並行 EVM 技術與生態探討

EVM 與 Solidity

智能合約開發是區塊鏈工程師的基本技能。開發者通常使用 Solidity 等高級語言編寫合約邏輯,但 EVM 無法直接解釋這些代碼。需要將其編譯成虛擬機可執行的低級操作碼或字節碼。雖然有工具可自動完成這一轉換,但了解底層編譯過程對提高效率很有幫助。

有經驗的工程師可以直接在 Solidity 中使用操作碼編程,以最大限度地提高效率並降低 gas 成本。例如,某知名 NFT 交易協議就大量使用內聯匯編來最小化用戶的 gas 開銷。

EVM 性能差異

EVM 作爲"執行層",是智能合約操作碼最終執行的地方。EVM 定義的字節碼已成爲行業標準,使開發者能在多個兼容網路上高效部署合約。

盡管遵循相同的字節碼標準,不同 EVM 實現在性能上可能存在顯著差異。例如,以太坊的某客戶端用 Go 語言實現 EVM,而以太坊基金會的另一團隊則維護 C++ 版本。這種多樣性爲工程優化和定制實現提供了空間。

並行 EVM 技術

歷史上,區塊鏈社區主要關注共識算法創新,一些知名項目更因其共識機制而非執行層備受矚目。然而,高性能區塊鏈需要在共識和執行層都進行創新。

僅優化共識算法的 EVM 區塊鏈往往需要更強大的節點來提升性能。例如,某知名智能鏈在 2000 TPS gas 限制下處理區塊,需要比以太坊全節點高幾倍的配置。另一個號稱支持 1000 TPS 的網路,實際性能常常不及預期。

並行處理需求

大多數區塊鏈系統按順序執行交易,類似單核 CPU。這種方法簡單但難以支撐互聯網級用戶規模。並行虛擬機允許同時處理多筆交易,大大提高吞吐量。

並行執行帶來工程挑戰,如處理並發交易對同一合約的寫入。需要新機制解決這些衝突。不相關合約的並行執行可按線程數成比例提升吞吐量。

並行 EVM 創新

並行 EVM 代表了一系列優化區塊鏈執行層的創新。以某項目爲例,其關鍵創新包括:

• 並行交易執行:採用樂觀並行執行算法,允許多個交易同時處理。
• 延遲執行:將交易執行推遲到獨立通道,最大化利用區塊時間。
• 自定義狀態數據庫:直接將 Merkle 樹存儲在 SSD 上,優化狀態訪問。
• 高性能共識機制:改進 HotStuff 共識,支持數百個全球節點同步。

技術挑戰

並行執行引入了潛在的狀態衝突,需要衝突檢測和解決機制。各團隊通常需重新設計狀態數據庫並開發兼容的共識算法。

主要挑戰包括以太坊的長期工程價值捕獲和節點集中化。快速的生態系統發展將是保持競爭優勢的關鍵。

並行 EVM 格局

目前的並行 EVM 網路可分爲三類:

1. 通過升級支持並行執行的 EVM 兼容 Layer 1 網路
2. 從設計之初就採用並行執行的 EVM 兼容 Layer 1 網路
3. 採用非 EVM 並行執行技術的 Layer 網路

代表性項目

某領先並行 EVM 項目

該項目旨在通過優化 EVM 並行執行解決可擴展性問題,目標達到 10,000 TPS。近期完成大額融資,估值達到 30 億美元。創始團隊來自知名量化交易公司。內部測試網已啓動,計劃數月內向公衆開放。

某交易專注型網路

最初是專注交易的 Layer 1 網路,近期全面升級爲高性能並行 EVM,TPS 提升至 12,500。並行 EVM 測試網已上線,支持 EVM 應用一鍵遷移。主網有望年內上線。

某雙虛擬機增強執行層項目

通過構建 EVM++ (EVM + WASM) 提升 EVM 區塊鏈性能。核心團隊來自某知名區塊鏈項目。公測網已上線,生態激勵計劃已啓動。

某 Solana EVM 兼容解決方案

在 Solana 網路上構建並行 EVM,支持 Solidity 開發者一鍵部署到 Solana。將 EVM 交易封裝爲 Solana 交易執行,TPS 超過 2,000。

某將 SVM 引入以太坊的項目

基於 Solana 虛擬機的 Rollup Layer 解決方案。在以太坊上結算,使用 ETH 作爲 gas,但執行層在 SVM 環境運行。近期完成 5000 萬美元融資,主網即將向開發者開放。

某模塊化 VM Layer 網路

基於 OP Stack 構建,支持使用以太坊或比特幣作爲結算層,執行層可使用 Aptos VM、Solana VM 等進行並行執行。

結語

並行 EVM 等創新爲提高區塊鏈性能和可擴展性提供了有前景的解決方案。這些技術的發展和實施將推動區塊鏈生態系統的進步和應用,塑造該領域的未來。