1. O que é EVM paralelo?
A Máquina Virtual Ethereum Paralela (EVM Paralela) é uma versão atualizada da Máquina Virtual Ethereum tradicional (EVM). Ao processar múltiplas transações não conflitantes ao mesmo tempo, ela melhora o rendimento das transações blockchain e melhora a velocidade e a eficiência do processamento de transações.
A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é o mecanismo de consenso e execução da rede Ethereum, responsável pelo processamento e execução de transações. Mas no EVM tradicional, as transações e a execução de contratos inteligentes ocorrem sequencialmente. Cada transação deve ser processada uma após a outra, formando um processo linear e ordenado. Esta abordagem, embora simples, pode levar a estrangulamentos, especialmente à medida que os volumes de transações aumentam. Cada transação tem que esperar pela nossa vez e o tempo de processamento pode aumentar, resultando em potenciais atrasos e custos mais elevados (em termos de taxas de gás).
O EVM paralelo melhora significativamente o rendimento e a velocidade de execução do blockchain, processando múltiplas transações não conflitantes simultaneamente. Por exemplo, se Bob quiser fazer uma troca, Alice quiser cunhar um novo NFT e Eric quiser apostar fundos em um validador, essas transações podem ser processadas simultaneamente, em vez de sequencialmente, reduzindo o tempo e os custos de processamento da transação. Essa capacidade de processamento paralelo permite que o blockchain processe mais transações em menos tempo, resolvendo o problema de congestionamento dos sistemas blockchain tradicionais.
2. Como funciona o EVM paralelo?
Na arquitetura EVM atual, as operações de leitura e gravação mais refinadas são sload e sstore, que são usadas para ler e gravar o estado try, respectivamente. Portanto, garantir que diferentes threads não entrem em conflito nessas duas operações é um ponto de entrada direto para a implementação de EVM paralela/simultânea. Na verdade, no Ethereum, existe um tipo especial de transação que contém uma estrutura especial chamada “lista de acesso” que permite às transações transportar os endereços de armazenamento que irão ler e modificar. Portanto, isso fornece um bom ponto de partida para implementar uma abordagem de simultaneidade baseada em escalonador.
Em termos de implementação do sistema, EVMs paralelos/simultâneos vêm em três formas comuns:
1. Processamento simultâneo baseado em agendamento
Lista de acesso: Antes de executar uma transação, o endereço de armazenamento a ser lido e modificado pela transação é determinado previamente através da lista de acesso. A lista de acesso contém todas as informações de estado que cada transação precisa acessar.
Algoritmo de escalonamento: O algoritmo de escalonamento organiza as transações para serem executadas em diferentes threads de acordo com a lista de acesso para garantir que as transações executadas ao mesmo tempo não acessem o mesmo endereço de armazenamento, evitando assim conflitos.
Execução simultânea: Durante a execução real, múltiplas transações podem ser executadas simultaneamente em diferentes threads, e o algoritmo de escalonamento garante que não haja interdependências ou conflitos entre essas transações.
2. Instância EVM multithread
Instancie vários EVMs: Crie várias instâncias de EVM em um nó, cada uma capaz de executar transações de forma independente.
Alocar transações: Alocar transações pendentes para diferentes instâncias EVM de acordo com uma determinada estratégia (como valor de hash, carimbo de data/hora, etc.).
Execução Paralela: Cada instância EVM executa transações atribuídas a ela em seu próprio thread, e múltiplas instâncias podem ser executadas simultaneamente, permitindo o processamento paralelo.
3. Fragmentação em nível de sistema
Fragmentação de dados: divida todo o estado do blockchain em vários fragmentos, cada fragmento contendo uma parte das informações do estado global.
Nós de fragmento: execute vários nós em cada fragmento, e cada nó é responsável por manter e processar transações e status dentro desse fragmento.
Comunicação entre fragmentos: Através do protocolo de comunicação entre fragmentos, a consistência dos dados entre os diferentes fragmentos e a ordem global das transações são garantidas. A comunicação entre fragmentos pode ser alcançada usando mensagens entre fragmentos e mecanismos de bloqueio entre fragmentos.
Processamento paralelo: os nós em cada fragmento podem processar transações de forma independente nesse fragmento, e vários fragmentos também podem ser executados em paralelo, alcançando assim os recursos de processamento paralelo de todo o sistema.
3. Projeto principal
3.1 Mônada: L1 com EVM paralelo integrado
Monad é um projeto de blockchain de camada 1 baseado em EVM que visa melhorar significativamente a escalabilidade do blockchain e a velocidade de transação por meio de seus recursos técnicos exclusivos. Monad processa até 10.000 transações por segundo com tempos de bloqueio de um segundo e finalização instantânea. Esse desempenho eficiente se beneficia do mecanismo exclusivo de consenso Monadbft e da compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum (EVM).
Aplicação de EVM paralelo no Monad:
1. Implementação de execução paralela
Método de execução otimista: a execução das transações subsequentes começa antes que as transações anteriores no bloco sejam concluídas, o que às vezes resulta em resultados de execução incorretos. Para resolver esse problema, o Monads rastreia as entradas usadas na execução da transação e as compara com as saídas de transações anteriores. Se for encontrada uma discrepância, a transação precisará ser executada novamente.
Análise de código estático: Monad usa um analisador de código estático para prever dependências entre transações durante a execução e evitar execução paralela ineficaz. Na melhor das hipóteses, a mônada pode prever muitas dependências antecipadamente; na pior das hipóteses, a mônada volta para um modo de execução simples;
2. Mecanismo de consenso Monadbft
Comunicação eficiente: adota assinaturas BLS emparelhadas para resolver problemas de escalabilidade, permitindo que as assinaturas sejam progressivamente agregadas em uma assinatura que comprove uma mensagem assinada compartilhada associada a uma chave pública.
Esquema de assinatura híbrida: As assinaturas BLS são usadas apenas para tipos de mensagens agregadas (como votação e tempos limite), a integridade e autenticidade da mensagem ainda são fornecidas pelas assinaturas ECDSA.
3. Execução atrasada
Maior tolerância a falhas: Como a execução só precisa acompanhar o consenso, essa abordagem é mais tolerante a mudanças em tempos de computação específicos.
Atraso da raiz Merkle: Para garantir a replicação da máquina de estado, o Monad inclui uma raiz Merkle atrasada por d blocos na proposta do bloco. Isso garante consistência em toda a rede, mesmo se houver nós cometendo erros ou comportamento malicioso.
Atualmente, o EVM paralelo da Monad suporta o processamento de 10.000 transações por segundo, com um tempo de bloqueio de apenas 1 segundo. Ele usa um mecanismo PoS para melhorar a segurança da rede e a eficiência energética. Espera-se que a rede principal seja lançada no terceiro trimestre de 2024.
A conta oficial também acumulou 283.000 seguidores no Twitter e domina uma comunidade apaixonada e ativa. A comunidade Ethereum, em particular, parece muito entusiasmada com o próximo lançamento do Monads, que colocará o Monads em uma boa posição para capturar o entusiasmo e a adoção iniciais.
Em termos de histórico do projeto, Monad Labs concluiu duas rodadas de financiamento, respectivamente em fevereiro de 2023 e abril deste ano. O financiamento de 225 milhões de dólares concluído em 9 de abril deste ano foi liderado pela Paradigm, e outros investidores incluíram a Electric Capital. A rodada inicial de financiamento de US$ 19 milhões concluída em 2023 foi liderada pela Dragonfly Capital, com a participação da Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital, investidores anjos Naval Ravikant, Cobie e Hasu.
A equipe da Monad tem uma sólida experiência, com membros vindos de projetos importantes na área de blockchain, e conta com uma forte equipe técnica e suporte financeiro. Keone Hon, cofundador e CEO da Monad, liderou anteriormente uma divisão de negociação de alta frequência na Jump Trading. Ele se formou no MIT. Outro cofundador, James Hunsaker, também é engenheiro de software sênior na Jump Trading. Ele se formou na Universidade de Iowa. Além disso, Eunice Giarta é cofundadora e COO da Monad e possui vasta experiência anterior em fintech tradicional. Eunice trabalhou na seção de pagamentos e licenciamento de infraestrutura da Shutterstock e liderou equipes de desenvolvimento construindo sistemas de negociação empresarial na Broadway Technology
3.2 Rede SEI: L1 com EVM paralelo integrado, a versão V2 colocará EVM paralelo na agenda
SEI Network é um blockchain de camada 1 focado em infraestrutura de finanças descentralizadas (DeFi), com foco principal no desenvolvimento de carteira de pedidos.
Ao adotar o mecanismo de EVM paralelo, a SEI Network realiza a correspondência de ordens em paralelo, atingindo os objetivos de alta velocidade, taxas baixas e funções dedicadas para suportar diversas aplicações de negociação. Sei tem um tempo médio de bloqueio de 0,46 segundos e possui mais de 80 aplicativos.
Aplicação de EVM paralelo na Rede SEI:
Propagação inteligente de blocos e processamento otimista de blocos: acelera o tempo de processamento de transações, reduz a latência e aumenta o rendimento, fornecendo todos os hashes de transações relevantes.
Mecanismo de correspondência de pedidos locais: Ao contrário dos sistemas automatizados de criação de mercado (AMM) usados atualmente, o SEI usa uma carteira de pedidos em rede para combinar ordens de compra e venda a preços específicos. Todos os aplicativos descentralizados (dApps) baseados no Cosmos podem acessar a carteira de pedidos e a liquidez do SEI.
Leilão de lote frequente (FBA): combina transações em lotes e executa pedidos simultaneamente dentro de cada bloco para evitar ordens em execução e MEV.
A SEI Network emitiu atualmente seu próprio token nativo SEI. Dentro do ecossistema da Rede Sei, as moedas SEI desempenham uma variedade de funções, incluindo:
Taxas de transação: As moedas SEI são usadas para pagar taxas de transação incorridas na rede Sei. Essas taxas servem de incentivo aos validadores e contribuem para a segurança da rede.
Staking: Os usuários podem apostar moedas SEI para ganhar recompensas e aumentar a segurança geral da rede Sei.
Governança: Os detentores de tokens SEI têm a capacidade de participar ativamente na governança da rede Sei. Esta participação inclui votação de propostas e eleição de validadores.
O fornecimento total de tokens da SEI é de 10 bilhões, dos quais 51% são alocados à comunidade Sei. 48% dele é usado como reserva de ecossistema para recompensar stakeholders e contribuidores, validadores e desenvolvedores. Outros 3%, ou 300 milhões de SEI, estão destinados ao primeiro trimestre do lançamento aéreo, com o restante alocado a investidores privados, fundações e à equipe Sei.
Em 30 de maio, o preço do token SEI era de US$ 0,5049, com uma capitalização de mercado de US$ 1.476.952.630, ocupando a 63ª posição no ranking de criptomoedas. O volume de negociação em 24 horas é de US$ 78.970.605 e a participação no mercado é alta.
O TVL atual da Rede SEI é de 18 milhões, com financiamento total de aproximadamente US$ 55 milhões, FDV de US$ 8,2 bilhões, e a conta oficial do Twitter tem 666 mil seguidores.
Jeff Feng, cofundador da SEI Network, formou-se na Universidade da Califórnia, Berkeley. Ele passou três anos como banqueiro de investimentos em tecnologia na Goldman Sachs antes de ingressar no capital de risco na Coatue Management. Outro cofundador, Jayendra, formou-se na UCLA e foi estagiário de engenharia de software no Facebook.
3.3 Eclipse: um compromisso, introduzindo SVM no L2 do ecossistema Ethereum
Eclipse é uma solução otimista de camada 2 de próxima geração baseada em Ethereum, alimentada pela Solana Virtual Machine (SVM). A introdução do SVM no Ethereum combina a liquidação do Ethereum, a execução da Solana Virtual Machine (SVM), a disponibilidade de dados do Celestia e a prova de conhecimento zero do RISC Zero para fornecer um ambiente de execução paralela em grande escala que permite que múltiplas operações sejam executadas simultaneamente, aumentando assim o rendimento e a eficiência da rede ao mesmo tempo que reduz o congestionamento e as taxas de transação. Através desta estrutura, o Eclipse visa melhorar a escalabilidade e a experiência do usuário dos dApps.
Principais recursos do Eclipse
1. Alto rendimento de transações:
O Eclipse utiliza SVM e tecnologia de execução paralela para obter capacidades de processamento de transações extremamente altas, suportando o processamento simultâneo de milhares de transações.
2. Finalidade instantânea:
Através do mecanismo de consenso do pipeline, a conclusão instantânea e a finalidade das transações dentro de cada bloco são alcançadas.
3. Compatibilidade com Ethereum:
O Eclipse é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), permitindo aos desenvolvedores portar facilmente aplicativos Ethereum existentes para o Eclipse.
4. Disponibilidade de dados:
Garanta alto rendimento enquanto mantém a segurança e a verificabilidade dos dados com as soluções de disponibilidade de dados da Celestia.
5. Prova de conhecimento zero:
A tecnologia RISC Zero é usada para obter prova de fraude de conhecimento zero, melhorando a eficiência e a segurança do sistema.
Aplicação de EVM paralelo no Eclipse
O Eclipse implementa EVM paralelo integrando Solana Virtual Machine (SVM), o que melhora significativamente a velocidade e a eficiência do processamento de transações.
1. Execução paralela:
Justificativa técnica: O Eclipse usa o tempo de execução Sealevel do SVM, que permite que transações em estados não sobrepostos sejam executadas em paralelo, em vez de sequencialmente.
Como funciona: Ao descrever explicitamente todos os estados que cada transação irá ler ou escrever durante sua execução, o SVM pode processar transações que não envolvem estados sobrepostos em paralelo, melhorando significativamente o rendimento.
2. Compatibilidade com Ethereum:
Integração Neon EVM: Para compatibilidade com EVM, o Eclipse se integra ao Neon EVM. Isso permite que a mainnet Eclipse suporte bytecode Ethereum e Ethereum JSON-RPC.
Mercado de taxas locais: cada instância Neon EVM tem seu próprio mercado de taxas locais, e os aplicativos podem obter todos os benefícios da cadeia de aplicativos implantando seus próprios contratos sem destruir a experiência do usuário, a segurança ou a liquidez.
3. Projeto de rollup modular:
Camada de infraestrutura: o Eclipse foi projetado para ser a camada de infraestrutura do ecossistema da Camada 3, permitindo alto desempenho e escalabilidade ao oferecer suporte a rollups de Camada 3 específicos de dApp.
Simplificando, a lógica de design do Eclipse é que a execução da transação ocorre no SVM de Solana e a liquidação da transação ainda ocorre no Ethereum.
Em termos de histórico do projeto, a Eclipse completou US$ 15 milhões em financiamento em setembro de 2022, com investidores incluindo Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto, CoinList, etc. Além disso, em 11 de março deste ano, também concluiu um financiamento Série A de US$ 50 milhões, co-liderado por Placeholder e Hack VC, e seu financiamento total atual chega a US$ 65 milhões.
O cofundador e CEO da Eclipse, Neel Somani, tem experiência anterior em Airbnb, Two Sigma, Oasis Labs e outras empresas. Vijay foi o ex-diretor de desenvolvimento de negócios das equipes Uniswap e dYdX.
4. Desafio
1. Competição de dados e conflitos de leitura e gravação:
Em um ambiente de processamento paralelo, diferentes threads lendo e modificando os mesmos dados ao mesmo tempo podem levar a corridas de dados e conflitos de leitura e gravação. Esta situação requer soluções técnicas complexas para garantir a consistência dos dados e a execução das operações sem conflitos.
2. Compatibilidade técnica:
Novos métodos de processamento paralelo precisam ser compatíveis com os padrões existentes da Máquina Virtual Ethereum (EVM) e com o código de contrato inteligente. Essa compatibilidade exige que os desenvolvedores aprendam e usem novas ferramentas e métodos para aproveitar ao máximo o EVM paralelo.
3. Adaptabilidade do ecossistema:
Os usuários e desenvolvedores precisam se adaptar aos novos padrões de interação e características de desempenho trazidos pelo processamento paralelo, o que exige que os participantes de todo o ecossistema tenham compreensão e adaptabilidade suficientes às novas tecnologias.
4. Aumento da complexidade do sistema:
O EVM paralelo requer comunicação de rede eficiente para suportar a sincronização de dados, aumentando a complexidade do projeto do sistema. O gerenciamento e a alocação inteligentes de recursos computacionais também são um desafio importante para garantir a utilização eficiente de recursos durante o processamento paralelo.
5. Segurança:
As vulnerabilidades de segurança podem ser amplificadas em um ambiente de execução paralela porque um único problema de segurança pode afetar a execução simultânea de múltiplas transações. Portanto, são necessários processos de auditoria e teste de segurança mais rigorosos para garantir a segurança do sistema.
5. Perspectivas futuras
1. Melhore a escalabilidade e eficiência do blockchain:
O EVM paralelo melhora significativamente o rendimento e a velocidade de processamento do blockchain, executando transações em vários processadores simultaneamente, rompendo as limitações do processamento sequencial tradicional. Isto melhorará muito a escalabilidade e a eficiência das redes blockchain.
2. Promover a popularização e o desenvolvimento da tecnologia blockchain:
Apesar dos desafios técnicos, o EVM paralelo tem um enorme potencial para melhorar significativamente o desempenho do blockchain e a experiência do usuário. A implementação bem-sucedida e a adoção generalizada impulsionarão a popularidade e o desenvolvimento da tecnologia blockchain.
3.Inovação e otimização tecnológica:
O desenvolvimento de EVM paralelo será acompanhado pela inovação e otimização contínuas da tecnologia, incluindo algoritmos de processamento paralelo mais eficientes, gestão de recursos mais inteligente e ambientes de execução mais seguros. Estas inovações irão melhorar ainda mais o desempenho e a confiabilidade dos EVMs paralelos.
4. Suporta aplicações mais diversas e complexas:
O EVM paralelo pode suportar aplicações descentralizadas (dApps) mais complexas e diversas, especialmente em cenários que exigem transações de alta frequência e baixa latência, como finanças descentralizadas (DeFi), jogos e gerenciamento da cadeia de suprimentos.
referência:
https://www.coinlive.com/news/comprehensive-interpretation-of-parallel-evm-project-overview-and-future-prospects
https://medium.com/@alibertaysolak/what-is-parallel-evm-70451db5f327
