Công nghệ song song của blockchain đã là một chủ đề phổ biến thỉnh thoảng sẽ xuất hiện, nhưng hiện tại nó chủ yếu là sự chuyển đổi và bắt chước mô hình thực thi lạc quan được đại diện bởi cơ chế Block-STM của Aptos , không có nội dung. mang tính chất đột phá nên độ nổi tiếng khó duy trì. Nhìn về tương lai, nhiều dự án Layer1 mới nổi sẽ tham gia cuộc cạnh tranh EVM song song và một số dự án Layer1 cũ cũng sẽ triển khai nâng cấp song song EVM hoặc các giải pháp tương thích với EVM. Cả hai hướng đều dẫn đến cùng một mục tiêu và nhiều cải tiến hiệu suất mới sẽ ra đời. tường thuật về nó.
Tác giả: XiaozhuWeb3
Ảnh bìa: Ảnh của Shubham Dhage trên Bapt
EVM: Cốt lõi của Ethereum
EVM (Máy ảo Ethereum, Máy ảo Ethereum) là cốt lõi của Ethereum và chịu trách nhiệm chạy các hợp đồng thông minh và xử lý các giao dịch.
Máy ảo thường được sử dụng để ảo hóa một máy tính thực, thường là bởi một "trình ảo hóa" (chẳng hạn như VirtualBox) hoặc toàn bộ phiên bản hệ điều hành (chẳng hạn như KVM dành cho Linux). Chúng phải cung cấp các bản tóm tắt phần mềm tương ứng của phần cứng thực tế, các lệnh gọi hệ thống và các chức năng hạt nhân khác.
EVM hoạt động trong một miền hạn chế hơn: nó chỉ là một công cụ tính toán và do đó cung cấp các khái niệm trừu tượng cho tính toán và lưu trữ, chẳng hạn như đặc tả Máy ảo Java (JVM). Từ góc độ cấp cao, JVM được thiết kế để cung cấp hoàn cảnh thời gian chạy độc lập với hệ điều hành hoặc phần cứng máy chủ cơ bản, từ đó cho phép khả năng tương thích trên nhiều hệ thống khác nhau. Tương tự, EVM thực thi tập lệnh mã byte riêng của nó, thường được biên dịch từ Solidity.
EVM là một máy trạng thái gần như hoàn chỉnh gần như Turing. Nó là "gần như" vì tất cả các bước thực thi đều tiêu tốn một nguồn tài nguyên có hạn Gas. Do đó, bất kỳ việc thực thi hợp đồng thông minh nào sẽ bị giới hạn ở một số bước tính toán giới hạn, tránh các lỗi có thể xảy ra trong quá trình thực thi. Một vòng lặp vô hạn khiến toàn bộ nền tảng Ethereum phải dừng lại.
EVM không có chức năng lập lịch trình. mô-đun thực thi của Ethereum thực hiện từng giao dịch một từ khối và EVM chịu trách nhiệm thực hiện chúng theo trình tự. Trạng thái thế giới mới nhất sẽ được sửa đổi trong quá trình thực hiện. Sau khi một giao dịch được thực hiện, trạng thái đó sẽ được tích lũy để đạt đến trạng thái thế giới mới nhất sau khi khối được hoàn thành. Việc thực thi khối tiếp theo phụ thuộc hoàn toàn vào trạng thái thế giới sau khi thực hiện khối trước đó, do đó quá trình thực hiện tuyến tính của các giao dịch Ethereum không thể được tối ưu hóa tốt để thực hiện song song.
Theo nghĩa này, giao thức Ethereum quy định rằng các giao dịch phải được thực hiện theo thứ tự. Mặc dù việc thực thi tuần tự đảm bảo rằng các giao dịch và hợp đồng thông minh có thể được thực hiện theo một Layer2 tự xác định và đảm bảo tính bảo mật, nhưng nó có thể gây tắc nghẽn và chậm trễ mạng khi phải đối mặt với tải trọng cao, đó là lý do tại sao Ethereum gặp phải tắc nghẽn hiệu suất rất lớn. .
Cách tiếp cận song song với Lớp 1 hiệu suất cao
Hầu hết Lớp 1 hiệu suất cao đều thiết kế các giải pháp tối ưu hóa của riêng họ dựa trên việc Ethereum không có khả năng xử lý song song. Ở đây chúng ta chỉ nói về việc tối ưu hóa lớp thực thi, tức là máy ảo và thực thi song song.
máy ảo
EVM được thiết kế để trở thành một máy ảo 256-bit nhằm giúp xử lý thuật toán băm của Ethereum dễ dàng hơn và nó sẽ tạo ra đầu ra 256-bit một cách rõ ràng. Tuy nhiên, máy tính thực sự chạy EVM cần ánh xạ các byte 256 bit tới cấu trúc cục bộ để thực thi hợp đồng thông minh, khiến toàn bộ hệ thống rất kém hiệu quả và không thực tế. Do đó, về mặt lựa chọn máy ảo, Lớp 1 hiệu suất cao có nhiều khả năng sử dụng máy ảo dựa trên WASM, eBPF bytecode hoặc Move bytecode hơn là EVM.
WASM là định dạng mã byte có kích thước nhỏ, tải nhanh, di động và dựa trên cơ chế bảo mật hộp cát. Nhà phát triển có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình (C/C++, Rust, Go, AssemblyScript, JavaScript, v.v.). .) để viết hợp đồng thông minh, sau đó biên dịch nó thành mã byte WASM và thực thi nó. WASM đã được nhiều dự án blockchain chấp nhận làm tiêu chuẩn, bao gồm EOS, Dfinity, Polkadot(Gear), Cosmos(CosmWasm), Near, v.v. Ethereum cũng sẽ tích hợp WASM trong tương lai để đảm bảo rằng lớp thực thi của Ethereum hiệu quả hơn và đơn giản hơn. Thích hợp như một nền tảng điện toán hoàn toàn phi tập trung.
eBPF, trước đây gọi là BPF (Bộ lọc gói Berkeley, Bộ lọc gói Berkeley), ban đầu được sử dụng để lọc hiệu quả các gói dữ liệu mạng, sau này được phát triển thành eBPF, cung cấp bộ hướng dẫn phong phú hơn và cho phép thực hiện các hoạt động mà không cần thay đổi mã nguồn. . Nhân hệ thống tự động can thiệp và sửa đổi hành vi của nó. Sau đó, công nghệ này ra khỏi kernel và phát triển thời gian chạy eBPF ở chế độ người dùng, có hiệu suất, tính bảo mật và tính di động cao. Các hợp đồng thông minh được thực thi trên Solana được biên dịch thành mã byte SBF (dựa trên eBPF) và chạy trên mạng blockchain của nó.
Move là ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh mới do Diễm thiết kế, tập trung vào tính linh hoạt, bảo mật và khả năng xác minh. Ngôn ngữ Move được thiết kế để giải quyết các vấn đề bảo mật trong tài sản và giao dịch để tài sản và giao dịch có thể được xác định và kiểm soát chặt chẽ. Trình xác minh mã byte của Move là một công cụ phân tích tĩnh phân tích mã byte Move và xác định xem nó có tuân thủ các quy tắc an toàn về loại, bộ nhớ và tài nguyên được yêu cầu hay không. Nó không cần phải được triển khai ở cấp hợp đồng thông minh và được kiểm tra trong thời gian chạy. Aptos kế thừa Diem Move và Sui viết hợp đồng thông minh của mình thông qua phiên bản Sui Move tùy chỉnh của riêng mình.
Thực thi song song
Thực thi song song trong blockchain có nghĩa là xử lý các giao dịch không liên quan cùng một lúc. Hãy coi các giao dịch không liên quan là những sự kiện không ảnh hưởng lẫn nhau. Ví dụ: nếu hai người giao dịch token trên nền tảng giao dịch khác nhau thì giao dịch của họ có thể được xử lý đồng thời. Tuy nhiên, nếu chúng được giao dịch trên cùng một nền tảng, các giao dịch có thể cần được thực hiện theo một thứ tự cụ thể.
Thách thức chính trong việc thực hiện song song là xác định giao dịch nào không liên quan và giao dịch nào độc lập. Hầu hết Lớp 1 hiệu suất cao đều dựa vào hai phương pháp: phương pháp truy cập trạng thái và mô hình song song lạc quan.
Phương pháp truy cập trạng thái cần biết trước phần nào của trạng thái blockchain mà mỗi giao dịch có thể truy cập, để phân tích giao dịch nào là độc lập. Giải pháp tiêu biểu là Solana và Sui.
Trong Solana , các chương trình (hợp đồng thông minh) không có trạng thái ở chỗ chúng không thể tự truy cập (đọc hoặc ghi) bất kỳ trạng thái nào tồn tại trong suốt giao dịch. Để truy cập hoặc duy trì trạng thái, các chương trình cần sử dụng tài khoản. Mỗi giao dịch trong Solana phải chỉ định tài khoản nào sẽ được truy cập trong quá trình thực hiện giao dịch để thời gian chạy xử lý giao dịch có thể lên lịch cho các giao dịch không chồng chéo thực hiện song song trong khi vẫn đảm bảo tính nhất quán dữ liệu.
Trong Sui Move, mỗi hợp đồng thông minh là một mô-đun, bao gồm các định nghĩa về chức năng và cấu trúc. Các cấu trúc được khởi tạo trong các hàm và có thể được chuyển sang mô-đun khác thông qua các lệnh gọi hàm. Phiên bản cấu trúc được lưu trữ trong thời gian chạy được sử dụng làm đối tượng. Có ba loại đối tượng khác nhau trong Sui , đó là đối tượng chủ sở hữu, đối tượng dùng chung và đối tượng bất biến. Chiến lược song song hóa của Sui tương tự như Solana và các giao dịch cũng cần chỉ định đối tượng nào sẽ hoạt động.
Các mô hình song song lạc quan hoạt động theo giả định rằng tất cả các giao dịch đều độc lập, chỉ xác nhận lại giả định này và thực hiện điều chỉnh nếu cần thiết. Giải pháp đại diện là Aptos.
Aptos sử dụng phương pháp Block-STM (Bộ nhớ giao dịch phần mềm khối) để áp dụng thực thi song song lạc quan. Trong Block-STM, các giao dịch trước tiên được thiết lập theo một thứ tự nhất định trong một khối và sau đó được phân chia giữa các luồng xử lý khác nhau để thực hiện đồng thời. Khi các giao dịch này được xử lý, hệ thống sẽ theo dõi các vị trí bộ nhớ được thay đổi bởi mỗi giao dịch. Sau mỗi vòng xử lý, hệ thống sẽ kiểm tra tất cả kết quả giao dịch. Nếu nó tìm thấy một giao dịch chạm vào vị trí bộ nhớ đã được thay đổi bởi giao dịch trước đó, nó sẽ xóa kết quả và chạy lại. Quá trình này tiếp tục cho đến khi mọi giao dịch trong khối được xử lý.
EVM song song
Parallel EVM (Parallel EVM) đã được đề cập ngay từ năm 2021. Vào thời điểm đó, nó vẫn đề cập đến EVM hỗ trợ xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc. Nó nhằm mục đích cải thiện hiệu suất và hiệu quả của các giải pháp EVM hiện tại bao gồm Polygon . EVM song song dựa trên Block-STM, một EVM song song được phát triển bởi BSC và NodeReal.
Nhưng vào cuối năm 2023, CTO Georgios Konstantopoulos của Paradigm và Haseeb Qureshi của Dragonfly đã tình cờ đề cập đến EVM song song khi mong chờ xu hướng năm 2024, làm dấy lên làn sóng Lớp 1 tương thích với EVM sử dụng công nghệ thực thi song song, bao gồm Monand và Sei.
Ngày nay, giải pháp tương thích EVM Neon trên Solana , Layer2 Rollup Eclipse của Ethereum SVM (máy ảo Solana ), Layer2 Rollup Lumio của máy ảo Ethereum Move và lớp thực thi mô-đun đun Layer1 Fuel đều được gắn nhãn là EVM song song. Chói sáng.
Tôi cho rằng chỉ có ba loại sau đây có thể được định nghĩa hợp lý là EVM song song:
- Không có nâng cấp thực thi song song của Lớp 1 tương thích EVM bằng công nghệ thực thi song song, chẳng hạn như BSC, Polygon;
- Layer1 tương thích EVM sử dụng công nghệ thực thi song song, như Monand, Sei V2 và Artela;
- Các giải pháp tương thích EVM lớp 1 không tương thích với EVM sử dụng công nghệ thực thi song song, chẳng hạn như Solana Neon.
Không cần phải nói, BSC và Polygon là Lớp 1 tương thích với EVM phổ biến nhất. Dưới đây là phần giới thiệu ngắn gọn về Monand, Sei V2, Artela và Solana Neon.
Monad là Lớp 1 tương thích EVM hiệu suất cao sử dụng cơ chế PoS, được thiết kế để nâng cao đáng kể mở rộng và tốc độ giao dịch thông qua thực thi song song. Monad Labs được thành lập bởi Keone Hon, cựu giám đốc nghiên cứu của Jump Trading. Các đơn nguyên cho phép các giao dịch được thực hiện song song trong một khối để nâng cao hiệu quả. Nó sử dụng mô hình song song lạc quan và bắt đầu thực hiện một giao dịch mới trước khi hoàn tất việc thực hiện bước trước đó. Để xử lý các kết quả không chính xác, Monad theo dõi đầu vào/đầu ra và thực hiện lại các giao dịch không nhất quán. Trình phân tích cú pháp mã tĩnh có thể dự đoán các phần phụ thuộc, tránh tính song song không hiệu quả và trở lại chế độ đơn giản trong những thời điểm không chắc chắn. Việc thực thi song song này làm tăng thông lượng đồng thời giảm khả năng xảy ra lỗi giao dịch.
Sei là Lớp 1 được phát triển dựa trên Cosmos SDK, chuỗi công khai được thiết kế đặc biệt cho DeFI. Các thành viên đội ngũ Sei có cả bối cảnh về công nghệ lẫn tài chính truyền thống và đã từng làm việc cho các công ty như Robinhood, Databricks, Airbnb và Goldman Sachs. Sei V2 là nâng cấp quy mô lớn cho mạng Sei và nhằm mục đích trở thành EVM song song hoàn toàn đầu tiên. Giống như Monads, Sei V2 sẽ sử dụng phương pháp song song lạc quan. Điều này cho phép blockchain thực hiện các giao dịch đồng thời mà không yêu cầu nhà phát triển xác định bất kỳ sự phụ thuộc nào. Khi xung đột xảy ra, blockchain sẽ theo dõi phần lưu trữ được chạm vào bởi mỗi giao dịch và chạy lại các giao dịch đó theo thứ tự. Quá trình này sẽ tiếp tục đệ quy cho đến khi tất cả các xung đột chưa được giải quyết được giải quyết.
Artela là mạng blockchain mở rộng cho phép các nhà phát triển xây dựng các ứng dụng phi tập trung(dApps) giàu tính năng, với các thành viên cốt lõi đến từ Ant Chuỗi. EVM++ do Artela đưa ra thể hiện mở rộng cao + EVM song song hiệu suất cao. Nó được triển khai theo hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên sẽ được thiết kế xoay quanh việc thực thi song song, tính toán đàn hồi được sử dụng để đảm bảo mở rộng của tỷ lệ băm nút mạng. , và cuối cùng đạt được không gian khối linh hoạt. Trong đó thực thi song song dựa trên phân tích xung đột phụ thuộc giao dịch để hỗ trợ thực thi song song.
Solana Neon là một giải pháp được phát triển bởi Neon Labs để thực hiện các giao dịch EVM trên Solana . Neon EVM thực sự là một hợp đồng thông minh trên Solana , nó triển khai trình thông dịch EVM và biên dịch nó thành mã byte SBF. Neon EVM triển khai nội bộ một bộ mô hình giao dịch Ethereum và mô hình tài khoản. Người dùng chỉ cần trả phí EVM GAS để gửi giao dịch. Phí mạng Solana được thanh toán bởi Neon Proxy. Solana yêu cầu các giao dịch cung cấp danh sách tài khoản và các giao dịch đóng gói cũng không ngoại lệ, vì vậy trách nhiệm của Neon Proxy bao gồm tạo danh sách tài khoản này, đồng thời có quyền truy cập vào khả năng thực thi song song giao dịch của Solana .
Một điều nữa cần nói thêm ở đây là tương tự như giải pháp chạy EVM dưới dạng hợp đồng thông minh của Solana Neon để đạt được khả năng tương thích EVM, về lý thuyết, giải pháp Near Aurora và EOS EVM+ cũng có thể được sử dụng trên Aptos và Sui để đạt được mục tiêu không- khả năng tương thích EVM xâm lấn Phòng thí nghiệm chuyển động đang nghiên cứu nó. Thực hiện loại công việc này. Movement là một khung mô-đun để xây dựng và triển khai cơ sở hạ tầng, ứng dụng và blockchain dựa trên Move trong bất kỳ hoàn cảnh phân tán nào. mô-đun Fractal của Movement chuyển đổi liền mạch các opcode EVM thành opcode Move, nghĩa là các dự án Solidity có thể tận dụng lợi ích về hiệu suất và bảo mật của Move mà không yêu cầu một dòng mã Move.
Khả năng tương thích EVM cho phép các nhà phát triển dễ dàng di chuyển các ứng dụng Ethereum của họ sang Chuỗi mà không cần thực hiện sửa đổi quy mô lớn. Đó là một hướng đi tốt để xây dựng hệ sinh thái Aptos và Sui .
Tóm tắt
Công nghệ song song của blockchain đã là một chủ đề phổ biến thỉnh thoảng sẽ xuất hiện, nhưng hiện tại nó chủ yếu là sự chuyển đổi và bắt chước mô hình thực thi lạc quan được đại diện bởi cơ chế Block-STM của Aptos , không có nội dung. mang tính chất đột phá nên độ nổi tiếng khó duy trì.
Nhìn về tương lai, nhiều dự án Layer1 mới nổi sẽ tham gia cuộc cạnh tranh EVM song song và một số dự án Layer1 cũ cũng sẽ triển khai nâng cấp song song EVM hoặc các giải pháp tương thích với EVM. Cả hai hướng đều dẫn đến cùng một mục tiêu và nhiều cải tiến hiệu suất mới sẽ ra đời. tường thuật về nó.
Tuy nhiên, so với câu chuyện về EVM hiệu suất cao, tôi vẫn hy vọng rằng blockchain có thể nở rộ và những câu chuyện tương tự như WASM, SVM và Move VM sẽ xuất hiện.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Là một nền tảng thông tin blockchain, các bài viết được xuất bản trên trang này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và khách và không liên quan gì đến quan điểm của Web3Caff. Thông tin trong bài viết chỉ tham khảo và không cấu thành bất kỳ lời khuyên hay đề nghị đầu tư nào. Vui lòng tuân thủ luật pháp và quy định có liên quan của quốc gia hoặc khu vực nơi bạn sinh sống.
