- 什麼是並行 EVM？
並行 Ethereum 虛擬機（Parallel EVM）是傳統 Ethereum 虛擬機（EVM）的升級版本，通過同時處理多個不衝突的交易，提升了區塊鏈交易吞吐量，提高了交易處理速度和效率。
以太坊虛擬機（EVM）是以太坊網絡的共識和執行機制，負責處理和執行交易。但在傳統 EVM 中，交易和智能合約執行按順序進行。每筆交易必須一個接一個地處理，形成線性有序的進程。這種方法雖然簡單，但可能會導致瓶頸，尤其是隨著交易量的增加。每筆交易都要通過等待才能輪到我們，處理時間可能會增加，從而導致潛在的延遲和更高的成本（就 gas 費用而言）。
並行 EVM 通過同時處理多個不衝突的交易，顯著提高了區塊鏈的吞吐量和執行速度。例如，如果 Bob 想要進行交換，Alice 想要鑄造新 NFT，Eric 想要將資金質押給驗證者，這些交易可以同時處理，而不是依次處理，從而減少交易處理時間和成本。這種並行處理能力使得區塊鏈能夠在更短的時間內處理更多的交易，解決了傳統區塊鏈系統的擁堵問題。
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並行 EVM 如何工作？
在當前的 EVM 架構中，最細粒度的讀取和寫入操作是sload和sstore，分別用於讀取和寫入狀態 trie。因此，確保不同的線程不會在這兩個操作上發生衝突是實現並行 / 併發 EVM 的直接切入點。事實上，在以太坊中，有一種特殊類型的交易，其中包含一個稱為「訪問列表」的特殊結構，允許交易攜帶它們將讀取和修改的存儲地址。因此，這為實現基於調度程序的併發方法提供了一個很好的起點。
在系統實現方面，並行 / 併發 EVM 有三種常見的形式：
- 基於調度的併發處理
訪問列表：在執行交易前，通過訪問列表提前確定交易將要讀取和修改的存儲地址。訪問列表包含了每個交易需要訪問的所有狀態信息。 調度算法：調度算法根據訪問列表將交易安排在不同的線程上執行，確保同時執行的交易不會訪問相同的存儲地址，從而避免衝突。 併發執行：在實際執行時，多個交易可以在不同的線程上同時進行，調度算法確保了這些交易之間沒有相互依賴或衝突。
- 多線程 EVM 實例
實例化多個 EVM：在一個節點上創建多個 EVM 實例，每個實例都能夠獨立運行並處理交易。 分配交易：將待處理的交易按照某種策略（如哈希值、時間戳等）分配給不同的 EVM 實例。 並行執行：每個 EVM 實例在自己的線程中執行分配給它的交易，多個實例可以同時運行，從而實現並行處理。
- 系統級分片
數據分片：將整個區塊鏈狀態劃分為多個分片，每個分片包含一部分全局狀態信息。 分片節點：在每個分片上運行多個節點，每個節點負責維護和處理該分片內的交易和狀態。 跨分片通信：通過跨分片通信協議，確保不同分片之間的數據一致性和交易的全局順序。跨分片通信可以使用跨分片消息傳遞和跨分片鎖定機制來實現。 並行處理：每個分片內的節點可以獨立處理該分片內的交易，同時多個分片也可以並行運行，從而實現整個系統的並行處理能力。
- 頭部項目
3.1 Monad ：自帶並行 EVM 的 L1
Monad 是一個基於 EVM 的第 1 層區塊鏈項目，旨在通過其獨特的技術特性顯著提升區塊鏈的可擴展性和交易速度。Monad 每秒處理多達 10000 筆交易，並且具有一秒區塊時間和即時最終確定性。這樣的高效性能得益於獨特的 Monadbft 共識機制和對以太坊虛擬機（EVM）的兼容性。
並行 EVM 在 Monad 中的應用：
- 並行執行的實現
樂觀執行方法：在區塊中較早的交易完成之前開始執行後續交易，這有時會導致執行結果不正確。為了解決這個問題，Monad 跟蹤交易執行中使用的輸入，並將其與之前交易的輸出進行比較。如果發現差異，表明交易需要重新執行。 靜態代碼分析：Monad 使用靜態代碼分析器在執行過程中預測交易之間的依賴關係，避免無效的並行執行。在最佳情況下，Monad 可以提前預測許多依賴關係；在最差情況下，Monad 會回退到簡單的執行模式。
- Monadbft 共識機制
高效通信：採用配對的 BLS 簽名來解決可擴展性問題，允許簽名逐步聚合成一個簽名，證明與公鑰相關的共享已簽署消息。 混合簽名方案：BLS 簽名僅用於可聚合消息類型（如投票和超時），消息的完整性和真實性仍由 ECDSA 簽名提供。
- 延遲執行
更大的容錯性：由於執行只需跟上共識的速度，這種方法對特定計算時間的變化更為寬容。 Merkle 根延遲：為確保狀態機複製，Monad 在區塊提案中包括一個延遲 d 個區塊的 Merkle 根。這確保了整個網絡的一致性，即使存在節點執行錯誤或惡意行為。
目前，Monad 的並行 EVM 支持每秒處理 10,000 筆交易，區塊時間僅為 1 秒，使用 PoS 機制增強網絡安全性和能效，預計將在 2024 年第三季度啟動主網。
官方賬號也在 Twitter 上積累了 28.3 萬粉絲，主導著一個熱情和活躍的社區。尤其是以太坊社區似乎對即將推出的 Monad 感到非常興奮，這將使 Monad 處於一個有利的位置，可以抓住早期的炒作和採用。
項目背景方面，Monad Labs 已完成兩輪融資，分別於 2023 年 2 月和今年 4 月。今年 4 月 9 號完成 的 2.25 億美元融資由 Paradigm 領投，其他投資者包括 Electric Capital。2023 年完成 的 1900 萬美元種子輪融資，由 Dragonfly Capital 領投，Placeholder Capital、Lemniscap、Shima Capital、Finality Capital、天使投資人 Naval Ravikant、Cobie 和 Hasu 等參投。
Monad 團隊背景雄厚，成員來自區塊鏈領域頂尖項目，擁有強大的技術團隊和資金支持。Monad 的聯合創始人兼 CEOKeone Hon 此前曾在 Jump Trading 領導一個高頻交易部門。他畢業於麻省理工大學。另一個聯合創始人 James Hunsaker 也是 Jump Trading 的高級軟件工程師，他畢業於愛荷華大學。此外，Eunice Giarta 是 Monad 聯合創始人兼 COO，此前在傳統金融科技領域擁有豐富經驗。Eunice 曾在 Shutterstock 支付和基礎設施許可部分，曾領導開發團隊在 Broadway Technology 構建企業交易系統
3.2 SEI Network：自帶並行 EVM 的 L1，V2 版本將並行 EVM 提上日程
SEI Network 是一個專注於去中心化金融（DeFi）基礎設施的第 1 層區塊鏈，主要側重於訂單簿的開發。
通過採用並行 EVM 的機制，SEI Network 並行進行訂單匹配，實現了高速度、低費用和支持各種交易應用的專用功能的目標。Sei 的平均出塊時間為 0.46 秒，擁有 80 多個應用程序。
並行 EVM 在 SEI Network 中的應用：
智能區塊傳播和樂觀區塊處理：通過提供所有相關交易哈希值，加速交易處理時間，並減少延遲和增加吞吐量。 本地訂單匹配引擎：不同於當前常用的自動化做市商（AMM）系統，SEI 使用鏈上訂單簿來匹配特定價格的買賣訂單。所有基於 Cosmos 的去中心化應用（dApps）都可以訪問 SEI 的訂單簿和流動性。 頻繁批量拍賣（FBA）：將交易組合成批次，在每個區塊內同時執行訂單，以防止跑單和 MEV。
SEI Network 目前已經發行了自己的原生代幣SEI。在 Sei Network 生態系統中，SEI 幣發揮著多種作用，包括：
交易費： SEI 幣用於支付 Sei 網絡上產生的交易費。這些費用可作為驗證者的激勵，並有助於網絡的安全。 質押：用戶可以質押 SEI 幣來獲得獎勵並增強 Sei 網絡的整體安全性。 治理： SEI 代幣持有者有能力積極參與 Sei 網絡的治理。這種參與包括對提案進行投票和選舉驗證者。
SEI 的總代幣供應量為 100 億，其中 51% 分配給 Sei 社區。其中 48% 作為生態系統儲備，獎勵質押者和貢獻者、驗證者和開發者。另外 3%（即 3 億 SEI）指定用於空投第一季，剩餘部分分配給私募投資者、基金會和 Sei 團隊。
截止 5 月 30 日，SEI 代幣的價格為 $0.5049，市值為 $1,476,952,630，與加密貨幣排行榜排名第 63 位。24 小時交易量為 $78,970,605，市場參與度較高。
SEI Network 目前的 TVL 為 1800 萬，獲得融資共計約 5500 萬美元，FDV 為 82 億美元，官方推特賬戶有 66.6 萬粉絲。
SEI Network 的聯合創始人 Jeff Feng ，畢業於美國加州大學伯克利分校。在進入 Coatue Management 的風險投資之前，他在高盛擔任了三年的技術投資銀行家。另一個聯合創始人 Jayendra 畢業於加州大學洛杉磯分校，曾是 Facebook 軟件工程實習生。
3.3 Eclipse：折中派，將 SVM 引入以太坊生態的 L2
Eclipse 是一個基於以太坊的下一代樂觀型 Layer 2 解決方案，由 Solana 虛擬機（SVM）驅動。將 SVM 引入以太坊，結合了以太坊的結算、Solana 虛擬機（SVM）的執行、Celestia 的數據可用性和 RISC Zero 的零知識證明等多個技術，從而提供一個大規模並行執行的環境，允許多個操作同時進行，從而提高網絡吞吐量和效率，同時減少擁堵和交易費用。通過這種結構，Eclipse 旨在提高 dApp 的可擴展性和用戶體驗。
Eclipse 的主要特點
- 高交易吞吐量：
Eclipse 利用 SVM 和並行執行技術，實現了極高的交易處理能力，支持成千上萬筆交易同時處理。
- 即時最終確定性：
通過流水線共識機制，實現每個區塊內交易的即時完成和最終確定性。
- 以太坊兼容性：
Eclipse 完全兼容以太坊虛擬機（EVM），使開發者可以輕鬆將現有以太坊應用移植到 Eclipse 上。
- 數據可用性：
利用 Celestia 提供的數據可用性解決方案，確保高吞吐量的同時保證數據的安全和可驗證性。
- 零知識證明：
採用 RISC Zero 技術實現零知識欺詐證明，提升系統的效率和安全性。
並行 EVM 在 Eclipse 中的應用
Eclipse 通過集成 Solana 虛擬機（SVM）實現並行 EVM，這一技術顯著提升了交易處理速度和效率。
- 並行執行：
技術原理：Eclipse 使用 SVM 的 Sealevel 運行時，這一運行時允許非重疊狀態的交易並行執行，而不是按順序執行。 實現方式：通過明確描述每筆交易在執行期間會讀取或寫入的所有狀態，SVM 可以並行處理不涉及重疊狀態的交易，從而顯著提高吞吐量。
- 以太坊兼容性：
Neon EVM 集成：為了實現 EVM 兼容性，Eclipse 集成了 Neon EVM。這使得 Eclipse 主網能夠支持以太坊字節碼和 Ethereum JSON-RPC。 本地費用市場：每個 Neon EVM 實例都有自己的本地費用市場，應用可以通過部署自己的合約獲得應用鏈的所有好處，而不會破壞用戶體驗、安全性或流動性。
- 模塊化 Rollup 設計：
基礎設施層：Eclipse 旨在成為 Layer 3 生態系統的基礎設施層，通過支持 dApp 特定的 Layer 3 Rollup 實現高性能和可擴展性。 簡單來說，Eclipse 的設計邏輯是，交易執行在 Solana 的 SVM 中，交易結算仍在以太坊上。
在項目背景方面，Eclipse 2022 年 9 月完成 1500 萬美金融資， 投資方有 Polychain、Polygon Ventures、Tribe Capital、 Infinity Ventures Crypto、CoinList 等。此外，今年 3 月 11 號，也完成 5000 萬美元 A 輪融資，Placeholder 和 Hack VC 共同領投，目前其融資總額達到 6500 萬美元。
Eclipse 聯合創始人& CEO Neel Somani 此前有 Airbnb、Two Sigma、Oasis Labs 等多個公司經歷，首席商務官 Vijay 曾是 Uniswap 和 dYdX 團隊的前業務開發主管。
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挑戰
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數據競爭和讀寫衝突：
在並行處理環境中，不同線程同時讀取和修改相同數據會導致數據競爭和讀寫衝突。這種情況需要複雜的技術解決方案以確保數據的一致性和操作的無衝突執行。
- 技術兼容性：
新的並行處理方法需要與現有的以太坊虛擬機（EVM）標準和智能合約代碼兼容。這種兼容性要求開發者學習和使用新的工具和方法，以充分利用並行 EVM 的優勢。
- 生態系統適應性：
用戶和開發者需要適應並行處理帶來的新交互模式和性能特點，這需要整個生態系統的參與者對新技術有足夠的理解和適應能力。
- 系統複雜性增加：
並行 EVM 需要高效的網絡通信來支持數據同步，增加了系統設計的複雜性。智能管理和分配計算資源也是一個重要挑戰，確保在並行處理時的高效資源利用。
- 安全性：
並行執行環境中的安全漏洞可能會被放大，因為一個安全問題可能會影響多個同時執行的交易。因此，需要更嚴格的安全審計和測試流程來確保系統的安全性。
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未來展望
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提升區塊鏈的可擴展性和效率：
並行 EVM 通過在多個處理器上同時執行交易，顯著提升了區塊鏈的吞吐量和處理速度，突破了傳統順序處理的限制。這將極大地提高區塊鏈網絡的可擴展性和效率。
- 推動區塊鏈技術的普及和發展：
儘管面臨技術挑戰，但並行 EVM 的潛力巨大，能夠顯著增強區塊鏈的性能和用戶體驗。成功的實施和廣泛採用將推動區塊鏈技術的普及和發展。
- 技術創新與優化：
並行 EVM 的發展將伴隨著技術的不斷創新和優化，包括更高效的並行處理算法、更智能的資源管理和更安全的執行環境。這些創新將進一步提升並行 EVM 的性能和可靠性。
4. 支持更多樣化和複雜的應用：
並行 EVM 可以支持更復雜和多樣化的去中心化應用（dApps），特別是在需要高頻交易和低延遲的場景下，如去中心化金融（DeFi）、遊戲和供應鏈管理。
