложений, которые могут ухудшить опыт пользователей и разработчиков. Благодаря своей модульной системе сверток и интегрированным технологическим компонентам Eclipse предлагает привлекательный вариант для создания масштабируемых и высокопроизводительных dApps на Ethereum.

Люмио

Lumio — это решение уровня 2, разработанное Pontem Network, призванное решить проблемы масштабируемости Ethereum и привнести Web2-подобный опыт в Web3. Он выделяется как уникальный набор в пространстве блокчейнов, поскольку поддерживает как EVM, так и Move VM, используемые Aptos. Эта двойная совместимость позволяет Lumio обрабатывать транзакции на Aptos, одновременно размещая Ethereum, предоставляя универсальное и эффективное решение для разработчиков и пользователей dApp. Его основные функции включают:

  1. Совместимость с двумя виртуальными машинами: Lumio уникально поддерживает как EVM, так и Move VM от Aptos. Эта двойная совместимость позволяет Lumio бесшовно интегрировать функции Ethereum и Aptos, повышая гибкость и эффективность разработки и выполнения dApp.

  2. Высокая пропускная способность и низкая задержка: используя высокопроизводительные цепи, такие как Aptos, для упорядочивания транзакций, Lumio значительно увеличивает пропускную способность транзакций. Эта интеграция гарантирует, что Lumio может эффективно обрабатывать большой объем транзакций, сохраняя при этом функции безопасности и ликвидности Ethereum.

  3. Технология Optimistic Rollup: Lumio использует стек OP с открытым исходным кодом и принимает технологию Optimistic Rollup. Optimistic Rollup известны своей эффективной обработкой транзакций и низкими затратами, подходящими для масштабирования приложений на базе Ethereum.

  4. Гибкая экономическая модель платы за газ: Lumio представляет экономическую модель платы за газ, ориентированную на приложения. Эта модель позволяет разработчикам приложений получать прямую выгоду от использования сети, потенциально стимулируя более инновационную и удобную для пользователя разработку dApp.

  5. Взаимодействие и интеграция: способность Lumio обрабатывать транзакции на Aptos и рассчитываться на Ethereum демонстрирует высокую степень взаимодействия между различными экосистемами блокчейна. Эта функция позволяет разработчикам в полной мере использовать сильные стороны как Ethereum, так и Aptos в своих приложениях.

  6. Баланс безопасности и масштабируемости: Сочетание надежной безопасности Ethereum и масштабируемости Aptos предлагает разработчикам привлекательное решение для создания высокопроизводительных, безопасных dApps. Архитектура Lumio разработана для эффективного баланса этих двух ключевых аспектов.

Lumio в настоящее время находится в закрытой фазе тестирования, и планируется постепенное развертывание для избранных пользователей. Такой подход позволяет проводить комплексное тестирование и усовершенствования платформы на основе отзывов пользователей, гарантируя надежную и удобную платформу при более широком выпуске.

Другие параллельные проекты в отрасли

Солана

Технология Sealevel от Solana является ключевым компонентом ее архитектуры блокчейна, разработанной для повышения производительности смарт-контрактов с помощью технологии параллельной обработки. Этот подход существенно отличается от однопоточной обработки других платформ блокчейна, таких как EVM и среда выполнения EOS на основе WASM, которые обрабатывают один контракт за раз и последовательно изменяют состояние блокчейна.

Sealevel позволяет среде выполнения Solana обрабатывать десятки тысяч контрактов параллельно, используя все ядра, доступные валидаторам. Эта возможность параллельной обработки возможна, поскольку транзакции Solana явно описывают все состояния, которые будут прочитаны или записаны во время выполнения, что позволяет выполнять неперекрывающиеся транзакции одновременно, а также транзакции, которые считывают только одно и то же состояние.

Основная функциональность Sealevel основана на уникальной архитектуре Solana, включая такие компоненты, как база данных учетных записей Cloudbreak и механизм консенсуса Proof of History (PoH). Cloudbreak сопоставляет открытые ключи с учетными записями, при этом учетные записи поддерживают балансы и данные, в то время как программы (код без сохранения состояния) управляют переходами состояний этих учетных записей.

Транзакции в Solana определяют вектор инструкций, каждая инструкция содержит программу, инструкции программ и список учетных записей, которые транзакция хочет прочитать и записать. Этот интерфейс вдохновлен интерфейсами низкоуровневой операционной системы к устройствам, что позволяет SVM сортировать миллионы ожидающих транзакций и планировать все неперекрывающиеся транзакции для параллельной обработки. Кроме того, Sealevel может сортировать все инструкции по идентификатору программы и запускать одну и ту же программу одновременно на всех учетных записях, процесс, аналогичный оптимизации SIMD (Single Instruction, Multiple Data), используемой в графических процессорах.

Sealevel в Solana предлагает несколько преимуществ, включая улучшенную масштабируемость, уменьшенную задержку, экономическую эффективность и улучшенную безопасность. Он позволяет сети Solana обрабатывать значительно большее количество транзакций в секунду, обеспечивать почти мгновенную завершенность транзакций и снижать комиссии за транзакции. Даже во время параллельной обработки безопасность смарт-контрактов поддерживается с помощью надежных протоколов безопасности Solana.

Благодаря высокоскоростной параллельной обработке и повышенной пропускной способности транзакций Sealevel превращает Solana в мощную платформу для децентрализованных приложений.

Ну давай же

Возможности параллельной технологии Sui делают ее высокоэффективной, высокопроизводительной блокчейн-платформой, подходящей для различных приложений и вариантов использования Web3. Эти важные функции работают вместе, чтобы повысить эффективность и пропускную способность ее сети:

  1. Компоненты Narwhal и Bullshark: эти два компонента имеют решающее значение для механизма консенсуса Sui. Narwhal, действующий как mempool, отвечает за ускорение обработки транзакций и повышение эффективности сети, гарантируя доступность данных при отправке в Bullshark (механизм консенсуса). Bullshark отвечает за упорядочивание данных, предоставленных Narwhal, используя механизмы Byzantine Fault Tolerance для проверки транзакций и их распределения по сети.

  2. Модель владения активами: В сети Sui активы могут принадлежать одному владельцу или быть общими для нескольких владельцев. Активы, принадлежащие одному владельцу, могут быстро и свободно перемещаться в сети, в то время как общие активы требуют проверки через систему консенсуса. Эта система владения активами не только повышает эффективность обработки транзакций, но и позволяет разработчикам создавать различные типы активов для своих приложений.

  3. Распределенные вычисления: дизайн Sui позволяет сети масштабировать ресурсы по мере необходимости, функционируя аналогично облачным сервисам. Это означает, что по мере увеличения спроса на сеть Sui сетевые валидаторы могут добавлять больше вычислительной мощности, поддерживая стабильность сети и сохраняя низкие сборы за газ.

  4. Язык программирования Sui Move: Sui Move — это собственный язык программирования Sui, специально разработанный для создания высокопроизводительных, безопасных и многофункциональных приложений. Основанный на языке Move, он нацелен на устранение недостатков в языках программирования смарт-контрактов, повышение безопасности смарт-контрактов и эффективности программистов.

  5. Программируемые блоки транзакций (PTB): PTB в Sui — это сложные, компонуемые последовательности транзакций, которые могут получить доступ к любым публичным функциям Move в цепочке во всех смарт-контрактах. Такая конструкция обеспечивает надежные гарантии для платежных или финансовых приложений.

  6. Горизонтальная масштабируемость: масштабируемость Sui выходит за рамки только обработки транзакций и включает хранение. Это позволяет разработчикам определять сложные активы с богатыми атрибутами и хранить их непосредственно в цепочке, не прибегая к косвенному офчейн-хранению для экономии на расходах на газ.

Топливо

В сети Fuel «параллельное выполнение транзакций» является ключевой технологией, которая позволяет сети эффективно обрабатывать большой объем транзакций. Это параллельное выполнение принципиально достигается за счет использования строгих списков доступа к состоянию на основе модели UTXO (Unspent Transaction Output), базового элемента в Bitcoin и многих других криптовалютах.

Fuel вводит возможность параллельного выполнения транзакций в рамках модели UTXO. Используя строгие списки доступа к состоянию, Fuel может обрабатывать транзакции параллельно, тем самым задействуя больше потоков и ядер ЦП, которые обычно простаивают в однопоточных системах блокчейнов. В результате Fuel может предложить большую вычислительную мощность, доступ к состоянию и пропускную способность транзакций, чем однопоточные блокчейны.

Fuel решает проблемы параллелизма в модели UTXO. В Fuel пользователи не подписывают UTXO напрямую, а вместо этого подписывают идентификаторы контрактов, указывая на свое намерение взаимодействовать с контрактом. Следовательно, пользователи не изменяют состояние напрямую, что приводит к потреблению UTXO. Вместо этого производители блоков отвечают за обработку того, как различные транзакции в блоке влияют на общее состояние, что, в свою очередь, влияет на UTXO контрактов. Потребленные UTXO контрактов создают новые UTXO с теми же основными характеристиками, но обновленным хранилищем и балансами.

Для упрощения параллельного выполнения транзакций Fuel разработала специальную виртуальную машину — FuelVM. Конструкция FuelVM фокусируется на сокращении ненужной обработки, обнаруженной в традиционных архитектурах виртуальных машин блокчейна, при этом предлагая разработчикам больше потенциального пространства для проектирования. Она включает в себя извлеченные уроки и улучшения за годы работы в экосистеме Ethereum, улучшения, которые не могли быть реализованы в Ethereum из-за необходимости обратной совместимости с предыдущими версиями.

Квартиры

Блокчейн Aptos использует механизм параллельного выполнения, известный как Block-STM (Software Transactional Memory), для улучшения возможностей обработки транзакций. Эта технология позволяет Aptos выполнять транзакции в заранее определенном порядке в каждом блоке и распределять транзакции по разным потокам процессора во время выполнения. Основная идея этого метода заключается в записи ячеек памяти, измененных транзакциями, при одновременном выполнении всех транзакций. После проверки всех результатов транзакций, если обнаруживается, что транзакция обращалась к ячейке памяти, измененной предыдущей транзакцией, эта транзакция будет признана недействительной. Затем прерванная транзакция выполняется повторно, и этот процесс повторяется до тех пор, пока все транзакции не будут завершены.

В отличие от других параллельных исполняющих движков, Block-STM поддерживает атомарность транзакций без необходимости знать заранее данные для чтения/записи. Это упрощает разработчикам создание высокопараллельных приложений. Block-STM поддерживает более богатую атомарность, чем другие параллельные исполняющие среды, которые часто требуют разбиения операций на несколько транзакций (разрывая логическую атомарность). Уменьшая задержку и увеличивая экономическую эффективность, Block-STM улучшает пользовательский опыт.

Кроме того, Aptos использует механизм консенсуса, известный как AptosBFTv4, строго проверенный правильный протокол BFT для блокчейна. Этот протокол оптимизирует скорость реагирования, способен обеспечивать низкую задержку и высокую пропускную способность, полностью используя преимущества базовой сети. AptosBFTv4 использует конструкцию конвейера, похожую на процессоры, обеспечивая максимальное использование ресурсов на каждом этапе. Таким образом, один узел может участвовать во многих аспектах консенсуса, от выбора транзакций для включения в блок до выполнения другого набора транзакций, записи выходных данных другого набора транзакций в хранилище и сертификации выходных данных другого набора транзакций. Это означает, что пропускная способность ограничена только самой медленной стадией, а не последовательной комбинацией всех стадий.

Вызовы

Технические трудности

Как правило, основная проблема принятия параллельных или одновременных подходов заключается в проблеме гонок данных, конфликтов чтения-записи или опасностей данных. Все эти термины описывают одну и ту же проблему: разные потоки или операции пытаются одновременно читать и изменять одни и те же данные. Реализация эффективной и надежной параллельной системы требует решения сложных технических проблем, особенно обеспечения предсказуемого, бесконфликтного выполнения параллельных операций на тысячах децентрализованных узлов. Кроме того, проблема технической совместимости заключается в обеспечении совместимости новых методов параллельной обработки с существующими стандартами EVM и кодом смарт-контракта.

Адаптивность экосистемы

Разработчикам может потребоваться изучить новые инструменты и методологии, чтобы максимально использовать преимущества параллельных EVM. Кроме того, пользователям может потребоваться адаптироваться к потенциально новым моделям взаимодействия и характеристикам производительности. Это требует определенного уровня понимания и адаптации к новым технологиям со стороны всех участников экосистемы, включая разработчиков, пользователей и поставщиков услуг. Кроме того, надежная экосистема блокчейна опирается не только на свои технические характеристики, но и на широкую поддержку разработчиков и богатый набор приложений. Новые технологии, такие как параллельные EVM, должны устанавливать достаточные сетевые эффекты, чтобы привлекать участие разработчиков и пользователей для успеха на рынке.

Увеличение сложности системы

Параллельные EVM требуют эффективной сетевой коммуникации для поддержки синхронизации данных между несколькими узлами. Задержка сети или сбои синхронизации могут привести к непоследовательной обработке транзакций, что усложняет проектирование системы. Чтобы эффективно использовать преимущества параллельной обработки, система должна управлять и распределять вычислительные ресурсы более разумно. Это может включать динамическое распределение нагрузки между различными узлами и оптимизацию использования памяти и хранилища. Разработка смарт-контрактов и приложений, поддерживающих параллельную обработку, сложнее, чем традиционные модели последовательного выполнения. Разработчикам необходимо учитывать характеристики и ограничения параллельного выполнения, что может усложнить процесс кодирования и отладки. В среде параллельного выполнения уязвимости безопасности могут усиливаться, поскольку проблема безопасности может повлиять на несколько транзакций, выполняемых параллельно. Поэтому требуются более строгие аудиты безопасности и процессы тестирования.

Перспективы будущего

Параллельные EVM демонстрируют огромный потенциал в повышении масштабируемости и эффективности блокчейнов. Упомянутые параллельные EVM представляют собой значительный сдвиг в технологии блокчейнов, направленный на повышение возможностей обработки транзакций путем одновременного выполнения транзакций на нескольких процессорах. Этот подход освобождается от традиционного метода последовательной обработки транзакций, обеспечивая более высокую пропускную способность и меньшую задержку, которые имеют решающее значение для масштабируемости и эффективности сетей блокчейнов.

Успешное внедрение параллельных EVM во многом зависит от дальновидности и навыков разработчиков, особенно в проектировании смарт-контрактов и структур данных. Эти элементы имеют решающее значение для определения того, могут ли транзакции выполняться параллельно. Разработчики должны учитывать параллельную обработку с самого начала проекта, гарантируя, что их проекты способствуют независимой, бесперебойной работе различных транзакций.

Параллельные EVM также поддерживают совместимость с экосистемой Ethereum, что жизненно важно для разработчиков и пользователей, уже вовлеченных в приложения на базе Ethereum. Эта совместимость обеспечивает плавный переход и интеграцию существующих dApps, что является проблемой для таких систем, как DAG, которые часто требуют значительных изменений в существующих приложениях.

Разработка параллельных EVM рассматривается как ключевой шаг в решении фундаментальных ограничений масштабируемости блокчейна. Эти инновации обещают подготовить блокчейн-сети к будущему, позволяя им идти в ногу с растущими требованиями и стать краеугольным камнем следующего поколения инфраструктуры Web3. Хотя параллельные EVM предлагают огромный потенциал, их успешная реализация требует преодоления сложных технических проблем и обеспечения широкого внедрения в экосистеме.

Ссылки

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

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

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

Что такое SVM - Виртуальная машина Solana - Блог Squads

Виртуальная машина Solana, сокращенно SVM, представляет собой среду выполнения, которая обрабатывает транзакции и интеллектуальные…

отряды.так

МТ Капитал

Превращая идеи в ценности, мы создаем условия для нового поколения криптоинноваций.

Видение MT Capital — стать ведущей инвестиционной фирмой в мире, ориентированной на поддержку технологических предприятий на ранних стадиях, которые генерируют существенную стоимость. Мы не просто инвесторы, мы движущая сила, стоящая за командами основателей. Мы считаем, что связь и доверие, выстроенные между фондом и его портфельными компаниями, имеют решающее значение для взаимного успеха.

Сайт: https://mt.capital

Твиттер: https://twitter.com/MTCapital_US