并行EVM技术及其生态系统探讨

EVM概述

EVM是以太坊虚拟机的缩写,作为智能合约的执行环境。开发者通常使用Solidity等高级语言编写合约,然后将其编译为EVM可执行的字节码。尽管直接使用操作码编程可以实现最高效率,但大多数开发者依赖自动化工具进行编译。

EVM标准定义了字节码规范,使得同一合约可以在不同网络上部署。然而,EVM的具体实现可能有所不同,如以太坊的Geth客户端使用Go语言实现,而Ipsilon团队维护C++版本。这种多样性允许针对不同需求进行优化。

并行EVM的需求

传统区块链系统通常按顺序执行交易,类似单核CPU。这种方法简单但难以扩展到大规模用户基础。并行执行允许同时处理多笔交易,大幅提高吞吐量,但也带来了技术挑战,如处理并发交易对同一合约的写入冲突。

并行EVM的创新

以Monad为例,其主要创新包括:

• 并行交易执行:采用乐观并行执行算法,允许多个交易同时处理。
• 延迟执行:在共识机制中推迟交易执行,提高整体效率。
• 自定义状态数据库:通过直接将Merkle树存储在SSD上优化状态访问。
• 高性能共识机制:改进的HotStuff共识,支持大规模节点同步。

技术挑战

并行执行引入了潜在的状态冲突,需要复杂的冲突检测和解决机制。此外,各团队通常需要重新设计状态数据库和开发兼容的共识算法。

主要挑战包括:

• 以太坊可能吸收这些创新,威胁独立项目的长期价值。
• 节点集中化风险,需要在去中心化和性能之间权衡。

并行EVM格局

并行EVM项目可分为三类:

1. 通过升级支持并行执行的现有EVM兼容Layer 1网络
2. 从设计之初就采用并行执行的新EVM兼容Layer 1网络
3. 采用非EVM并行执行技术的Layer 2网络

主要项目

• Monad:领先的并行EVM项目,目标达到10,000 TPS。
• Sei:推出Sei V2,成为首个高性能并行EVM。
• Artela:通过EVM++双虚拟机增强执行层。
• Canto:引入Cyclone Stack开发计划,引入并行EVM技术。
• Neon:Solana上的EVM兼容性解决方案。
• Eclipse:将Solana虚拟机引入以太坊生态。
• Lumio:模块化VM Layer 2网络,支持多种高性能虚拟机。

结语

并行EVM等执行层创新对于提高区块链性能至关重要。这些技术的发展将推动区块链生态系统进一步发展,支持更广泛的应用和用户群体。