根據以太坊開發者的官方公告,Pectra 升級預計將於 2025 年第一季度部署。此實施旨在增強以太坊虛擬機(EVM)的性能,旨在減少 DeFi 和其他領域的擁塞和規模效用。此次升級有望通過提供可擴展且高效的平臺層來簡化以太坊網絡運營並擴展其應用程序,特別是在商業環境中。

此次升級也為以太坊採用新的擴容解決方案奠定了基礎,以幫助解決“比特幣三難困境”,這就是並行EVM。

為了理解並行EVM,我們首先需要區分這些概念。 

那什麼是虛擬機器呢?

虛擬機器(VM)是一種軟體程序,它創建一個完全由實體電腦內部的軟體模擬的新電腦系統,從而擴展電腦平台的功能。虛擬機器允許使用者在其電腦上執行通常無法執行的操作。

例如,VM 允許您在當今的電腦或智慧型手機上玩 90 年代的經典視訊遊戲。預設情況下,這是不可能的,因為運行遊戲的特定硬體要求不存在於您當前的設備上,因為它們是為那個時代的設備構建的。虛擬機器模擬運行遊戲所需的所有要求,使您可以在現代設備上玩遊戲。

再例如,你正在使用Macbook來工作,但不幸的是有些軟體只支援Windows而不支援MacO,所以你決定在Macbook上執行Windows模擬器程式。 Windows模擬環境是虛擬機器。

虛擬機器和區塊鏈

這個概念也適用於區塊鏈。區塊鏈是分散式網絡,可以促進不同各方之間的價值轉移和通信,而不需要中心化中介機構來批准或拒絕任何交易。相反,交易由分散的電腦網路進行驗證,這些電腦相互通信以記錄有效的新交易。區塊鏈虛擬機是節點營運商用來通訊和驗證交易的軟體或執行環境。

最受歡迎的區塊鏈虛擬機之一是以太坊虛擬機

這是智能合約相互互動以及處理和執行交易的環境。它就像一個伺服器,允許全球所有以太坊節點即時玩多人以太坊。

以太坊上的交易處理流程

目前,由於 EVM 的設計,以太坊上的交易會依照順序執行模型進行處理,即一次處理一筆交易。

以太坊上的一筆交易會經過以下步驟:

  1. 用戶從錢包發送簽名交易。

  2. 待處理的交易落入公共記憶體池,類似區塊鏈的等候室。

  3. 然後,區塊提議者(驗證者的一種)選擇該交易以及其他幾個交易,並「建議」將它們添加到下一個區塊中。

  4. 其他驗證器監視並「驗證」交易的內容,一旦獲得批准,交易就會被添加到區塊並添加到網路中。我們的交易已確認!

  5. EVM 將區塊中的交易一筆一筆地執行,然後交易完成,接收者收到他們的資金。

按順序新增交易可確保每個新交易都是有效的並且與所有先前的交易相容。

然而,當網路活動增加並且更多交易競相包含在下一個區塊中時,順序處理會產生瓶頸。這會導致用戶等待時間更長、gas 費用更高以及用戶體驗較差。並行處理就是為了解決這些問題而誕生的。

什麼是並行執行?

區塊鏈交易的平行執行顯著提高了區塊鏈吞吐量和執行速度。這些高性能區塊鏈的目標是在毫秒內處理交易。但這怎麼可能呢?

簡單地解釋一下,假設您有一些工作要做,例如為聚會做飯。你叫上朋友,分工:甲去市場,乙整理工具,丙切菜,丁煮飯。不再依賴一個人,而是將所有工作分配給四個人,減少時間並提高效率。 

以太坊網路就像為聚會做飯,許多人正在處理構成區塊鏈的不同交易。每筆交易都有特定的功能或目的,例如匯款或創建代幣。網路將每筆交易分配給一個“工人”,他可以在以太坊虛擬機(EVM)上執行該交易,這就像在區塊鏈上運行的電腦程式。然後,這些「工人」將他們的結果發送回網絡,在那裡它們被組合成最終的區塊。

然而,有時交易量太大,一個人無法單獨處理。這會減慢網路速度並使人們更難使用。這就是建立並行 EVM 的原因:允許多人同時處理不同的交易。這樣,網路可以在更短的時間內處理更多的交易,從而減少擁塞和交易費用。

區塊鏈中的平行處理是由 Solana 首創的。 Solana 的 Sealevel 引擎允許多個智慧合約同時運行,這要歸功於 Solana 虛擬機器 (SVM) 設計中的一個獨特功能,該功能要求智慧合約聲明它們需要存取網路的哪一部分或狀態來進行交易。這種設計使 Solana 能夠每秒交付超過 2,000 筆交易 (TPS),區塊確認時間為 400 毫秒。

平行 EVM 解碼

問題在於 Solana 虛擬機與以太坊虛擬機不相容,這意味著任何從以太坊遷移 dApp 的人都需要從頭開始並使用不同的程式語言進行建置。

如果有一種方法可以將平行處理的效能引入 EVM 相容的區塊鏈呢?並行EVM誕生了。

平行 EVM 是區塊鏈的執行環境,它結合了 Solana 和以太坊設計的優點——與以太坊虛擬機器相容的平行事務處理。

不存在單一主導的平行 EVM。相反,多個團隊致力於建立自己的實現,其同一目標是將 Solana 的速度和效率引入以太坊生態系統。

並行 EVM 的挑戰

並行 EVM 不容易部署或維護。它需要獨特的設計和測試以確保一切都能很好地協同工作。它也存在一些需要考慮的挑戰和缺點,例如:

  • 並行 EVM 會增加相互依賴的事務之間發生衝突的風險。

  • 並行 EVM 可以向運行它的網路節點請求更多資源。

  • 平行 EVM 可能會影響某些依賴順序執行的功能或應用程式。

  • 平行 EVM 仍然是以太坊生態系統中多個專案正在開發的實驗性功能。它可能尚未為每個人準備好或穩定。

然而,如果它被廣泛採用和改進,它可以使以太坊對每個人來說更快、更有效率。

一些並行EVM計畫將在不久的將來爆發

Neon 是第一個並行 EVM,於 2022 年底推出。 Neon 平均大約需要 0.4 秒處理新區塊。目前,Neon 規模仍然很小,TVL(鎖定總價值)只有 120 萬美元,應用程式有 6 個。

六網

Sei Network 是一個使用樂觀並行性的並行第 1 層 EVM 區塊鏈,這意味著交易會基於樂觀假設進行快速處理,如果發現錯誤,可以在以後提出爭議。 Sei 專為交易和金融應用程式而構建,平均出塊時間為 0.46 秒,目前支援 80 多個應用程式。

單子

與Sei 類似,Monad 使用樂觀並行性來提供更高的效能和速度,但也引入了「超標量管線」——電腦系統中使用的一種設計,用於將工作分解為更小的任務並同時執行。 Monad 聲稱能夠達到 10,000 TPS,區塊確認時間為 1 秒,區塊完成時間為 1 秒,但該網路目前處於測試網階段,因此效能數據尚未廣泛發布。

得出結論

平行 EVM 代表了以太坊和 Solana 區塊鏈的學習成果的結合,旨在提供熟悉的傳統 EVM 體驗以及 Solana 等平行區塊鏈的處理能力。這是一種由 Sei、Monad 和 Neon 等團隊首創的區塊鏈擴展新方法。與傳統的 Layer-2 解決方案、總和和側鏈相比,它提供了以太坊擴展的替代方法。