Exploration de la technologie EVM parallèle : surmonter le goulot d'étranglement de l'évolutivité de la Blockchain

Ethereum Virtual Machine EVM

La relation entre EVM et Solidity

Le développement de contrats intelligents est une compétence de base pour les ingénieurs blockchain. Les développeurs utilisent généralement Solidity ou d'autres langages de haut niveau pour mettre en œuvre la logique métier. Cependant, la Machine virtuelle ne peut pas interpréter directement le code Solidity, et il doit être compilé en un langage de bas niveau exécutable par la machine virtuelle (opcode/bytecode). Il existe des outils sur le marché qui peuvent automatiser ce processus de conversion, allégeant ainsi le fardeau de compréhension des détails de compilation pour les développeurs.

Bien que la conversion entraîne des coûts supplémentaires, les ingénieurs familiers avec le codage de bas niveau peuvent écrire la logique du programme directement en utilisant les codes d'opération dans Solidity, afin d'atteindre une efficacité maximale et de réduire la consommation de gas. Par exemple, le protocole d'une célèbre plateforme d'échange de NFT utilise largement l'assemblage en ligne pour minimiser les frais de gas des utilisateurs.

Discussion approfondie sur l'EVM parallèle et son écosystème

Différences de performance de la Machine virtuelle : normes et mises en œuvre

EVM, également appelé "couche d'exécution", est l'endroit où le code opérationnel des contrats intelligents compilés est finalement calculé et traité. Le bytecode défini par l'EVM est la norme de l'industrie. Que ce soit pour un réseau Layer 2 Ethereum ou d'autres blockchains indépendants, la compatibilité avec la norme EVM permet aux développeurs de déployer efficacement des contrats intelligents sur plusieurs réseaux.

Bien que se conformer à la norme de bytecode EVM rende la Machine virtuelle compatible avec l'EVM, les méthodes de mise en œuvre peuvent varier considérablement. Par exemple, un client d'Ethereum a implémenté la norme EVM en langage Go, tandis qu'une autre équipe de la fondation Ethereum maintient une implémentation en C++. Cette diversité permet différentes optimisations techniques et mises en œuvre personnalisées.

Exploration approfondie de l'EVM parallèle et de son écosystème

technologie EVM parallèle

Historiquement, la communauté blockchain s'est principalement concentrée sur l'innovation des algorithmes de consensus, certains projets connus étant célèbres pour leur mécanisme de consensus plutôt que pour leur couche d'exécution. Bien que ces projets aient également innové dans la couche d'exécution, leurs performances sont souvent mal interprétées comme ne provenant que de leur algorithme de consensus.

En réalité, une blockchain haute performance nécessite des algorithmes de consensus innovants et une couche d'exécution optimisée, similaire à la "théorie du tonneau". Pour les blockchains EVM qui n'améliorent que l'algorithme de consensus, l'augmentation des performances nécessite des nœuds plus puissants. Par exemple, une chaîne intelligente bien connue traite des blocs sous une limite de gas de 2000 TPS et nécessite des machines configurées plusieurs fois plus puissantes que les nœuds complets d'Ethereum. Bien qu'une autre solution Layer 2 bien connue supporte théoriquement jusqu'à 1000 TPS, ses performances réelles sont souvent inférieures aux attentes.

Besoin de traitement parallèle

Dans la plupart des systèmes de blockchain, les transactions sont exécutées dans l'ordre, semblable à un CPU monocœur, où le prochain calcul commence uniquement après la fin du calcul en cours. Bien que cette méthode soit simple et que la complexité du système soit faible, elle est difficile à étendre à une base d'utilisateurs à l'échelle d'Internet. Passer à une machine virtuelle parallèle sur un CPU multicœur peut permettre le traitement simultané de plusieurs transactions, augmentant considérablement le débit.

L'exécution parallèle entraîne des défis techniques, comme la gestion des écritures de transactions concurrentes sur un même contrat intelligent. De nouveaux mécanismes doivent être conçus pour résoudre ces conflits. L'exécution parallèle de contrats intelligents non liés peut augmenter le débit proportionnellement au nombre de threads de traitement parallèles.

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L'innovation de l'EVM parallèle

EVM parallèle représente une série d'innovations visant à optimiser la couche d'exécution des systèmes blockchain. Prenons l'exemple d'un nouveau projet émergent, ses innovations clés comprennent :

  • Exécution parallèle des transactions : utilisation d'un algorithme d'exécution parallèle optimiste, permettant de traiter plusieurs transactions simultanément. Cette méthode commence les transactions à partir du même état initial, suit leurs entrées et sorties, et génère des résultats temporaires pour chaque transaction. En vérifiant si l'entrée de la transaction suivante est liée à la sortie de la transaction actuellement en cours de traitement, il est possible de décider si la transaction suivante doit être exécutée. S'il y a un lien, la transaction suivante attend la fin de la transaction actuelle. S'il n'y a pas de lien, le système traite la transaction suivante dans l'ordre d'origine. Cette méthode améliore considérablement les performances de traitement des transactions et réduit la latence du système.

  • Exécution différée : dans un mécanisme de consensus, les nœuds parviennent à un ordre formel des transactions sans nécessiter l'exécution de celles-ci par le nœud principal ou les nœuds de validation. Au départ, le nœud principal trie les transactions et parvient à un consensus sur leur ordre entre les nœuds. Les transactions ne sont pas exécutées immédiatement, mais l'exécution est reportée dans un canal indépendant, maximisant ainsi le temps de bloc et améliorant l'efficacité globale de l'exécution.

  • Base de données d'état personnalisée : en optimisant le stockage et l'accès aux états en stockant directement l'arbre de Merkle sur SSD. Cette méthode de stockage direct minimise l'effet d'amplification de lecture et améliore la vitesse d'accès aux états, rendant l'exécution des contrats intelligents plus rapide et plus efficace. En réduisant l'inefficacité des bases de données traditionnelles, elle garantit un accès rapide aux variables d'état pendant l'exécution des transactions en parallèle.

  • Mécanisme de consensus haute performance : version améliorée du mécanisme de consensus HotStuff, prenant en charge la synchronisation entre des centaines de nœuds répartis dans le monde, avec une complexité de communication linéaire. Il utilise une phase de vote en pipeline, permettant aux différentes phases du processus de vote de se chevaucher, réduisant ainsi le délai et augmentant l'efficacité du consensus. Cette modification améliore considérablement la capacité du réseau à traiter des opérations distribuées à grande échelle.

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Défi

Les défis techniques de l'EVM parallèle

Le goulot d'étranglement de l'exécution des transactions séquentielles est lié aux processus de lecture/écriture de l'état et au CPU. Bien que cette méthode soit simple et fiable, l'exécution parallèle introduit des conflits d'état potentiels qui nécessitent une vérification des conflits avant ou après l'exécution. Par exemple, si une Machine virtuelle prend en charge quatre threads parallèles, chaque thread traitant une transaction, des conflits se produiront lorsque toutes les transactions interagissent avec le même pool DEX. Cette situation nécessite des mécanismes de détection et de résolution des conflits soigneux pour garantir un traitement parallèle efficace.

En plus des différences techniques liées à la mise en œuvre de l'EVM parallèle, les équipes reconfigurent généralement et améliorent les performances de lecture/écriture de la base de données d'état, tout en développant des algorithmes de consensus compatibles.

Défis et considérations

Les deux principaux défis de l'EVM parallèle sont la capture de la valeur d'ingénierie à long terme d'Ethereum et la centralisation des nœuds. Bien que la phase de développement actuelle ne soit pas encore entièrement open source afin de protéger la propriété intellectuelle, ces détails seront finalement révélés lors du lancement du testnet et du mainnet, tout en étant exposés au risque d'être absorbés par Ethereum ou d'autres blockchains. Un développement rapide de l'écosystème sera la clé pour maintenir un avantage concurrentiel.

La centralisation des nœuds est un défi pour toutes les blockchains haute performance, nécessitant un équilibre entre les "trilemme de la blockchain" — opérations sans permission, sans confiance et exigences de haute performance. Des indicateurs tels que "TPS par exigence matérielle" peuvent aider à comparer l'efficacité des blockchains dans des conditions matérielles spécifiques, car des exigences matérielles plus faibles peuvent permettre un plus grand nombre de nœuds décentralisés.

Analyse approfondie de l'EVM parallèle et de son écosystème

le paysage de l'EVM parallèle

Le schéma EVM parallèle comprend plusieurs projets et solutions. Certains d'entre eux sont des blockchains de couche 1, tandis que d'autres peuvent être des solutions de couche 2. Certains projets sont basés sur des réseaux existants, comme un réseau blockchain, tandis que d'autres sont des clients open source ou des solutions développées de manière indépendante.

La principale condition d'un EVM parallèle est un réseau compatible avec l'EVM. Bien que certains réseaux non-EVM adoptent également l'exécution parallèle, ils ne sont pas considérés comme des projets EVM parallèles.

Actuellement, les réseaux EVM parallèles existants peuvent être classés en trois types :

  • Réseau Layer 1 compatible EVM mis à jour grâce à la technologie d'exécution parallèle : ces réseaux n'adoptaient initialement pas l'exécution parallèle, mais ont été mis à jour par itération technologique pour prendre en charge l'EVM parallèle.

  • Réseau Layer 1 compatible EVM utilisant la technologie d'exécution parallèle depuis le début : certains projets émergents ont pris en compte l'exécution parallèle dès la phase de conception.

  • Réseaux Layer 2 utilisant la technologie d'exécution parallèle non EVM : ceux-ci incluent des chaînes Layer 2 compatibles EVM orientées vers l'expansion. Ces réseaux abstraient l'EVM en un module d'exécution interchangeable, permettant de sélectionner le meilleur "niveau d'exécution VM" selon les besoins, afin de réaliser des capacités parallèles.

Approfondir sur l'EVM parallèle et son écosystème

projet

Projet A : EVM parallèle de pointe

Ce projet vise à résoudre les problèmes de scalabilité de l'EVM traditionnel en optimisant l'exécution parallèle et l'architecture en pipeline, avec un objectif de 10 000 TPS. Il a récemment terminé un financement massif, devenant jusqu'à présent le projet EVM parallèle le plus financé et le plus valorisé. Les membres de l'équipe fondatrice incluent des professionnels issus de sociétés de technologie financière renommées. Un réseau de test interne a été lancé et devrait être ouvert au public dans quelques mois.

Projet B : Lancement d'un réseau EVM parallèle

Ce projet était à l'origine un réseau Layer 1 axé sur le trading, offrant une infrastructure avancée pour les applications de trading. Récemment, il a annoncé une mise à niveau complète, devenant un EVM parallèle haute performance, augmentant considérablement le TPS. Le testnet EVM parallèle est déjà en ligne, supportant la migration des applications EVM en un seul clic. Le mainnet est prévu pour être lancé au cours de la première moitié de cette année.

Projet C : Renforcer la couche d'exécution par des machines virtuelles doubles

Ce projet vise à améliorer la scalabilité des réseaux Layer 1 en étendant le support de l'EVM pour l'exécution parallèle. En construisant un système à double machine virtuelle, l'objectif est d'améliorer les performances des blockchains EVM et l'efficacité d'exécution du réseau. Les membres de l'équipe dirigeante proviennent de projets blockchain renommés. Le réseau de test public est en ligne et le programme d'incitation à l'écosystème a été lancé.

Projet D : introduction de la technologie EVM parallèle

C'est un réseau Layer 1 compatible EVM construit sur un cadre de développement de blockchain, conçu spécifiquement pour les applications DeFi. Un plan de développement a été récemment annoncé, visant à introduire une technologie d'exécution parallèle EVM pour améliorer les performances du réseau.

Projet E : Solution de compatibilité EVM pour une blockchain spécifique

Ce projet est un EVM parallèle basé sur un réseau blockchain haute performance, et c'est la première solution de compatibilité EVM de ce réseau. Il permet aux développeurs EVM utilisant Solidity et Vyper de déployer leurs DApps en un clic, tout en bénéficiant d'un haut débit et de frais de gas bas. Le projet encapsule les transactions du réseau EVM dans un format spécifique pour les exécuter, ce qui améliore la vitesse des transactions, avec un TPS supérieur à 2 000.

Projet F : Introduire une VM spécifique dans Ethereum

C'est une solution modulaire de Rollup Layer 2 soutenue par une machine virtuelle de blockchain de renommée. Elle règle les données de transaction sur Ethereum, utilisant l'ETH comme gaz, mais sa couche d'exécution fonctionne dans un environnement VM spécifique. Un financement à grande échelle a été récemment achevé, et le réseau principal devrait bientôt être ouvert aux développeurs.

Projet G : Machine virtuelle modulable Layer 2

Ce projet est construit sur une solution d'extension Layer 2 et constitue un réseau Layer 2 modulaire de Machine virtuelle. Il vise à introduire des machines virtuelles haute performance dans les principaux réseaux Layer 2 existants d'Ethereum et de Bitcoin. Il prend en charge l'utilisation d'Ethereum ou de Bitcoin comme couche de règlement, la couche d'exécution pouvant utiliser plusieurs machines virtuelles pour une exécution parallèle.

Discussion approfondie sur l'EVM parallèle et son écosystème

Conclusion

Avec le développement de la technologie blockchain, il est tout aussi important de se concentrer sur la couche d'exécution et les algorithmes de consensus pour atteindre des performances élevées. Des innovations telles que l'EVM parallèle offrent des solutions prometteuses pour augmenter le débit et l'efficacité, rendant la blockchain plus évolutive et capable de supporter un large éventail d'utilisateurs. Le développement et la mise en œuvre de ces technologies façonneront l'avenir de l'écosystème blockchain, propulsant des avancées et des applications supplémentaires dans ce domaine.

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BagHolderTillRetirevip
· 07-08 23:24
les frais de gas sont trop chers, je mange mes économies
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MainnetDelayedAgainvip
· 07-05 23:54
Nous avons déjà reporté 29 fois, et le coût du gas est toujours aussi élevé. Quand est-ce que ce sera au tour de l'optimisation des performances ?
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BlockDetectivevip
· 07-05 23:42
Écrire un Code d'opération est moins agréable que d'écrire en assembleur.
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