EVM представляет собой важный сдвиг в технологии блокчейна.
Автор: Синьвэй, MT Capital
TL;DR
Необходимость параллельного EVM заключается в том, что он решает проблему эффективности традиционных транзакций обработки EVM и значительно повышает пропускную способность и производительность сети, позволяя выполнять несколько операций одновременно.
Методы реализации параллельного EVM включают параллельную обработку на основе планирования, многопоточные экземпляры EVM и сегментирование на уровне системы, но при этом сталкиваются с техническими проблемами, такими как ненадежные временные метки, детерминизм блокчейна и ориентация валидаторов на прибыль.
Monad Labs в рамках своего проекта Monad уровня 1 стремится значительно улучшить масштабируемость и скорость транзакций блокчейна за счет уникальных технических функций, включая обработку до 10 000 транзакций в секунду, время блока 1 секунда, возможности параллельного выполнения и механизм консенсуса MonadBFT.
Sei V2 — это важное обновление сети Sei, призванное стать первой полностью распараллеленной EVM, обеспечивающей обратную совместимость со смарт-контрактами EVM, оптимистическое распараллеливание, новые структуры данных SeiDB и совместимость с существующими цепочками, с целью значительно улучшить скорость обработки транзакций и масштабируемость сети.
*Neon EVM — это платформа Solana, предназначенная для обеспечения эффективной, безопасной и децентрализованной среды для децентрализованных приложений Ethereum, позволяющая разработчикам легко развертывать и запускать децентрализованные приложения, используя при этом преимущества высокой пропускной способности и низкой стоимости Solana.
Lumio — это решение уровня 2, разработанное Pontem Network. Оно инновационно решает проблемы масштабируемости Ethereum за счет уникальной поддержки EVM и Move VM, используемых Aptos, что поднимает возможности Web3 до уровня, близкого к Web2.
Eclipse — это решение Ethereum Layer 2, которое использует SVM для ускорения обработки транзакций, использует модульную архитектуру объединения и интегрирует расчеты Ethereum, смарт-контракты SVM, доступность данных Celestia и защиту от мошенничества RISC Zero.
Solana использует свою технологию Sealevel для параллельной обработки смарт-контрактов, Sui повышает пропускную способность с помощью компонентов Narwhal и Bullshark, Fuel реализует параллельное выполнение транзакций с помощью модели UTXO, а Aptos использует механизм Block-STM для улучшения возможностей обработки транзакций, и все они демонстрируют блокчейн. реализации и преимущества параллельных методов в этой области.
Ключевые проблемы при внедрении параллелизма включают решение проблем гонки данных и конфликтов чтения и записи, обеспечение совместимости технологий с существующими стандартами, адаптацию к новым моделям взаимодействия экосистемы и управление возросшей сложностью системы, особенно с точки зрения безопасности и распределения ресурсов.
Параллельный EVM демонстрирует большой потенциал в повышении масштабируемости и эффективности блокчейна, отмечая серьезный сдвиг в технологии блокчейна.Он улучшает возможности обработки транзакций за счет одновременного выполнения транзакций на нескольких процессорах, преодолевая ограничения традиционной последовательной обработки транзакций. Хотя параллельные EVM открывают огромный потенциал, их успешная реализация требует преодоления сложных технических проблем и обеспечения широкого внедрения в экосистеме.
Основные понятия параллельного EVM
Введение в EVM
Виртуальная машина Ethereum (EVM) является основным компонентом блокчейна Ethereum и служит его вычислительным механизмом. Это квази-Тьюринговая полная машина, которая обеспечивает рабочую среду для выполнения смарт-контрактов в сети Ethereum, что имеет решающее значение для поддержания доверия и согласованности во всей экосистеме Ethereum.
EVM выполняет смарт-контракты путем обработки байт-кода, который представляет собой более базовую форму компиляции кода смарт-контракта, обычно написанного на языке программирования высокого уровня, таком как Solidity. Эти байт-коды состоят 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 обслужен». Каждая операция в EVM имеет соответствующую стоимость газа. Эта газовая система измеряет вычислительные усилия, необходимые для выполнения операций, обеспечивая справедливое распределение ресурсов и предотвращая злоупотребления в сети.
В Ethereum транзакции играют важную роль в работе EVM. Существует два типа транзакций: те, которые вызывают вызов сообщения, и те, которые вызывают создание контракта. Создание контракта приводит к созданию новой учетной записи контракта, содержащей скомпилированный байт-код смарт-контракта, и когда другая учетная запись отправляет сообщение контракту, ее байт-код выполняется.
Архитектура EVM включает в себя такие компоненты, как байт-код, стек, память и хранилище. Он имеет выделенное пространство памяти для временного хранения данных во время выполнения и постоянное пространство хранения в блокчейне для бессрочного хранения данных. Конструкция EVM обеспечивает безопасную среду выполнения смарт-контрактов, изолируя их для предотвращения повторных атак и используя различные меры безопасности, такие как ограничения по газу и глубине стека.
Кроме того, влияние EVM распространяется за пределы Ethereum и расширяется за счет EVM-совместимых цепочек. Эти цепочки, хотя и отличаются друг от друга, сохраняют совместимость с приложениями на основе Ethereum, что позволяет им беспрепятственно взаимодействовать с приложениями на основе Ethereum. Эти цепочки играют ключевую роль в различных областях, таких как корпоративные решения, GameFi и DeFi.
Необходимость параллельного EVM
Необходимость параллельной EVM (виртуальной машины Ethereum) обусловлена ее способностью значительно повышать производительность и эффективность сетей блокчейнов. Традиционный EVM обрабатывает транзакции последовательно, что не только потребляет много энергии, но и создает большую нагрузку на сетевые валидаторы. Этот подход часто приводит к высоким транзакционным издержкам и неэффективности и считается основным препятствием на пути широкого внедрения блокчейна.
Параллельный EVM революционизирует процесс консенсуса, позволяя одновременно выполнять несколько операций. Возможность параллельного выполнения значительно увеличивает пропускную способность сети, тем самым повышая производительность и масштабируемость всей цепочки блоков. Используя параллельную EVM, сеть блокчейна может обрабатывать больше транзакций за более короткое время, эффективно решая распространенные проблемы перегрузки и медленного времени обработки традиционных систем блокчейна.
Параллельный EVM оказывает существенное влияние на различные аспекты технологии блокчейн:
Он обеспечивает более энергоэффективный метод обработки транзакций. Снижая рабочую нагрузку на валидаторов и всю сеть, Parallel EVM помогает построить более устойчивую экосистему блокчейна.
Улучшенная масштабируемость и увеличенная пропускная способность напрямую приводят к снижению комиссий за транзакции. Пользователи получат более экономичный опыт, что сделает платформы блокчейна более привлекательными для более широкой аудитории.
Обработка нескольких транзакций одновременно, а не последовательно, означает, что dApps могут работать более плавно даже в периоды высокой нагрузки на сеть.
Способ реализации параллельного EVM
В текущей архитектуре EVM наиболее сложными операциями чтения и записи являются sload и sstore, которые используются для чтения и записи данных из дерева состояний соответственно. Таким образом, обеспечение того, чтобы разные потоки не конфликтовали при выполнении этих двух операций, является простой отправной точкой для реализации параллельного/параллельного EVM. Фактически, в Ethereum существует особый тип транзакций, который включает в себя специальную структуру, называемую «список доступа», которая позволяет транзакциям переносить адреса хранения для чтения и изменения. Таким образом, это обеспечивает хорошую отправную точку для реализации подхода параллелизма на основе планирования.
С точки зрения реализации системы существует три распространенные формы параллельного/параллельного EVM:
Многопоточность экземпляра EVM.
Многопоточность нескольких экземпляров EVM на узле.
Многопоточность нескольких экземпляров EVM на нескольких узлах (в основном сегментирование на уровне системы).
Разница между параллелизмом/параллелизмом в системах блокчейна и баз данных заключается в том, что:
Ненадежные временные метки затрудняют внедрение методов параллелизма на основе временных меток в мире блокчейнов.
Абсолютная уверенность в системе блокчейна, гарантирующая, что транзакции, повторно выполняемые между разными валидаторами, будут одинаковыми.
Конечная цель валидаторов — более высокая прибыль, а не более быстрое выполнение транзакций.
Так что же нам нужно?
Требуется консенсус на уровне системы, и более быстрое выполнение приведет к более высокой отдаче.
Алгоритм планирования с несколькими переменными, который учитывает ограничения блоков, обеспечивает больший доход и позволяет быстрее завершить выполнение.
Более детальные операции с данными, включая блокировку данных на уровне кода операции, уровень кэша памяти и т. д.
Основные проекты и их технологии
Лаборатории монад
Monad — это уровень 1 EVM, предназначенный для значительного улучшения масштабируемости и скорости транзакций блокчейна благодаря своим уникальным техническим характеристикам. Ключевым преимуществом Monad является то, что она может обрабатывать до 10 000 транзакций в секунду и имеет время блока 1 секунда. Это связано с механизмом консенсуса MonadBFT и совместимостью с EVM, которые позволяют ему эффективно и быстро обрабатывать транзакции.
Одной из наиболее привлекательных особенностей Monad является возможность параллельного выполнения, которая позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно, что значительно повышает эффективность и пропускную способность сети по сравнению с методами последовательной обработки в традиционных системах блокчейна.
Разработкой Monad руководит Monad Labs, соучредителями которой являются Кеоне Хон, Юнис Джарта и Джеймс Хансакер. Проект успешно привлек начальное финансирование в размере 19 миллионов долларов и планирует запустить тестовую сеть в середине первого квартала 2024 года, после чего последует запуск основной сети.
Монада оптимизирована в четырех основных областях, чтобы сделать ее высокопроизводительным блокчейном:
MonadBFT: MonadBFT — это высокопроизводительный механизм консенсуса для блокчейна Monad, используемый для достижения согласованности в порядке транзакций в условиях частичной синхронизации в присутствии византийских субъектов. Это улучшенная версия, основанная на HotStuff, использующая двухэтапный алгоритм BFT, с оптимистичным откликом, линейными накладными расходами на связь в обычных ситуациях и квадратичными накладными расходами на связь в ситуациях тайм-аута. В MonadBFT лидер отправляет новый блок и QC (сертификат кворума) или TC (сертификат тайм-аута) предыдущего раунда валидатору в каждом раунде. Валидатор просматривает блок и, если он согласен, отправляет подписанное «да» следующему раунду лидеров. В этом процессе используются пороговые подписи для объединения голосов «за» 2f+1 проверяющих для формирования контроля качества. В обычном случае общения лидер отправляет блоки валидаторам, которые напрямую отправляют голоса лидеру для следующего раунда. MonadBFT также использует подписи BLS на основе пар для решения проблем масштабируемости, которые могут постепенно объединять подписи в одну подпись, а проверка единственной действительной совокупной подписи может доказать, что общие ресурсы, связанные с открытым ключом, подписали сообщение. По соображениям производительности MonadBFT использует гибридную схему подписи, в которой подписи BLS используются только для агрегированных типов сообщений (голосование и тайм-аут). Целостность и подлинность сообщения по-прежнему обеспечиваются подписями ECDSA. Благодаря этим характеристикам MonadBFT способен достичь эффективного и надежного консенсуса в блокчейне.
Отложенное выполнение: это ключевое нововведение, которое отделяет процесс исполнения от процесса консенсуса. В этой архитектуре процесс консенсуса включает в себя согласие узлов на официальный порядок транзакций, а выполнение — это процесс фактического выполнения этих транзакций и обновления состояния. В этой схеме узел-лидер предлагает порядок транзакций, но не знает конечного корня состояния при предложении порядка; узел валидатора не знает, будут ли все транзакции в блоке выполняться успешно при голосовании по достоверности блока.
Такая конструкция позволяет Monad добиться значительного повышения скорости, позволяя масштабировать одношардовые блокчейны до миллионов пользователей. В Monad каждый узел независимо выполняет транзакции в блоке N, достигая консенсуса в блоке N, и начинает достигать консенсуса в блоке N+1. Этот подход позволяет увеличить газовый бюджет, поскольку исполнение должно идти только в ногу с консенсусом. Кроме того, этот подход более толерантен к конкретным изменениям во времени вычислений, поскольку выполнение должно в среднем соответствовать консенсусу.
Для дальнейшего обеспечения репликации конечного автомата монада включает в предложение блока корень Меркла, задержанный блоками D. Этот отложенный корень Меркла гарантирует сохранение согласованности в масштабах всей сети, даже если узел выполняет ошибочное или вредоносное поведение.
В MonadBFT окончательность составляет один слот (1 секунда), а результаты выполнения обычно запаздывают менее чем на 1 секунду на полных узлах. Эта окончательность в один слот означает, что после отправки транзакции пользователи увидят официальный порядок транзакций одним блоком позже. Если подавляющее большинство сети не действует злонамеренно, возможность изменения порядка невозможна. Для пользователей, которым необходим быстрый доступ к результатам торговли (например, высокочастотные трейдеры), можно запустить полный узел, чтобы минимизировать задержку.
Параллельное выполнение: позволяет Монаде выполнять несколько транзакций одновременно. На первый взгляд может показаться, что этот подход отличается от семантики выполнения Ethereum, но это не так. Блоки монады аналогичны блокам Ethereum, которые представляют собой линейно упорядоченные коллекции транзакций. Результаты выполнения этих транзакций одинаковы для Monad и Ethereum.
Во время параллельного выполнения Monad использует оптимистический подход к выполнению, который начинает выполнение последующих транзакций до завершения предыдущих транзакций в блоке. Иногда это может привести к неверным результатам выполнения. Монады решают эту проблему, отслеживая входные данные, используемые при выполнении транзакции, и сравнивая их с выходными данными предыдущих транзакций. В случае несоответствия транзакцию необходимо выполнить повторно с правильными данными.
Кроме того, Monad использует статический анализатор кода для прогнозирования зависимостей между транзакциями при их выполнении, чтобы избежать неэффективного параллельного выполнения. В лучшем случае монада может заранее предсказать множество зависимостей; в худшем случае она возвращается к простому режиму выполнения.
Технология параллельного выполнения Monad не только повышает эффективность и пропускную способность сети, но также уменьшает количество сбоев транзакций из-за параллельного выполнения за счет оптимизации стратегий выполнения.
MonadDb: MonadDb оптимизирован для хранения и обработки данных. Это часть стратегии оптимизации Monad, направленная на повышение общей производительности сети, особенно когда речь идет об обработке данных о состоянии и данных транзакций. Такие компоненты предназначены для повышения эффективности и масштабируемости хранения данных, а также улучшения способности сети блокчейна обрабатывать большие объемы данных. Он включает в себя улучшенные механизмы индексации данных, более эффективные структуры хранения и оптимизированные пути доступа к данным. Эти оптимизации помогают сократить время доступа к данным и увеличить скорость обработки транзакций, тем самым улучшая производительность всей сети блокчейна.
Экологический проект
Менять
TayaSwap — это AMM DEX на базе Monad, работающий на базе SubLabs, который позволяет торговать активами без традиционных книг заказов или посредников. AMM опирается на математические формулы и смарт-контракты для облегчения обмена токенами, определения цен и использования смарт-контрактов для обеспечения одноранговых транзакций.
Эмбиент Финансы
Ambient (ранее CrocSwap) — это децентрализованный торговый протокол, который позволяет двустороннему AMM сочетать централизованную и постоянную ликвидность продукта на любой паре активов блокчейна. Ambient запускает всю DEX в одном смарт-контракте, где один пул AMM представляет собой облегченную структуру данных, а не отдельный смарт-контракт.
Протокол креветок
Shrimp — это (3,3) DEX с экономикой токенов маховика, поддержкой реальных активов и скоро появится в Monad.
Катализатор
Catalyst — это не требующее разрешения решение для обеспечения ликвидности между модульными блокчейнами, специально созданное для соединения всех цепочек и обеспечения доступа к любому активу в любом месте. Catalyst позволяет разработчикам автоматически подключаться ко всем цепочкам и получать доступ к пользователям в единой экосистеме, а его простой, децентрализованный и автономный дизайн обеспечивает безопасный и беспрепятственный доступ проектов к ликвидности.
Менять
Swaap — это рыночно-нейтральный автоматизированный маркет-мейкер (AMM). Он сочетает в себе оракулы и динамические спреды, чтобы обеспечить устойчивый доход поставщикам ликвидности и более низкие цены для трейдеров. Протокол значительно снижает непостоянные потери и обеспечивает пулы с несколькими активами.
Эликсир
Elixir — это децентрализованный протокол создания рынка, который использует алгоритмы создания рынка для взаимодействия с централизованными биржами посредством вызовов API для обеспечения ликвидности криптоактивов с длинным хвостом.
Временной обмен
Timeswap — это децентрализованный протокол денежного рынка, основанный на AMM, который не использует оракулов или ликвидаторов. В отличие от Uniswap, где активами можно торговать в режиме реального времени, заимствование на Timeswap предполагает торговлю токенами до тех пор, пока не будет завершено погашение. Кредитор предоставляет актив A для заимствования денег, одновременно «защищая» определенную сумму актива B, который заемщик использует в качестве залога. Пользователи могут корректировать свой профиль риска, чтобы получить более высокие процентные ставки при более низких коэффициентах ипотеки или наоборот.
Попли
Poply — это общественный рынок NFT, посвященный цепочке Monad, который отображает и расширяет возможности коллекций NFT, созданных специально для этой цепочки, а также привлекает людей, заинтересованных в уникальных NFT, с помощью искусственного интеллекта для создания изображений и удобного интерфейса. жетоны.
Коммутатор
Switchboard — это не требующий разрешения, настраиваемый многоцепочечный протокол оракула для универсальных потоков данных и проверяемой случайности. Позволяя любому передавать любую форму данных, независимо от типа данных, он предоставляет пользователям единый центр обслуживания и помогает стимулировать децентрализованные приложения следующего поколения.
Сеть Пит
Pyth Network — это решение для оракула цен нового поколения, разработанное Douro Labs с целью предоставления ценных данных финансового рынка в цепочке, включая криптовалюты, акции, иностранную валюту и сырьевые товары, проектам, протоколам и общественности с помощью технологии блокчейна. Сеть собирает данные о ценах от более чем 70 надежных поставщиков данных и публикует их для использования в смарт-контрактах и других приложениях внутри или вне сети.
Протокол АИТ
Протокол AIT — это инфраструктура данных искусственного интеллекта, которая предоставляет решения искусственного интеллекта Web3. Децентрализованный рынок AIT предлагает миллионам пользователей криптовалюты уникальную и обширную возможность участвовать в задачах «тренироваться, чтобы зарабатывать деньги» — концепция, которая одновременно позволяет им получать вознаграждения, одновременно активно внося свой вклад в разработку и развитие моделей искусственного интеллекта. .
Уведомление
Notifi обеспечивает общий уровень связи для всех проектов Web3 и планирует внедрить возможности уведомлений и обмена сообщениями в децентрализованные приложения для взаимодействия с пользователями по цифровым и внутрисетевым каналам. Notifi API позволяет разработчикам разблокировать сложную коммуникационную инфраструктуру с помощью простых API, которые могут обеспечить собственный пользовательский интерфейс для всех приложений в мире; Notifi Center предоставляет пользователям возможность уведомления о настроенной информации, которая будет доступна с мобильных устройств и через Интернет. Разрешение пользователям просматривать и управлять всей информацией в мире Web3; Notifi Push позволяет маркетологам создавать сплоченные многоканальные взаимодействия, которые способствуют росту бизнеса и сохраняют базу пользователей.
ACryptoS
ACryptoS — это платформа передовой стратегии шифрования, оптимизатор агрегации доходов с несколькими цепочками и DEX, обеспечивающая автоматические составные хранилища с одним токеном, хранилища с двумя токенами LP, уникальные хранилища ликвидности, DEX ветки Balancer-V2 и биржи стейблкоинов. Широкий спектр уникальных продуктов. . Первоначально запущенный в цепочке BNB в ноябре 2020 года, ACryptoS расширился до 11 цепочек с более чем 100 развернутыми хранилищами с целью поддержки пользователей и протоколов DeFi.
МагмаДАО
MagmaDAO — это протокол распределения ликвидности, контролируемый DAO, целью которого является достижение справедливого распределения токенов посредством конкурентных раздач в экосистеме. Это первый распределенный валидатор за пределами Ethereum, построенный на самой быстрой, дешевой и самой устойчивой к цензуре монаде Strong EVM L1.
Обмен вомбатов
Wombat Exchange — это многоцепная биржа стейблкоинов с открытыми пулами ликвидности, низким проскальзыванием и односторонним стейкингом.
Червоточина
Wormhole — это децентрализованный универсальный протокол обмена сообщениями, который позволяет разработчикам и пользователям кросс-чейн приложений использовать преимущества нескольких экосистем.
ДеМаск Финанс
DeMask Finance — это сетевой протокол AMM для транзакций между NFT и токенами ERC20. DeMask Finance поддерживает создание коллекций NFT и стартовых площадок NFT: в сочетании с ETH и другими токенами. Децентрализованная биржа NFT: поддерживает сопряжение ERC-1155 NFT или других токенов с токенами ETH и ERC-20. Протокол DeMask направлен на повышение ликвидности рынка NFT и предоставляет интерфейс для обеспечения беспрепятственного обмена между токенами ERC20 или собственными токенами и коллекциями NFT. DeMask — это система взаимосвязанных смарт-контрактов, которая позволяет всем пользователям создавать и владеть пулами ликвидности и торговать в полностью автоматизированном режиме. Каждый пул будет содержать пару активов, включая токен и NFT, обеспечивая фиксированную цену для мгновенной торговли. Это также позволяет другим контрактам оценить среднюю цену двух активов с течением времени. Пользователи с пулами ликвидности будут вознаграждены при обмене парами активов.
Шесть V2
Sei V2 — это важное обновление сети Sei, которая призвана стать первой полностью распараллеленной EVM. Это обновление позволит Sei:
Обратная совместимость со смарт-контрактами EVM. Это означает, что разработчики могут развертывать проверенные EVM-совместимые смарт-контракты на Sei без изменения кода. Это чрезвычайно важно для разработчиков, поскольку упрощает процесс переноса существующих смарт-контрактов из других блокчейнов, таких как Ethereum, в Sei.
С технической точки зрения узлы Sei будут автоматически импортировать Geth — реализацию виртуальной машины Ethereum на Go. Geth будет использоваться для обработки транзакций Ethereum, и любые результирующие обновления (включая обновления состояния или вызовы контрактов, не связанных с EVM) будут выполняться через специальный интерфейс, созданный Sei для EVM.
Оптимистическое распараллеливание: оно позволяет блокчейну поддерживать распараллеливание, не требуя от разработчиков определения каких-либо зависимостей. Это означает, что все транзакции могут выполняться параллельно, и когда возникает конфликт (например, транзакция затрагивает одно и то же состояние), цепочка будет отслеживать часть хранилища, затрагиваемую каждой транзакцией, и повторно запускать эти транзакции по порядку. Этот процесс будет продолжаться рекурсивно до тех пор, пока не будут разрешены все необъяснимые конфликты. Поскольку транзакции упорядочены в блоках, процесс является детерминированным, что упрощает рабочий процесс разработчика, сохраняя при этом параллелизм на уровне цепочки.
SeiDB: будет представлена новая структура данных под названием SeiDB для оптимизации уровня хранения платформы. Основная цель SeiDB — предотвратить раздувание состояния (проблему, при которой сеть становится слишком перегруженной данными), одновременно упрощая процесс синхронизации состояния для новых узлов. Этот дизайн направлен на улучшение общей производительности и масштабируемости блокчейна Sei.
Sei V2 достигает этой цели путем преобразования традиционного дерева IAVL в двухкомпонентную систему — хранилище состояний и обязательства состояний. Это изменение значительно снижает задержку и использование диска, а Sei V2 также планирует перейти на использование PebbleDB для повышения производительности чтения и записи для многопоточного доступа.
Взаимодействие с существующими цепочками: Sei V2 обеспечивает плавное сочетание EVM и любой другой среды выполнения, поддерживаемой Sei, обеспечивая более плавную работу для разработчиков, которые могут легко получить доступ к собственным токенам и другим функциям цепочки, таким как залог. Также будет создан новый компонент для поддержки смарт-контрактов EVM. Эти смарт-контракты EVM выиграют от всех изменений, внесенных в консенсус и распараллеливание, а также смогут взаимодействовать с существующими смарт-контрактами Cosmwasm.
С точки зрения производительности, Sei V2 обеспечит пропускную способность 28 300 пакетных транзакций в секунду, время блока 390 миллисекунд и завершенность 390 миллисекунд. Это позволяет Sei поддерживать больше пользователей и обеспечивать лучший интерактивный опыт, чем существующие блокчейны, обеспечивая при этом более низкие затраты на транзакцию.
Основной процесс обновления Sei V2 сейчас близок к завершению кода. После завершения проверки это обновление будет выпущено в общедоступной тестовой сети в первом квартале 2024 года и развернуто в основной сети в первой половине 2024 года.
Неон
Neon EVM использует возможности блокчейна Solana для обеспечения эффективной среды для децентрализованных приложений Ethereum. Он работает как смарт-контракт внутри Solana, позволяя разработчикам развертывать децентрализованные приложения Ethereum с минимальными изменениями кода или без них и получать выгоду от расширенных функций Solana. Архитектура и операции Neon EVM ориентированы на безопасность, децентрализацию и устойчивость, предоставляя разработчикам Ethereum возможность плавного перехода к среде Solana. Он использует низкие комиссии Solana и высокую скорость транзакций, а также возможность параллельного выполнения транзакций, обеспечения высокой пропускной способности и снижения затрат. К основным компонентам экосистемы Neon EVM относятся:
Программа Neon EVM:
Это EVM, скомпилированный в байт-код Berkeley Packet Filter и работающий на Solana. Он обрабатывает транзакции, подобные Ethereum (транзакции Neon), на Solana и следует правилам Ethereum. Neon EVM настраивается через децентрализованную учетную запись EVM с несколькими подписями, и участники могут изменять код Neon EVM и параметры настройки.
Процесс обработки транзакций Neon EVM включает несколько ключевых этапов. Сначала пользователи инициируют транзакцию, подобную Ethereum (N-tx), через кошелек, совместимый с Ethereum. Эти транзакции инкапсулируются в транзакции Solana (S-tx) через Neon Proxy, а затем передаются в программу Neon EVM, размещенную на Solana. Программа Neon EVM разблокирует транзакции, проверяет подписи пользователей, загружает статус EVM (включая данные учетной записи и код смарт-контракта), выполняет транзакции в среде Solana BPF (Berkeley Packet Filter) и обновляет статус Solana, чтобы отразить новый статус Neon EVM.
Neon Proxy: позволяет портировать децентрализованные приложения Ethereum на Neon с минимальной реконфигурацией. Neon Proxy упаковывает транзакции EVM в транзакции Solana и предоставляет их в виде контейнерного решения для простоты использования. Операторы, использующие прокси-серверы Neon, облегчают выполнение транзакций, подобных Ethereum, на Solana, принимая токены NEON для оплаты газа и других платежей в экосистеме Solana.
Neon DAO: DAO предоставляет кастодиальные услуги Neon Foundation и направляет будущие исследования и разработки. Он действует как серия контрактов на Solana, обеспечивая уровень управления, который контролирует функциональность Neon EVM. Владельцы токенов NEON могут участвовать в деятельности DAO, включая внесение предложений и голосование по ним.
Токен NEON: Этот служебный токен выполняет две основные функции — оплата сборов за газ и участие в управлении через DAO.
Интеграции и инструменты: Neon EVM поддерживает множество интеграций и инструментов 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 тестирования токенов и совместимость с EVM, например совместимость с кошельком MetaMask.
Затмение
Eclipse — это решение уровня 2 для Ethereum, которое значительно ускоряет обработку транзакций за счет использования виртуальной машины Solana (SVM). Eclipse разработан для скорости и масштабируемости, использует модульную архитектуру объединения и интегрирует ключевые технологии, такие как расчеты Ethereum, смарт-контракты SVM, доступность данных Celestia и безопасность RISC Zero.
В частности, Eclipse Mainnet сочетает в себе лучшее из модульных частей стека:
Уровень расчетов — Ethereum: Eclipse использует Ethereum в качестве уровня расчетов. На этом уровне транзакции завершаются и защищаются. Использование Ethereum означает не только использование преимуществ его надежной безопасности и ликвидности, но также использование ETH в качестве газового токена для оплаты комиссий за транзакции. Эта настройка позволяет Eclipse унаследовать надежные функции безопасности от Ethereum.
Уровень выполнения-SVM: с точки зрения выполнения смарт-контрактов Eclipse использует SVM. Это резко контрастирует с тем, как EVM выполняет транзакции последовательно: SVM способен выполнять параллельную обработку транзакций. Его среда выполнения Sealevel содержит транзакции, которые не включают перекрывающиеся состояния и могут обрабатываться параллельно, что позволяет Eclipse горизонтально масштабироваться и повышать пропускную способность.
Доступность данных — Celestia. Чтобы обеспечить своевременную доступность и возможность проверки данных, Eclipse использует Celestia. Celestia предоставляет масштабируемую и безопасную платформу для публикации данных и является важной поддержкой высокой пропускной способности Eclipse.
Защита от мошенничества — RISC Zero: Eclipse интегрирует RISC Zero для защиты от мошенничества с нулевым разглашением, избегая необходимости сериализации промежуточного состояния, тем самым повышая эффективность и безопасность системы.
Цель разработки Eclipse — предоставить универсальное решение уровня 2 для Ethereum, которое можно будет использовать в действительно больших масштабах. Он предназначен для устранения ограничений накопительных пакетов для конкретных приложений и возникающих в результате проблем изоляции и сложности, которые могут привести к ухудшению работы пользователей и разработчиков. Eclipse предоставляет привлекательный вариант для создания масштабируемых и производительных приложений dApp на Ethereum благодаря своей модульной системе объединения и интегрированным технологическим компонентам.
Люмио
Lumio — это решение уровня 2, разработанное Pontem Network для решения проблем масштабируемости Ethereum и привнесения опыта, подобного Web2, в Web3. Он выделяется как уникальный накопительный пакет в пространстве блокчейнов благодаря своей способности поддерживать как EVM, так и Move VM, используемые Aptos. Эта двойная совместимость позволяет Lumio обрабатывать транзакции на Aptos и одновременно использовать Ethereum, предоставляя универсальное и эффективное решение для разработчиков и пользователей dApp. Он имеет следующие ключевые особенности:
Совместимость с двумя виртуальными машинами: Lumio уникально поддерживает EVM и Aptos Move VM. Эта двойная совместимость позволяет Lumio легко интегрировать функциональность Ethereum и Aptos, повышая гибкость и эффективность разработки и реализации dApp.
Высокая пропускная способность и низкая задержка: Lumio значительно увеличивает пропускную способность транзакций за счет использования высокопроизводительных цепочек, таких как Aptos, для упорядочивания транзакций. Эта интеграция гарантирует, что Lumio сможет эффективно обрабатывать большие объемы транзакций, сохраняя при этом характеристики безопасности и ликвидности Ethereum.
Технология оптимистического объединения: Lumio использует стек OP с открытым исходным кодом и применяет технологию оптимистического объединения. Оптимистичные накопительные пакеты известны своей эффективной обработкой транзакций и более низкими затратами, что делает их подходящими для масштабирования приложений на базе Ethereum.
Гибкая экономическая модель затрат на газ: Lumio представляет экономическую модель затрат на газ, ориентированную на приложения. Эта модель позволяет разработчикам приложений напрямую получать выгоду от использования сети, потенциально стимулируя разработку более инновационных и удобных для пользователя dApp.
Совместимость и интеграция. Способность Lumio обрабатывать транзакции на Aptos и рассчитываться на Ethereum демонстрирует высокую степень совместимости между различными экосистемами блокчейнов. Эта функция позволяет разработчикам в полной мере использовать преимущества Ethereum и Aptos в своих приложениях.
Баланс безопасности и масштабируемости. Сочетание надежной безопасности Ethereum с масштабируемостью Aptos предоставляет разработчикам привлекательное решение для создания высокопроизводительных и безопасных приложений dApp. Архитектура Lumio разработана таким образом, чтобы эффективно сбалансировать эти два важных аспекта.
Lumio в настоящее время находится на стадии закрытого бета-тестирования и планирует постепенно распространять его среди избранных пользователей. Такой подход позволяет проводить тщательное тестирование и улучшения платформы на основе отзывов пользователей, обеспечивая надежную и удобную для пользователя платформу после ее более широкого выпуска.
Другие параллельные проекты в отрасли
Солана
Технология Solana Sealevel является ключевым компонентом ее архитектуры блокчейна и предназначена для повышения производительности смарт-контрактов за счет технологии параллельной обработки. Этот подход значительно отличается от однопоточной обработки других платформ блокчейнов, 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 валидатору. Такая возможность параллельной обработки возможна, поскольку транзакции Solana явно описывают все состояния, которые будут читаться или записываться во время выполнения, что позволяет одновременно выполнять непересекающиеся транзакции, а также транзакции, которые только читают одно и то же состояние.
Основные функции Sealevel основаны 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, учетные записи поддерживают балансы и данные, а программы (код без сохранения состояния) управляют переходами состояний для этих учетных записей.
Транзакции в Solana определяются вектором инструкций, каждая инструкция содержит программу, инструкции программы и список учетных записей, на которые транзакция желает читать и писать. Этот интерфейс, вдохновленный низкоуровневыми интерфейсами операционной системы для устройств, позволяет SVM сортировать миллионы ожидающих транзакций и планировать все непересекающиеся транзакции для параллельной обработки. Кроме того, Sealevel может сортировать все инструкции по идентификатору программы и запускать одну и ту же программу на всех учетных записях одновременно — процесс, аналогичный оптимизации SIMD (одна инструкция для нескольких данных), используемой в графических процессорах.
Sealevel для Solana предоставляет ряд преимуществ, включая улучшенную масштабируемость, снижение задержек, экономическую эффективность и повышенную безопасность. Это позволяет сети Solana обрабатывать значительно большее количество транзакций в секунду, обеспечивает почти мгновенное завершение транзакций и снижает комиссию за транзакцию. Даже во время параллельной обработки безопасность смарт-контрактов поддерживается с помощью надежных протоколов безопасности Solana.
Sealevel делает Solana мощной децентрализованной платформой приложений, обеспечивая высокоскоростную параллельную обработку и увеличивая пропускную способность транзакций.
Суй
Возможности параллельной технологии Sui делают ее эффективной, высокопроизводительной блокчейн-платформой, подходящей для различных приложений Web3 и сценариев использования. Эти отличительные особенности работают вместе, чтобы повысить эффективность и пропускную способность сети:
Компоненты «Нарвал» и «Буллшарк»: эти два компонента имеют решающее значение для механизма консенсуса Суи. Narwhal служит пулом памяти, отвечающим за ускорение обработки транзакций, повышение эффективности сети и обеспечение доступности данных при отправке в Bullshark (механизм консенсуса). Bullshark отвечает за сортировку данных, предоставляемых Narwhal, используя византийский механизм отказоустойчивости для проверки достоверности транзакций и распределения этих транзакций по сети.
Модель владения активами: в сети Sui активы могут принадлежать одному владельцу или совместно использоваться несколькими владельцами. Активы одного владельца могут быстро и свободно передаваться по сети, тогда как общие активы необходимо проверять с помощью консенсусной системы. Эта система владения активами не только повышает эффективность обработки транзакций, но также позволяет разработчикам создавать несколько типов активов для своих приложений.
Распределенные вычисления. Дизайн Суи позволяет сети масштабировать ресурсы в зависимости от спроса, что делает ее функционирующей как облачный сервис. Это означает, что по мере роста спроса на сеть Sui сетевые валидаторы могут добавлять больше вычислительной мощности, поддерживать стабильность сети и снижать комиссию за газ.
Язык программирования Sui Move: Sui Move — это родной язык программирования Sui, предназначенный для создания высокопроизводительных, безопасных и многофункциональных приложений. Он основан на языке Move и направлен на устранение недостатков языка программирования смарт-контрактов, повышение безопасности смарт-контрактов и эффективности работы программистов.
Программируемый блок транзакций (PTB). PTB в Sui представляет собой сложную компонуемую последовательность транзакций, которая может получить доступ к любой общедоступной функции перемещения в цепочке во всех смарт-контрактах. Такая конструкция обеспечивает надежные гарантии для приложений, ориентированных на оплату или финансы.
Горизонтальная масштабируемость. Масштабируемость Sui не ограничивается обработкой транзакций, но также включает в себя хранилище. Это позволяет разработчикам определять сложные активы с богатыми свойствами и хранить их непосредственно в цепочке без необходимости использования косвенного хранилища вне цепочки для экономии платы за газ.
Топливо
В сети Fuel «параллельное выполнение транзакций» является ключевой технологией, которая позволяет сети эффективно обрабатывать большие объемы транзакций. Суть этого параллельного выполнения достигается за счет использования списков доступа со строгим состоянием на основе модели UTXO (вывод неизрасходованных транзакций). Эта модель является фундаментальным элементом Биткойна и многих других криптовалют.
Fuel предоставляет возможность параллельного выполнения транзакций в модели UTXO. Используя списки доступа со строгим состоянием, Fuel может обрабатывать транзакции параллельно, тем самым используя больше потоков и ядер ЦП, которые обычно простаивают в однопоточных блокчейнах. Таким образом, Fuel может обеспечить большую вычислительную мощность, доступ к состоянию и пропускную способность транзакций, чем однопоточный блокчейн.
Fuel решает проблему параллелизма в модели UTXO. В Fuel вместо того, чтобы подписывать UTXO напрямую, пользователи подписывают идентификатор контракта, указывая на свое намерение взаимодействовать с контрактом. Таким образом, пользователи не меняют состояние напрямую, что приводит к потреблению UTXO. Вместо этого производитель блока будет отвечать за то, как различные транзакции в блоке влияют на общее состояние и, следовательно, на UTXO контракта. Использованный контракт UTXO создает новый UTXO с теми же основными характеристиками, но с обновленным хранилищем и балансом.
Чтобы добиться параллельного выполнения транзакций, Fuel разработала специальную виртуальную машину — FuelVM. Дизайн FuelVM направлен на сокращение непроизводительной обработки в традиционных архитектурах виртуальных машин с блокчейном, одновременно предоставляя разработчикам больше потенциального пространства для проектирования. Он включает в себя многолетний опыт, извлеченный из экосистемы Ethereum, и предложения по улучшениям, которые не удалось реализовать в Ethereum из-за необходимости поддерживать совместимость с предыдущими версиями.
Квартиры
Блокчейн Aptos использует механизм параллельного выполнения под названием Block-STM (программная память транзакций), чтобы улучшить возможности обработки транзакций. Эта технология позволяет Aptos выполнять транзакции в заданном порядке внутри каждого блока, назначая транзакции различным потокам процессора во время выполнения. Основная идея этого метода — запись ячеек памяти, измененных транзакциями, при выполнении всех транзакций. Если после проверки всех результатов транзакции обнаруживается, что транзакция получила доступ к ячейке памяти, измененной предыдущей транзакцией, транзакция будет признана недействительной. Прерванные транзакции затем выполняются повторно, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут выполнены все транзакции.
В отличие от других механизмов параллельного выполнения, Block-STM поддерживает атомарность транзакций без необходимости заранее знать данные, которые будут считываться/записываться. Это облегчает разработчикам создание приложений с высокой степенью параллелизма. Block-STM поддерживает более высокую атомарность, чем другие среды параллельного выполнения, которые часто требуют разделения операций на несколько транзакций (нарушение логической атомарности). Block-STM улучшает взаимодействие с пользователем за счет сокращения задержек и повышения экономической эффективности.
Кроме того, Aptos также использует механизм консенсуса под названием AptosBFTv4, протокол BFT для производственных блокчейнов, прошедший строгую проверку правильности. Протокол оптимизирует скорость реагирования, обеспечивает низкую задержку и высокую пропускную способность, а также в полной мере использует преимущества базовой сети. AptosBFTv4 использует структуру конвейера, подобную процессору, чтобы обеспечить 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 приводит к тому, что пропускная способность ограничивается только самым медленным этапом, а не последовательной комбинацией всех этапов.
испытание
техническая задача
Вообще говоря, основными проблемами при принятии параллельного или параллельного подхода являются проблемы гонки данных, конфликты чтения и записи или проблемы опасности данных. Все эти термины описывают одну и ту же проблему: разные потоки или операции пытаются одновременно читать и изменять одни и те же данные. Внедрение эффективных и надежных параллельных систем требует решения сложных технических проблем, особенно в обеспечении предсказуемого, бесконфликтного выполнения параллельных операций на тысячах децентрализованных узлах. Кроме того, задача технической совместимости заключается в обеспечении совместимости новых методов параллельной обработки с существующими стандартами EVM и кодами смарт-контрактов.
Адаптируемость экосистемы
Разработчикам, возможно, потребуется изучить новые инструменты и методы, чтобы максимизировать преимущества параллельного EVM. Кроме того, пользователям также необходимо адаптироваться к новым режимам взаимодействия и функциям производительности, которые могут появиться. Это требует от участников всей экосистемы (включая разработчиков, пользователей и поставщиков услуг) определенного понимания и способности адаптироваться к новым технологиям. В то же время сильная экосистема блокчейна опирается не только на свои технические характеристики, но также на обширную поддержку разработчиков и богатые приложения. Чтобы новые технологии, такие как параллельный EVM, преуспели на рынке, им необходимо создать достаточные сетевые эффекты для привлечения участия разработчиков и пользователей.
Усложнение системы
Параллельный EVM требует эффективной сетевой связи для поддержки синхронизации данных на нескольких узлах. Задержки в сети или сбои синхронизации могут привести к несогласованной обработке транзакций, что усложняет проектирование системы. Чтобы эффективно использовать преимущества параллельной обработки, системам необходимо более разумно управлять и распределять вычислительные ресурсы. Это может включать динамическое распределение нагрузки между различными узлами, а также 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, которые могут затруднить процесс кодирования и отладки. В среде параллельного выполнения уязвимости безопасности могут быть усилены, поскольку проблема безопасности может повлиять на параллельное выполнение нескольких транзакций. Поэтому требуется более строгий процесс аудита и тестирования безопасности.
Перспективы на будущее
Параллельный EVM продемонстрировал большой потенциал в улучшении масштабируемости и эффективности блокчейна. Эти параллельные EVM, упомянутые выше, представляют собой важный сдвиг в технологии блокчейна и предназначены для расширения возможностей обработки транзакций за счет одновременного выполнения транзакций на нескольких процессорах. Этот подход выходит за рамки традиционной последовательной обработки транзакций, обеспечивая более высокую пропускную способность и меньшую задержку, которые имеют решающее значение для масштабируемости и эффективности сетей блокчейнов.
Успешная реализация параллельного EVM во многом зависит от видения и навыков разработчиков, особенно в области разработки смарт-контрактов и структур данных. Эти элементы имеют решающее значение для определения возможности параллельного выполнения транзакции. Разработчики должны учитывать параллельную обработку с самого начала проекта и гарантировать, что их конструкции позволяют различным транзакциям выполняться независимо и без помех.
Parallel EVM также поддерживает совместимость с экосистемой Ethereum, что имеет решающее значение для разработчиков и пользователей, уже участвующих в приложениях на основе Ethereum. Эта совместимость обеспечивает плавный переход и интеграцию существующих dApps, что является проблемой для таких систем, как DAG, поскольку они часто требуют значительных модификаций существующих приложений.
Разработка параллельных EVM рассматривается как ключевой шаг в решении фундаментальных ограничений масштабируемости блокчейна. Ожидается, что эти инновации подготовят сети блокчейнов к будущему, позволят им идти в ногу с растущими потребностями и стать краеугольным камнем следующего поколения инфраструктуры Web3. Хотя параллельные EVM открывают огромный потенциал, их успешная реализация требует преодоления сложных технических проблем и обеспечения широкого внедрения в экосистеме.
Посмотреть Оригинал
Содержание носит исключительно справочный характер и не является предложением или офертой. Консультации по инвестициям, налогообложению или юридическим вопросам не предоставляются. Более подробную информацию о рисках см. в разделе «Дисклеймер».
Отчет MT Capital Research: Комплексная интерпретация параллельного EVM, обзор проекта и перспективы на будущее
Автор: Синьвэй, MT Capital
TL;DR
Ключевые проблемы при внедрении параллелизма включают решение проблем гонки данных и конфликтов чтения и записи, обеспечение совместимости технологий с существующими стандартами, адаптацию к новым моделям взаимодействия экосистемы и управление возросшей сложностью системы, особенно с точки зрения безопасности и распределения ресурсов.
Параллельный EVM демонстрирует большой потенциал в повышении масштабируемости и эффективности блокчейна, отмечая серьезный сдвиг в технологии блокчейна.Он улучшает возможности обработки транзакций за счет одновременного выполнения транзакций на нескольких процессорах, преодолевая ограничения традиционной последовательной обработки транзакций. Хотя параллельные EVM открывают огромный потенциал, их успешная реализация требует преодоления сложных технических проблем и обеспечения широкого внедрения в экосистеме.
Основные понятия параллельного EVM
Введение в EVM
Виртуальная машина Ethereum (EVM) является основным компонентом блокчейна Ethereum и служит его вычислительным механизмом. Это квази-Тьюринговая полная машина, которая обеспечивает рабочую среду для выполнения смарт-контрактов в сети Ethereum, что имеет решающее значение для поддержания доверия и согласованности во всей экосистеме Ethereum.
EVM выполняет смарт-контракты путем обработки байт-кода, который представляет собой более базовую форму компиляции кода смарт-контракта, обычно написанного на языке программирования высокого уровня, таком как Solidity. Эти байт-коды состоят 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 обслужен». Каждая операция в EVM имеет соответствующую стоимость газа. Эта газовая система измеряет вычислительные усилия, необходимые для выполнения операций, обеспечивая справедливое распределение ресурсов и предотвращая злоупотребления в сети.
В Ethereum транзакции играют важную роль в работе EVM. Существует два типа транзакций: те, которые вызывают вызов сообщения, и те, которые вызывают создание контракта. Создание контракта приводит к созданию новой учетной записи контракта, содержащей скомпилированный байт-код смарт-контракта, и когда другая учетная запись отправляет сообщение контракту, ее байт-код выполняется.
Архитектура EVM включает в себя такие компоненты, как байт-код, стек, память и хранилище. Он имеет выделенное пространство памяти для временного хранения данных во время выполнения и постоянное пространство хранения в блокчейне для бессрочного хранения данных. Конструкция EVM обеспечивает безопасную среду выполнения смарт-контрактов, изолируя их для предотвращения повторных атак и используя различные меры безопасности, такие как ограничения по газу и глубине стека.
Кроме того, влияние EVM распространяется за пределы Ethereum и расширяется за счет EVM-совместимых цепочек. Эти цепочки, хотя и отличаются друг от друга, сохраняют совместимость с приложениями на основе Ethereum, что позволяет им беспрепятственно взаимодействовать с приложениями на основе Ethereum. Эти цепочки играют ключевую роль в различных областях, таких как корпоративные решения, GameFi и DeFi.
Необходимость параллельного EVM
Необходимость параллельной EVM (виртуальной машины Ethereum) обусловлена ее способностью значительно повышать производительность и эффективность сетей блокчейнов. Традиционный EVM обрабатывает транзакции последовательно, что не только потребляет много энергии, но и создает большую нагрузку на сетевые валидаторы. Этот подход часто приводит к высоким транзакционным издержкам и неэффективности и считается основным препятствием на пути широкого внедрения блокчейна.
Параллельный EVM революционизирует процесс консенсуса, позволяя одновременно выполнять несколько операций. Возможность параллельного выполнения значительно увеличивает пропускную способность сети, тем самым повышая производительность и масштабируемость всей цепочки блоков. Используя параллельную EVM, сеть блокчейна может обрабатывать больше транзакций за более короткое время, эффективно решая распространенные проблемы перегрузки и медленного времени обработки традиционных систем блокчейна.
Параллельный EVM оказывает существенное влияние на различные аспекты технологии блокчейн:
Он обеспечивает более энергоэффективный метод обработки транзакций. Снижая рабочую нагрузку на валидаторов и всю сеть, Parallel EVM помогает построить более устойчивую экосистему блокчейна.
Улучшенная масштабируемость и увеличенная пропускная способность напрямую приводят к снижению комиссий за транзакции. Пользователи получат более экономичный опыт, что сделает платформы блокчейна более привлекательными для более широкой аудитории.
Обработка нескольких транзакций одновременно, а не последовательно, означает, что dApps могут работать более плавно даже в периоды высокой нагрузки на сеть.
Способ реализации параллельного EVM
В текущей архитектуре EVM наиболее сложными операциями чтения и записи являются sload и sstore, которые используются для чтения и записи данных из дерева состояний соответственно. Таким образом, обеспечение того, чтобы разные потоки не конфликтовали при выполнении этих двух операций, является простой отправной точкой для реализации параллельного/параллельного EVM. Фактически, в Ethereum существует особый тип транзакций, который включает в себя специальную структуру, называемую «список доступа», которая позволяет транзакциям переносить адреса хранения для чтения и изменения. Таким образом, это обеспечивает хорошую отправную точку для реализации подхода параллелизма на основе планирования.
С точки зрения реализации системы существует три распространенные формы параллельного/параллельного EVM:
Разница между параллелизмом/параллелизмом в системах блокчейна и баз данных заключается в том, что:
Так что же нам нужно?
Требуется консенсус на уровне системы, и более быстрое выполнение приведет к более высокой отдаче.
Алгоритм планирования с несколькими переменными, который учитывает ограничения блоков, обеспечивает больший доход и позволяет быстрее завершить выполнение.
Более детальные операции с данными, включая блокировку данных на уровне кода операции, уровень кэша памяти и т. д.
Основные проекты и их технологии
Лаборатории монад
Monad — это уровень 1 EVM, предназначенный для значительного улучшения масштабируемости и скорости транзакций блокчейна благодаря своим уникальным техническим характеристикам. Ключевым преимуществом Monad является то, что она может обрабатывать до 10 000 транзакций в секунду и имеет время блока 1 секунда. Это связано с механизмом консенсуса MonadBFT и совместимостью с EVM, которые позволяют ему эффективно и быстро обрабатывать транзакции.
Одной из наиболее привлекательных особенностей Monad является возможность параллельного выполнения, которая позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно, что значительно повышает эффективность и пропускную способность сети по сравнению с методами последовательной обработки в традиционных системах блокчейна.
Разработкой Monad руководит Monad Labs, соучредителями которой являются Кеоне Хон, Юнис Джарта и Джеймс Хансакер. Проект успешно привлек начальное финансирование в размере 19 миллионов долларов и планирует запустить тестовую сеть в середине первого квартала 2024 года, после чего последует запуск основной сети.
Монада оптимизирована в четырех основных областях, чтобы сделать ее высокопроизводительным блокчейном:
MonadBFT: MonadBFT — это высокопроизводительный механизм консенсуса для блокчейна Monad, используемый для достижения согласованности в порядке транзакций в условиях частичной синхронизации в присутствии византийских субъектов. Это улучшенная версия, основанная на HotStuff, использующая двухэтапный алгоритм BFT, с оптимистичным откликом, линейными накладными расходами на связь в обычных ситуациях и квадратичными накладными расходами на связь в ситуациях тайм-аута. В MonadBFT лидер отправляет новый блок и QC (сертификат кворума) или TC (сертификат тайм-аута) предыдущего раунда валидатору в каждом раунде. Валидатор просматривает блок и, если он согласен, отправляет подписанное «да» следующему раунду лидеров. В этом процессе используются пороговые подписи для объединения голосов «за» 2f+1 проверяющих для формирования контроля качества. В обычном случае общения лидер отправляет блоки валидаторам, которые напрямую отправляют голоса лидеру для следующего раунда. MonadBFT также использует подписи BLS на основе пар для решения проблем масштабируемости, которые могут постепенно объединять подписи в одну подпись, а проверка единственной действительной совокупной подписи может доказать, что общие ресурсы, связанные с открытым ключом, подписали сообщение. По соображениям производительности MonadBFT использует гибридную схему подписи, в которой подписи BLS используются только для агрегированных типов сообщений (голосование и тайм-аут). Целостность и подлинность сообщения по-прежнему обеспечиваются подписями ECDSA. Благодаря этим характеристикам MonadBFT способен достичь эффективного и надежного консенсуса в блокчейне.
Отложенное выполнение: это ключевое нововведение, которое отделяет процесс исполнения от процесса консенсуса. В этой архитектуре процесс консенсуса включает в себя согласие узлов на официальный порядок транзакций, а выполнение — это процесс фактического выполнения этих транзакций и обновления состояния. В этой схеме узел-лидер предлагает порядок транзакций, но не знает конечного корня состояния при предложении порядка; узел валидатора не знает, будут ли все транзакции в блоке выполняться успешно при голосовании по достоверности блока.
Такая конструкция позволяет Monad добиться значительного повышения скорости, позволяя масштабировать одношардовые блокчейны до миллионов пользователей. В Monad каждый узел независимо выполняет транзакции в блоке N, достигая консенсуса в блоке N, и начинает достигать консенсуса в блоке N+1. Этот подход позволяет увеличить газовый бюджет, поскольку исполнение должно идти только в ногу с консенсусом. Кроме того, этот подход более толерантен к конкретным изменениям во времени вычислений, поскольку выполнение должно в среднем соответствовать консенсусу.
Для дальнейшего обеспечения репликации конечного автомата монада включает в предложение блока корень Меркла, задержанный блоками D. Этот отложенный корень Меркла гарантирует сохранение согласованности в масштабах всей сети, даже если узел выполняет ошибочное или вредоносное поведение.
В MonadBFT окончательность составляет один слот (1 секунда), а результаты выполнения обычно запаздывают менее чем на 1 секунду на полных узлах. Эта окончательность в один слот означает, что после отправки транзакции пользователи увидят официальный порядок транзакций одним блоком позже. Если подавляющее большинство сети не действует злонамеренно, возможность изменения порядка невозможна. Для пользователей, которым необходим быстрый доступ к результатам торговли (например, высокочастотные трейдеры), можно запустить полный узел, чтобы минимизировать задержку.
Параллельное выполнение: позволяет Монаде выполнять несколько транзакций одновременно. На первый взгляд может показаться, что этот подход отличается от семантики выполнения Ethereum, но это не так. Блоки монады аналогичны блокам Ethereum, которые представляют собой линейно упорядоченные коллекции транзакций. Результаты выполнения этих транзакций одинаковы для Monad и Ethereum.
Во время параллельного выполнения Monad использует оптимистический подход к выполнению, который начинает выполнение последующих транзакций до завершения предыдущих транзакций в блоке. Иногда это может привести к неверным результатам выполнения. Монады решают эту проблему, отслеживая входные данные, используемые при выполнении транзакции, и сравнивая их с выходными данными предыдущих транзакций. В случае несоответствия транзакцию необходимо выполнить повторно с правильными данными.
Кроме того, Monad использует статический анализатор кода для прогнозирования зависимостей между транзакциями при их выполнении, чтобы избежать неэффективного параллельного выполнения. В лучшем случае монада может заранее предсказать множество зависимостей; в худшем случае она возвращается к простому режиму выполнения.
Технология параллельного выполнения Monad не только повышает эффективность и пропускную способность сети, но также уменьшает количество сбоев транзакций из-за параллельного выполнения за счет оптимизации стратегий выполнения.
MonadDb: MonadDb оптимизирован для хранения и обработки данных. Это часть стратегии оптимизации Monad, направленная на повышение общей производительности сети, особенно когда речь идет об обработке данных о состоянии и данных транзакций. Такие компоненты предназначены для повышения эффективности и масштабируемости хранения данных, а также улучшения способности сети блокчейна обрабатывать большие объемы данных. Он включает в себя улучшенные механизмы индексации данных, более эффективные структуры хранения и оптимизированные пути доступа к данным. Эти оптимизации помогают сократить время доступа к данным и увеличить скорость обработки транзакций, тем самым улучшая производительность всей сети блокчейна.
Экологический проект
Менять
TayaSwap — это AMM DEX на базе Monad, работающий на базе SubLabs, который позволяет торговать активами без традиционных книг заказов или посредников. AMM опирается на математические формулы и смарт-контракты для облегчения обмена токенами, определения цен и использования смарт-контрактов для обеспечения одноранговых транзакций.
Эмбиент Финансы
Ambient (ранее CrocSwap) — это децентрализованный торговый протокол, который позволяет двустороннему AMM сочетать централизованную и постоянную ликвидность продукта на любой паре активов блокчейна. Ambient запускает всю DEX в одном смарт-контракте, где один пул AMM представляет собой облегченную структуру данных, а не отдельный смарт-контракт.
Протокол креветок
Shrimp — это (3,3) DEX с экономикой токенов маховика, поддержкой реальных активов и скоро появится в Monad.
Катализатор
Catalyst — это не требующее разрешения решение для обеспечения ликвидности между модульными блокчейнами, специально созданное для соединения всех цепочек и обеспечения доступа к любому активу в любом месте. Catalyst позволяет разработчикам автоматически подключаться ко всем цепочкам и получать доступ к пользователям в единой экосистеме, а его простой, децентрализованный и автономный дизайн обеспечивает безопасный и беспрепятственный доступ проектов к ликвидности.
Менять
Swaap — это рыночно-нейтральный автоматизированный маркет-мейкер (AMM). Он сочетает в себе оракулы и динамические спреды, чтобы обеспечить устойчивый доход поставщикам ликвидности и более низкие цены для трейдеров. Протокол значительно снижает непостоянные потери и обеспечивает пулы с несколькими активами.
Эликсир
Elixir — это децентрализованный протокол создания рынка, который использует алгоритмы создания рынка для взаимодействия с централизованными биржами посредством вызовов API для обеспечения ликвидности криптоактивов с длинным хвостом.
Временной обмен
Timeswap — это децентрализованный протокол денежного рынка, основанный на AMM, который не использует оракулов или ликвидаторов. В отличие от Uniswap, где активами можно торговать в режиме реального времени, заимствование на Timeswap предполагает торговлю токенами до тех пор, пока не будет завершено погашение. Кредитор предоставляет актив A для заимствования денег, одновременно «защищая» определенную сумму актива B, который заемщик использует в качестве залога. Пользователи могут корректировать свой профиль риска, чтобы получить более высокие процентные ставки при более низких коэффициентах ипотеки или наоборот.
Попли
Poply — это общественный рынок NFT, посвященный цепочке Monad, который отображает и расширяет возможности коллекций NFT, созданных специально для этой цепочки, а также привлекает людей, заинтересованных в уникальных NFT, с помощью искусственного интеллекта для создания изображений и удобного интерфейса. жетоны.
Коммутатор
Switchboard — это не требующий разрешения, настраиваемый многоцепочечный протокол оракула для универсальных потоков данных и проверяемой случайности. Позволяя любому передавать любую форму данных, независимо от типа данных, он предоставляет пользователям единый центр обслуживания и помогает стимулировать децентрализованные приложения следующего поколения.
Сеть Пит
Pyth Network — это решение для оракула цен нового поколения, разработанное Douro Labs с целью предоставления ценных данных финансового рынка в цепочке, включая криптовалюты, акции, иностранную валюту и сырьевые товары, проектам, протоколам и общественности с помощью технологии блокчейна. Сеть собирает данные о ценах от более чем 70 надежных поставщиков данных и публикует их для использования в смарт-контрактах и других приложениях внутри или вне сети.
Протокол АИТ
Протокол AIT — это инфраструктура данных искусственного интеллекта, которая предоставляет решения искусственного интеллекта Web3. Децентрализованный рынок AIT предлагает миллионам пользователей криптовалюты уникальную и обширную возможность участвовать в задачах «тренироваться, чтобы зарабатывать деньги» — концепция, которая одновременно позволяет им получать вознаграждения, одновременно активно внося свой вклад в разработку и развитие моделей искусственного интеллекта. .
Уведомление
Notifi обеспечивает общий уровень связи для всех проектов Web3 и планирует внедрить возможности уведомлений и обмена сообщениями в децентрализованные приложения для взаимодействия с пользователями по цифровым и внутрисетевым каналам. Notifi API позволяет разработчикам разблокировать сложную коммуникационную инфраструктуру с помощью простых API, которые могут обеспечить собственный пользовательский интерфейс для всех приложений в мире; Notifi Center предоставляет пользователям возможность уведомления о настроенной информации, которая будет доступна с мобильных устройств и через Интернет. Разрешение пользователям просматривать и управлять всей информацией в мире Web3; Notifi Push позволяет маркетологам создавать сплоченные многоканальные взаимодействия, которые способствуют росту бизнеса и сохраняют базу пользователей.
ACryptoS
ACryptoS — это платформа передовой стратегии шифрования, оптимизатор агрегации доходов с несколькими цепочками и DEX, обеспечивающая автоматические составные хранилища с одним токеном, хранилища с двумя токенами LP, уникальные хранилища ликвидности, DEX ветки Balancer-V2 и биржи стейблкоинов. Широкий спектр уникальных продуктов. . Первоначально запущенный в цепочке BNB в ноябре 2020 года, ACryptoS расширился до 11 цепочек с более чем 100 развернутыми хранилищами с целью поддержки пользователей и протоколов DeFi.
МагмаДАО
MagmaDAO — это протокол распределения ликвидности, контролируемый DAO, целью которого является достижение справедливого распределения токенов посредством конкурентных раздач в экосистеме. Это первый распределенный валидатор за пределами Ethereum, построенный на самой быстрой, дешевой и самой устойчивой к цензуре монаде Strong EVM L1.
Обмен вомбатов
Wombat Exchange — это многоцепная биржа стейблкоинов с открытыми пулами ликвидности, низким проскальзыванием и односторонним стейкингом.
Червоточина
Wormhole — это децентрализованный универсальный протокол обмена сообщениями, который позволяет разработчикам и пользователям кросс-чейн приложений использовать преимущества нескольких экосистем.
ДеМаск Финанс
DeMask Finance — это сетевой протокол AMM для транзакций между NFT и токенами ERC20. DeMask Finance поддерживает создание коллекций NFT и стартовых площадок NFT: в сочетании с ETH и другими токенами. Децентрализованная биржа NFT: поддерживает сопряжение ERC-1155 NFT или других токенов с токенами ETH и ERC-20. Протокол DeMask направлен на повышение ликвидности рынка NFT и предоставляет интерфейс для обеспечения беспрепятственного обмена между токенами ERC20 или собственными токенами и коллекциями NFT. DeMask — это система взаимосвязанных смарт-контрактов, которая позволяет всем пользователям создавать и владеть пулами ликвидности и торговать в полностью автоматизированном режиме. Каждый пул будет содержать пару активов, включая токен и NFT, обеспечивая фиксированную цену для мгновенной торговли. Это также позволяет другим контрактам оценить среднюю цену двух активов с течением времени. Пользователи с пулами ликвидности будут вознаграждены при обмене парами активов.
Шесть V2
Sei V2 — это важное обновление сети Sei, которая призвана стать первой полностью распараллеленной EVM. Это обновление позволит Sei:
Обратная совместимость со смарт-контрактами EVM. Это означает, что разработчики могут развертывать проверенные EVM-совместимые смарт-контракты на Sei без изменения кода. Это чрезвычайно важно для разработчиков, поскольку упрощает процесс переноса существующих смарт-контрактов из других блокчейнов, таких как Ethereum, в Sei.
С технической точки зрения узлы Sei будут автоматически импортировать Geth — реализацию виртуальной машины Ethereum на Go. Geth будет использоваться для обработки транзакций Ethereum, и любые результирующие обновления (включая обновления состояния или вызовы контрактов, не связанных с EVM) будут выполняться через специальный интерфейс, созданный Sei для EVM.
Оптимистическое распараллеливание: оно позволяет блокчейну поддерживать распараллеливание, не требуя от разработчиков определения каких-либо зависимостей. Это означает, что все транзакции могут выполняться параллельно, и когда возникает конфликт (например, транзакция затрагивает одно и то же состояние), цепочка будет отслеживать часть хранилища, затрагиваемую каждой транзакцией, и повторно запускать эти транзакции по порядку. Этот процесс будет продолжаться рекурсивно до тех пор, пока не будут разрешены все необъяснимые конфликты. Поскольку транзакции упорядочены в блоках, процесс является детерминированным, что упрощает рабочий процесс разработчика, сохраняя при этом параллелизм на уровне цепочки.
SeiDB: будет представлена новая структура данных под названием SeiDB для оптимизации уровня хранения платформы. Основная цель SeiDB — предотвратить раздувание состояния (проблему, при которой сеть становится слишком перегруженной данными), одновременно упрощая процесс синхронизации состояния для новых узлов. Этот дизайн направлен на улучшение общей производительности и масштабируемости блокчейна Sei.
Sei V2 достигает этой цели путем преобразования традиционного дерева IAVL в двухкомпонентную систему — хранилище состояний и обязательства состояний. Это изменение значительно снижает задержку и использование диска, а Sei V2 также планирует перейти на использование PebbleDB для повышения производительности чтения и записи для многопоточного доступа.
Взаимодействие с существующими цепочками: Sei V2 обеспечивает плавное сочетание EVM и любой другой среды выполнения, поддерживаемой Sei, обеспечивая более плавную работу для разработчиков, которые могут легко получить доступ к собственным токенам и другим функциям цепочки, таким как залог. Также будет создан новый компонент для поддержки смарт-контрактов EVM. Эти смарт-контракты EVM выиграют от всех изменений, внесенных в консенсус и распараллеливание, а также смогут взаимодействовать с существующими смарт-контрактами Cosmwasm.
С точки зрения производительности, Sei V2 обеспечит пропускную способность 28 300 пакетных транзакций в секунду, время блока 390 миллисекунд и завершенность 390 миллисекунд. Это позволяет Sei поддерживать больше пользователей и обеспечивать лучший интерактивный опыт, чем существующие блокчейны, обеспечивая при этом более низкие затраты на транзакцию.
Основной процесс обновления Sei V2 сейчас близок к завершению кода. После завершения проверки это обновление будет выпущено в общедоступной тестовой сети в первом квартале 2024 года и развернуто в основной сети в первой половине 2024 года.
Неон
Neon EVM использует возможности блокчейна Solana для обеспечения эффективной среды для децентрализованных приложений Ethereum. Он работает как смарт-контракт внутри Solana, позволяя разработчикам развертывать децентрализованные приложения Ethereum с минимальными изменениями кода или без них и получать выгоду от расширенных функций Solana. Архитектура и операции Neon EVM ориентированы на безопасность, децентрализацию и устойчивость, предоставляя разработчикам Ethereum возможность плавного перехода к среде Solana. Он использует низкие комиссии Solana и высокую скорость транзакций, а также возможность параллельного выполнения транзакций, обеспечения высокой пропускной способности и снижения затрат. К основным компонентам экосистемы Neon EVM относятся:
Программа Neon EVM:
Это EVM, скомпилированный в байт-код Berkeley Packet Filter и работающий на Solana. Он обрабатывает транзакции, подобные Ethereum (транзакции Neon), на Solana и следует правилам Ethereum. Neon EVM настраивается через децентрализованную учетную запись EVM с несколькими подписями, и участники могут изменять код Neon EVM и параметры настройки.
Процесс обработки транзакций Neon EVM включает несколько ключевых этапов. Сначала пользователи инициируют транзакцию, подобную Ethereum (N-tx), через кошелек, совместимый с Ethereum. Эти транзакции инкапсулируются в транзакции Solana (S-tx) через Neon Proxy, а затем передаются в программу Neon EVM, размещенную на Solana. Программа Neon EVM разблокирует транзакции, проверяет подписи пользователей, загружает статус EVM (включая данные учетной записи и код смарт-контракта), выполняет транзакции в среде Solana BPF (Berkeley Packet Filter) и обновляет статус Solana, чтобы отразить новый статус Neon EVM.
Neon Proxy: позволяет портировать децентрализованные приложения Ethereum на Neon с минимальной реконфигурацией. Neon Proxy упаковывает транзакции EVM в транзакции Solana и предоставляет их в виде контейнерного решения для простоты использования. Операторы, использующие прокси-серверы Neon, облегчают выполнение транзакций, подобных Ethereum, на Solana, принимая токены NEON для оплаты газа и других платежей в экосистеме Solana.
Neon DAO: DAO предоставляет кастодиальные услуги Neon Foundation и направляет будущие исследования и разработки. Он действует как серия контрактов на Solana, обеспечивая уровень управления, который контролирует функциональность Neon EVM. Владельцы токенов NEON могут участвовать в деятельности DAO, включая внесение предложений и голосование по ним.
Токен NEON: Этот служебный токен выполняет две основные функции — оплата сборов за газ и участие в управлении через DAO.
Интеграции и инструменты: Neon EVM поддерживает множество интеграций и инструментов 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 тестирования токенов и совместимость с EVM, например совместимость с кошельком MetaMask.
Затмение
Eclipse — это решение уровня 2 для Ethereum, которое значительно ускоряет обработку транзакций за счет использования виртуальной машины Solana (SVM). Eclipse разработан для скорости и масштабируемости, использует модульную архитектуру объединения и интегрирует ключевые технологии, такие как расчеты Ethereum, смарт-контракты SVM, доступность данных Celestia и безопасность RISC Zero.
В частности, Eclipse Mainnet сочетает в себе лучшее из модульных частей стека:
Уровень расчетов — Ethereum: Eclipse использует Ethereum в качестве уровня расчетов. На этом уровне транзакции завершаются и защищаются. Использование Ethereum означает не только использование преимуществ его надежной безопасности и ликвидности, но также использование ETH в качестве газового токена для оплаты комиссий за транзакции. Эта настройка позволяет Eclipse унаследовать надежные функции безопасности от Ethereum.
Уровень выполнения-SVM: с точки зрения выполнения смарт-контрактов Eclipse использует SVM. Это резко контрастирует с тем, как EVM выполняет транзакции последовательно: SVM способен выполнять параллельную обработку транзакций. Его среда выполнения Sealevel содержит транзакции, которые не включают перекрывающиеся состояния и могут обрабатываться параллельно, что позволяет Eclipse горизонтально масштабироваться и повышать пропускную способность.
Доступность данных — Celestia. Чтобы обеспечить своевременную доступность и возможность проверки данных, Eclipse использует Celestia. Celestia предоставляет масштабируемую и безопасную платформу для публикации данных и является важной поддержкой высокой пропускной способности Eclipse.
Защита от мошенничества — RISC Zero: Eclipse интегрирует RISC Zero для защиты от мошенничества с нулевым разглашением, избегая необходимости сериализации промежуточного состояния, тем самым повышая эффективность и безопасность системы.
Цель разработки Eclipse — предоставить универсальное решение уровня 2 для Ethereum, которое можно будет использовать в действительно больших масштабах. Он предназначен для устранения ограничений накопительных пакетов для конкретных приложений и возникающих в результате проблем изоляции и сложности, которые могут привести к ухудшению работы пользователей и разработчиков. Eclipse предоставляет привлекательный вариант для создания масштабируемых и производительных приложений dApp на Ethereum благодаря своей модульной системе объединения и интегрированным технологическим компонентам.
Люмио
Lumio — это решение уровня 2, разработанное Pontem Network для решения проблем масштабируемости Ethereum и привнесения опыта, подобного Web2, в Web3. Он выделяется как уникальный накопительный пакет в пространстве блокчейнов благодаря своей способности поддерживать как EVM, так и Move VM, используемые Aptos. Эта двойная совместимость позволяет Lumio обрабатывать транзакции на Aptos и одновременно использовать Ethereum, предоставляя универсальное и эффективное решение для разработчиков и пользователей dApp. Он имеет следующие ключевые особенности:
Совместимость с двумя виртуальными машинами: Lumio уникально поддерживает EVM и Aptos Move VM. Эта двойная совместимость позволяет Lumio легко интегрировать функциональность Ethereum и Aptos, повышая гибкость и эффективность разработки и реализации dApp.
Высокая пропускная способность и низкая задержка: Lumio значительно увеличивает пропускную способность транзакций за счет использования высокопроизводительных цепочек, таких как Aptos, для упорядочивания транзакций. Эта интеграция гарантирует, что Lumio сможет эффективно обрабатывать большие объемы транзакций, сохраняя при этом характеристики безопасности и ликвидности Ethereum.
Технология оптимистического объединения: Lumio использует стек OP с открытым исходным кодом и применяет технологию оптимистического объединения. Оптимистичные накопительные пакеты известны своей эффективной обработкой транзакций и более низкими затратами, что делает их подходящими для масштабирования приложений на базе Ethereum.
Гибкая экономическая модель затрат на газ: Lumio представляет экономическую модель затрат на газ, ориентированную на приложения. Эта модель позволяет разработчикам приложений напрямую получать выгоду от использования сети, потенциально стимулируя разработку более инновационных и удобных для пользователя dApp.
Совместимость и интеграция. Способность Lumio обрабатывать транзакции на Aptos и рассчитываться на Ethereum демонстрирует высокую степень совместимости между различными экосистемами блокчейнов. Эта функция позволяет разработчикам в полной мере использовать преимущества Ethereum и Aptos в своих приложениях.
Баланс безопасности и масштабируемости. Сочетание надежной безопасности Ethereum с масштабируемостью Aptos предоставляет разработчикам привлекательное решение для создания высокопроизводительных и безопасных приложений dApp. Архитектура Lumio разработана таким образом, чтобы эффективно сбалансировать эти два важных аспекта.
Lumio в настоящее время находится на стадии закрытого бета-тестирования и планирует постепенно распространять его среди избранных пользователей. Такой подход позволяет проводить тщательное тестирование и улучшения платформы на основе отзывов пользователей, обеспечивая надежную и удобную для пользователя платформу после ее более широкого выпуска.
Другие параллельные проекты в отрасли
Солана
Технология Solana Sealevel является ключевым компонентом ее архитектуры блокчейна и предназначена для повышения производительности смарт-контрактов за счет технологии параллельной обработки. Этот подход значительно отличается от однопоточной обработки других платформ блокчейнов, 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 валидатору. Такая возможность параллельной обработки возможна, поскольку транзакции Solana явно описывают все состояния, которые будут читаться или записываться во время выполнения, что позволяет одновременно выполнять непересекающиеся транзакции, а также транзакции, которые только читают одно и то же состояние.
Основные функции Sealevel основаны 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, учетные записи поддерживают балансы и данные, а программы (код без сохранения состояния) управляют переходами состояний для этих учетных записей.
Транзакции в Solana определяются вектором инструкций, каждая инструкция содержит программу, инструкции программы и список учетных записей, на которые транзакция желает читать и писать. Этот интерфейс, вдохновленный низкоуровневыми интерфейсами операционной системы для устройств, позволяет SVM сортировать миллионы ожидающих транзакций и планировать все непересекающиеся транзакции для параллельной обработки. Кроме того, Sealevel может сортировать все инструкции по идентификатору программы и запускать одну и ту же программу на всех учетных записях одновременно — процесс, аналогичный оптимизации SIMD (одна инструкция для нескольких данных), используемой в графических процессорах.
Sealevel для Solana предоставляет ряд преимуществ, включая улучшенную масштабируемость, снижение задержек, экономическую эффективность и повышенную безопасность. Это позволяет сети Solana обрабатывать значительно большее количество транзакций в секунду, обеспечивает почти мгновенное завершение транзакций и снижает комиссию за транзакцию. Даже во время параллельной обработки безопасность смарт-контрактов поддерживается с помощью надежных протоколов безопасности Solana.
Sealevel делает Solana мощной децентрализованной платформой приложений, обеспечивая высокоскоростную параллельную обработку и увеличивая пропускную способность транзакций.
Суй
Возможности параллельной технологии Sui делают ее эффективной, высокопроизводительной блокчейн-платформой, подходящей для различных приложений Web3 и сценариев использования. Эти отличительные особенности работают вместе, чтобы повысить эффективность и пропускную способность сети:
Компоненты «Нарвал» и «Буллшарк»: эти два компонента имеют решающее значение для механизма консенсуса Суи. Narwhal служит пулом памяти, отвечающим за ускорение обработки транзакций, повышение эффективности сети и обеспечение доступности данных при отправке в Bullshark (механизм консенсуса). Bullshark отвечает за сортировку данных, предоставляемых Narwhal, используя византийский механизм отказоустойчивости для проверки достоверности транзакций и распределения этих транзакций по сети.
Модель владения активами: в сети Sui активы могут принадлежать одному владельцу или совместно использоваться несколькими владельцами. Активы одного владельца могут быстро и свободно передаваться по сети, тогда как общие активы необходимо проверять с помощью консенсусной системы. Эта система владения активами не только повышает эффективность обработки транзакций, но также позволяет разработчикам создавать несколько типов активов для своих приложений.
Распределенные вычисления. Дизайн Суи позволяет сети масштабировать ресурсы в зависимости от спроса, что делает ее функционирующей как облачный сервис. Это означает, что по мере роста спроса на сеть Sui сетевые валидаторы могут добавлять больше вычислительной мощности, поддерживать стабильность сети и снижать комиссию за газ.
Язык программирования Sui Move: Sui Move — это родной язык программирования Sui, предназначенный для создания высокопроизводительных, безопасных и многофункциональных приложений. Он основан на языке Move и направлен на устранение недостатков языка программирования смарт-контрактов, повышение безопасности смарт-контрактов и эффективности работы программистов.
Программируемый блок транзакций (PTB). PTB в Sui представляет собой сложную компонуемую последовательность транзакций, которая может получить доступ к любой общедоступной функции перемещения в цепочке во всех смарт-контрактах. Такая конструкция обеспечивает надежные гарантии для приложений, ориентированных на оплату или финансы.
Горизонтальная масштабируемость. Масштабируемость Sui не ограничивается обработкой транзакций, но также включает в себя хранилище. Это позволяет разработчикам определять сложные активы с богатыми свойствами и хранить их непосредственно в цепочке без необходимости использования косвенного хранилища вне цепочки для экономии платы за газ.
Топливо
В сети Fuel «параллельное выполнение транзакций» является ключевой технологией, которая позволяет сети эффективно обрабатывать большие объемы транзакций. Суть этого параллельного выполнения достигается за счет использования списков доступа со строгим состоянием на основе модели UTXO (вывод неизрасходованных транзакций). Эта модель является фундаментальным элементом Биткойна и многих других криптовалют.
Fuel предоставляет возможность параллельного выполнения транзакций в модели UTXO. Используя списки доступа со строгим состоянием, Fuel может обрабатывать транзакции параллельно, тем самым используя больше потоков и ядер ЦП, которые обычно простаивают в однопоточных блокчейнах. Таким образом, Fuel может обеспечить большую вычислительную мощность, доступ к состоянию и пропускную способность транзакций, чем однопоточный блокчейн.
Fuel решает проблему параллелизма в модели UTXO. В Fuel вместо того, чтобы подписывать UTXO напрямую, пользователи подписывают идентификатор контракта, указывая на свое намерение взаимодействовать с контрактом. Таким образом, пользователи не меняют состояние напрямую, что приводит к потреблению UTXO. Вместо этого производитель блока будет отвечать за то, как различные транзакции в блоке влияют на общее состояние и, следовательно, на UTXO контракта. Использованный контракт UTXO создает новый UTXO с теми же основными характеристиками, но с обновленным хранилищем и балансом.
Чтобы добиться параллельного выполнения транзакций, Fuel разработала специальную виртуальную машину — FuelVM. Дизайн FuelVM направлен на сокращение непроизводительной обработки в традиционных архитектурах виртуальных машин с блокчейном, одновременно предоставляя разработчикам больше потенциального пространства для проектирования. Он включает в себя многолетний опыт, извлеченный из экосистемы Ethereum, и предложения по улучшениям, которые не удалось реализовать в Ethereum из-за необходимости поддерживать совместимость с предыдущими версиями.
Квартиры
Блокчейн Aptos использует механизм параллельного выполнения под названием Block-STM (программная память транзакций), чтобы улучшить возможности обработки транзакций. Эта технология позволяет Aptos выполнять транзакции в заданном порядке внутри каждого блока, назначая транзакции различным потокам процессора во время выполнения. Основная идея этого метода — запись ячеек памяти, измененных транзакциями, при выполнении всех транзакций. Если после проверки всех результатов транзакции обнаруживается, что транзакция получила доступ к ячейке памяти, измененной предыдущей транзакцией, транзакция будет признана недействительной. Прерванные транзакции затем выполняются повторно, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут выполнены все транзакции.
В отличие от других механизмов параллельного выполнения, Block-STM поддерживает атомарность транзакций без необходимости заранее знать данные, которые будут считываться/записываться. Это облегчает разработчикам создание приложений с высокой степенью параллелизма. Block-STM поддерживает более высокую атомарность, чем другие среды параллельного выполнения, которые часто требуют разделения операций на несколько транзакций (нарушение логической атомарности). Block-STM улучшает взаимодействие с пользователем за счет сокращения задержек и повышения экономической эффективности.
Кроме того, Aptos также использует механизм консенсуса под названием AptosBFTv4, протокол BFT для производственных блокчейнов, прошедший строгую проверку правильности. Протокол оптимизирует скорость реагирования, обеспечивает низкую задержку и высокую пропускную способность, а также в полной мере использует преимущества базовой сети. AptosBFTv4 использует структуру конвейера, подобную процессору, чтобы обеспечить 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 приводит к тому, что пропускная способность ограничивается только самым медленным этапом, а не последовательной комбинацией всех этапов.
испытание
техническая задача
Вообще говоря, основными проблемами при принятии параллельного или параллельного подхода являются проблемы гонки данных, конфликты чтения и записи или проблемы опасности данных. Все эти термины описывают одну и ту же проблему: разные потоки или операции пытаются одновременно читать и изменять одни и те же данные. Внедрение эффективных и надежных параллельных систем требует решения сложных технических проблем, особенно в обеспечении предсказуемого, бесконфликтного выполнения параллельных операций на тысячах децентрализованных узлах. Кроме того, задача технической совместимости заключается в обеспечении совместимости новых методов параллельной обработки с существующими стандартами EVM и кодами смарт-контрактов.
Адаптируемость экосистемы
Разработчикам, возможно, потребуется изучить новые инструменты и методы, чтобы максимизировать преимущества параллельного EVM. Кроме того, пользователям также необходимо адаптироваться к новым режимам взаимодействия и функциям производительности, которые могут появиться. Это требует от участников всей экосистемы (включая разработчиков, пользователей и поставщиков услуг) определенного понимания и способности адаптироваться к новым технологиям. В то же время сильная экосистема блокчейна опирается не только на свои технические характеристики, но также на обширную поддержку разработчиков и богатые приложения. Чтобы новые технологии, такие как параллельный EVM, преуспели на рынке, им необходимо создать достаточные сетевые эффекты для привлечения участия разработчиков и пользователей.
Усложнение системы
Параллельный EVM требует эффективной сетевой связи для поддержки синхронизации данных на нескольких узлах. Задержки в сети или сбои синхронизации могут привести к несогласованной обработке транзакций, что усложняет проектирование системы. Чтобы эффективно использовать преимущества параллельной обработки, системам необходимо более разумно управлять и распределять вычислительные ресурсы. Это может включать динамическое распределение нагрузки между различными узлами, а также 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, которые могут затруднить процесс кодирования и отладки. В среде параллельного выполнения уязвимости безопасности могут быть усилены, поскольку проблема безопасности может повлиять на параллельное выполнение нескольких транзакций. Поэтому требуется более строгий процесс аудита и тестирования безопасности.
Перспективы на будущее
Параллельный EVM продемонстрировал большой потенциал в улучшении масштабируемости и эффективности блокчейна. Эти параллельные EVM, упомянутые выше, представляют собой важный сдвиг в технологии блокчейна и предназначены для расширения возможностей обработки транзакций за счет одновременного выполнения транзакций на нескольких процессорах. Этот подход выходит за рамки традиционной последовательной обработки транзакций, обеспечивая более высокую пропускную способность и меньшую задержку, которые имеют решающее значение для масштабируемости и эффективности сетей блокчейнов.
Успешная реализация параллельного EVM во многом зависит от видения и навыков разработчиков, особенно в области разработки смарт-контрактов и структур данных. Эти элементы имеют решающее значение для определения возможности параллельного выполнения транзакции. Разработчики должны учитывать параллельную обработку с самого начала проекта и гарантировать, что их конструкции позволяют различным транзакциям выполняться независимо и без помех.
Parallel EVM также поддерживает совместимость с экосистемой Ethereum, что имеет решающее значение для разработчиков и пользователей, уже участвующих в приложениях на основе Ethereum. Эта совместимость обеспечивает плавный переход и интеграцию существующих dApps, что является проблемой для таких систем, как DAG, поскольку они часто требуют значительных модификаций существующих приложений.
Разработка параллельных EVM рассматривается как ключевой шаг в решении фундаментальных ограничений масштабируемости блокчейна. Ожидается, что эти инновации подготовят сети блокчейнов к будущему, позволят им идти в ногу с растущими потребностями и стать краеугольным камнем следующего поколения инфраструктуры Web3. Хотя параллельные EVM открывают огромный потенциал, их успешная реализация требует преодоления сложных технических проблем и обеспечения широкого внедрения в экосистеме.