2024 將會是「並行 EVM 之年」。
- 撰文:David,深潮 TechFlow
加密市場的敘事總是遵循著因果循環。
最近幾個月,隨著比特幣生態中的銘文持續爆發,資金外溢和 Fomo 情緒也使得銘文相繼在其他鏈上開花,但結果也帶來了負面效應:
由於銘文數量和種類過多,包括 Arbitrum、 Avalanche 、Cronos、zkSync 和 The Open Network 在内的多個區塊鏈網絡,隨後都經歷了性能不堪重負的情況。
於是因為銘文狂熱,市場又重新開始審視 EVM 的性能問題。
與此同時,與優化 EVM 性能相關的一個新敘事開始出現——並行 EVM(Parallel EVM)。
前 Polygon 聯合創始人 JD 最近曾在社媒上表示,預感 2024 年每一個 L2 都會將自己重新進行品牌包裝,貼上「並行 EVM」的標簽;
而 Paradigm 的 CTO Georgios 也認為,2024 將會是「並行 EVM 之年」,同時表示 Paradigm 内部也在做相關技術的探索和設計。
為何大家如此看好並行 EVM?
除了銘文加劇 EVM 鏈性能負擔這個直接導火索之外,優化 EVM 是加密世界中一個持續的主題——新公鏈、OP 系 L2、ZK 系 L2 等等,都是優化 EVM 而衍生出的敘事和項目,市場對其估值也會更高。
但以上敘事已經相對成熟,相關項目已經沒有太大的炒作空間。於是並行 EVM 這一優化 EVM 性能的新方法很容易在牛市中受到市場關注。
回到概念本身,並行 EVM 究竟是什麽?具體的實現方式是怎樣的?又有哪些相關的項目值得提前關注?
本期内容,我們試圖對以上問題進行回答。
並行,更有效率
那麽,什麽是並行 EVM?
並行 EVM(Ethereum Virtual Machine)是一個旨在改進現有 EVM 性能和效率的概念。
眾所周知,EVM 是以太坊的核心,負責運行智能合約和處理交易。
目前的 EVM 為了保持網絡的一致性和安全性,其設計中有一個非常重要的特徵:
交易是按照順序執行的。
順序執行確保了交易和智能合約能夠以確定性順序執行,從而更容易管理和預測區塊鏈的狀態。這個設計選擇優先考慮了安全性,並減少了與並行執行相關的潛在複雜性和漏洞。
但在面臨高負載的情況下,可能會導致網絡擁堵和延遲。
將 EVM 的原始設計想像成單車道上的車輛一輛接一輛地前進,每輛車輛都必須按照前車的速度行駛,一旦有車輛(交易)發生擁堵,後續其他車輛就會全堵在路上;
而並行 EVM,就像是將這條單行道擴展成多車道高速公路,允許多輛車同時行駛。
從技術角度說,並行 EVM 允許不同的獨立交易或智能合約同時進行,大大提高了 EVM 處理速度和系統吞吐量。
那麽,實現並行 EVM 的方式有哪些?
我們無意做特别深入的技術解讀,在此可以先給出一般性的並行 EVM 處理方法:
- 分區或分片:將交易分區或分組,使得它們可以並行執行。這意味著不同的交易可以同時在不同的處理單元上執行,而不是一個接一個。此外,Solana 的 SVM 就採用了類似的處理邏輯。
- 優化算法:開發新的調度算法和優化技術,以有效管理和執行並行任務,同時保持交易的正確性和順序。
- 安全和一致性保障:實現複雜的同步機制和一致性模型,確保即使在並行處理的情況下,也能保持整個系統的安全和數據一致性。
總之,通過並行處理交易,可以讓 EVM 在同一時間處理更多的交易,顯著提高 TPS,減輕網絡擁堵情況,並且提高擴展性。
目前市場上已經有一些項目開始朝並行 EVM 的設計進行探索,但實現的方式各有特點。接下來我們將對相關的項目進行具體的介紹和盤點。
獨立派:自建 L1,設計成並行 EVM
既然以太坊的 EVM 目前的交易是順序執行的,那麽第一個執行並行 EVM 的思路非常直接:
放下以太坊,另起爐灶自己做一個獨立的 Layer1 來運行並行 EVM。
代表項目:Monad 和 Sei。
Monad:自帶並行 EVM 的 L1
Monad 是一個致力於解決傳統 EVM 可擴展性問題的區塊鏈項目。它採用並行執行策略,與以太坊相兼容,旨在通過提高交易處理速度和系統效率來優化區塊鏈性能。
通過實現並行執行,Monad 目標是大幅提升交易吞吐量,解決現有 EVM 鏈在高負載下的擁堵問題,其最終目標是達到物理帶寬限制的 400,000 TPS。
值得一提的是,如果你直接在推特上以「Parallel EVM」為關鍵詞進行搜索,在熱門分類中第一個出來的項目就是 Monad,這也反映出項目在貼合並行 EVM 敘事上的營銷動作。
那麽 Monad 具體是如何實行並行處理交易的?
Monad 的並行執行策略核心在於它能夠識别和並行執行沒有共同依賴的交易。雖然 Monad 和以太坊的區塊都是線性有序的交易集合,但 Monad 通過優化執行策略允許事務在不影響最終結果的情況下並行進行。這種並行執行策略包含以下幾個關鍵技術:
- Optimistic Execution(樂觀執行): 在前一個交易完成前開始執行後續交易。這種方法可能導致交易依賴錯誤,但通過跟蹤輸入輸出比對,一旦發現數據不一致,系統將重新執行交易以確保正確的執行結果。
- Scheduling and Dependencies(調度和依賴): 為了減少不必要的重複執行,Monad 通過靜態代碼分析器預測事務間的依賴關系,智能地調度事務執行,以優化並行執行的效率。
- State Merging(狀態合並): 儘管交易並行執行,每個交易更新的狀態最終需要按順序合併,以保證整個區塊的狀態一致性。
在融資方面,Monad 同樣表現亮眼。今年 2 月其官推也公布了由 Dragonfly 領投的 1900 萬美金的種子輪融資,同時個人投資者也包括 Cobie 和 Hasu 等圈内知名人物。
同時,項目的創始人為 Jump Trading 的前研究負責人 Keone Hon。由於該項目目前尚未發幣,考慮到 Jump Trading 在交易和做市上的經驗,其代幣表現或許值得期待。
(相關閱讀:對話 Monad Labs CEO:從傳統到未來,原 Jump Trading 團隊探索公鏈在鏈上金融的角色)
今年 9 月,Monad Labs 曾發布過項目的技術文檔,其中透露項目的原生代幣叫做 MON。但隨後該文檔中關於 MON 的介紹被删除,推測代幣可能會有別的命名。
大手筆融資、做市商背景、新公鏈和並行 EVM…..這幾個要素加起來,注定了 Monad 必然受到廣泛關注和期待。
但其並行 EVM 表現究竟如何,仍需要測試網數據和主網運行後才能得以檢驗。
SEI:V2 版本將並行 EVM 提上日程
Sei 是一個開源的 Layer 1 區塊鏈,專門為交易優化而設計,致力於為各類交易應用提供先進的基礎設施,包括 DeFi、NFT 市場和遊戲 DEX 等。
眾所周知,Sei 算不上一個新項目。其主網於今年 8 月已經準備就緒,並且在之前的 V1 版本中已經實現了專門針對交易優化的功能,如包括防止搶跑交易的機制和支持訂單批處理的功能,旨在提升交易的安全性和效率。
(相關閱讀:Sei Network:突破 DEX 擴展性的 Layer 1 區塊鏈)
而在最新的 V2 版本(預計 2024 上半年實現)設計中,Sei 將並行 EVM 提上了日程。
- 樂觀並行化:Sei 同樣採用樂觀並行化策略,允許鏈並行執行所有交易。當交易觸及相同狀態時,系統會跟蹤每個交易接觸的存儲部分,相互衝突的交易會被重新按順序執行,直到解決所有衝突。
- Geth 兼容性:作為核心 Sei 二進制文件的一部分,Sei 節點將自動導入 Geth,即以太坊虛擬機的 Go 實現,以處理以太坊交易,並通過 Sei 為 EVM 創建的特殊接口進行任何結果更新。
- SeiDB 存儲優化:Sei 重新設計存儲接口,使用更高效的數據結構和數據庫,優化讀寫性能,同時減少狀態膨脹。
這些技術共同構成了 Sei v2 的核心,使其不僅成為完全並行化的 EVM,還具備高度的性能和兼容性;同時,Sei 通過允許 Cosmwasm 智能合約與 EVM 智能合約的無縫交互,提供了一個多元化的執行環境,進一步擴大了其適用範圍和吸引力。
從文檔給出的測試數據來看,Sei 在並行處理交易的情況下,測試 TPS 峰值達到了 28,300 左右。僅從理論測試數值來看,並行 EVM 的效率顯著強於當前的各類 L1,我們也期待實際落地時不要打過多的折扣。
(相關閱讀:Sei v2 技術設計詳解)
在代幣方面,SEI 在最近一個月内漲幅達到 80%,考慮到項目較高的市值,這樣的漲幅已經非常亮眼。隨著並行 EVM 敘事的延續,代幣或許還會迎來拉升,但更多的算是 Beta 收益。
折中派:成為 L2,將其他鏈的能力與 EVM 結合
與以上 L1 自成一派的思路不同,還有一些 L2 項目在並行 EVM 上有另外的解法:
借用其他鏈或虛擬機的性能,輔助以太坊交易的執行。
代表項目:Neon,Eclipse,Lumio。
Neon:將 EVM 引入 Solana 生態的 L2
Neon EVM 是建立在 Solana 區塊鏈上的首個並行化 Ethereum 虛擬機,旨在通過並行交易處理提高區塊鏈效率和可擴展性。
該項目最大的特點在於跨生態運作:允許開發者利用 Solana 的並行執行架構來擴展 Ethereum dApps,並通過並行執行優化網絡效率,提高交易速度,降低成本,同時保持與 EVM 環境的兼容性。
在具體實現上,Neon 將以太坊交易轉換為 Solana 交易,然後將它們提交給 Solana 驗證器,該驗證器在 Solana 上執行並更新 Neon 程序的狀態,具體過程可以簡單理解為:
- 用戶簽署交易,被發送到代理。代理是 Solana 上的一個帳戶,運行 EVM 模擬器,並負責執行 Neon-txn。
- 代理將向 Solana 請求區塊鏈狀態,並在 Solana 狀態上測試啟動 Neon-Txn。
- 代理根據收到的數據,按照 Solana 規則形成新的 txn(交易),並將其與打包的數據一起發送給 Solana 進行數據處理。
- 最後,根據 eth 規則,交易被發送回 Neon 進行簽名檢查,一旦驗證通過,就在 Solana 上並行執行。
在代幣表現上,NEON 最近一個月已有 3 倍漲幅,但總市值顯著低於 SEI。考慮到 Solana 生態復甦和相關的代幣熱潮,NEON 作為 Solana 生態中唯一的並行 EVM,後續市場表現仍然值得關注。
Eclipse:將 SVM 引入以太坊生態的 L2
面對 EVM 的順序執行導致的性能不足問題,Neon 的思路是將 EVM 引入Solana;但反過來將 SVM 引入以太坊也是一種殊途同歸的選擇。
Eclipse Mainnet 就是這樣一個通用的 L2 解決方案,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。
項目目標是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。
具體執行上,Eclipse 通過 Solana 虛擬機(SVM)和其 Sealevel 運行時實現並行 EVM。
SVM 允許不同交易並行執行,特别是當這些交易不影響重疊狀態時。通過這種方式,SVM 可以直接隨著硬件核心數量的增加而擴展性能,從而實現優化的並行執行。這種設計使 Eclipse 能夠大幅提高處理速度和網絡吞吐量,同時減少擁堵和交易成本。
(相關閱讀:播客筆記|對話 Eclipse 聯創:Solana SVM 如何成為以太坊的L2 ?)
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 年完成 1500 萬美金融資, 投資方有 Polychain、Polygon Ventures、Tribe Capital、 Infinity Ventures Crypto、CoinList 等。
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。
12 月 13 日,Eclipse 的測試網已經上線,在該測試網上部署合約的前 1000 名開發者將獲得紀念性 NFT 獎勵。同時由於項目仍未發布代幣,考慮到其高額的融資背景,積極交互並密切關注項目的社媒更新,以博取空投機會會是不錯的選擇。
Lumio:引入 Move 和 Aptos 來處理交易的 L2
近期發布的 Lumio 也是一個 L2,在產品設計上也與並行 EVM 有一定的結合。
Lumio 致力於將 Aptos 作為以太坊 L2 來使用,是一個基於 OP Rollup 的 L2。在產品特點上,利用 Aptos 處理交易,以太坊結算交易。
相較於其他 L2 而言,Lumio 的官方材料中給出了性能上的比較:
- gas 成本比現有 L2 低 3-4 個數量級($0.1 vs $0.0006);
- TPS 比現有 L2 高出 1-2 個數量級(1K vs 30K);
- 適合企業級應用的高性能和安全執行層, Web2 傳統應用過渡到 Web3 的良好選擇;
- Move 和 EVM 跨虛擬機調用。
融資背景上,2021 年該項目背後的組織 Pontem 得到了由 Mechanism Capital 和 Kenetic Capital 領投的 450 萬美金融資,並且也吸引了 Animoca 和 Bixin 等機構的參與。新的 Lumio L2,據說在近期會有新的融資情況公布。
此外,Pontem 專注於構建 Move 和 EVM 兼容產品,在 Facebook 内部的 Libra 時期,就一直在使用 Move 進行應用開發,也是 Aptos 生態最早的項目方。
隨著其他公鏈的復甦,Aptos 如果能受到資金外溢的影響,那麽與並行 EVM 敘事相關的 Lumio 可能也會受到關注。同時,Pontem 和 Lumio 目前並沒有代幣;隨著 Lumio 測試網上線,積極交互可能會有空投機會。
Polygon Miden:老 L2,新虛擬機
Polygon Miden 是一個正在開發中的零知識(zk)Rollup,它運行在 Miden VM 上。這個虛擬機設計著重於零知識友好性,優先考慮這些方面而非直接的 EVM 兼容性。作為一個 zk Rollup,它旨在為 Polygon 網絡增強交易隐私和可擴展性。
從 Polygon Miden 的 Github 頁面來看,其提到了並行交易執行,即能夠並行處理因果獨立的交易。
這是怎麽實現的?
具體地說,Miden 通過改變傳統區塊鏈的透明性要求來實現可驗證性,利用零知識證明允許用戶在本地執行智能合約並創建證明,然後網絡可以快速驗證這些證明。
這種方法減少了運算負擔,並使得交易天然地可以並行化,提高了整體的處理效率和速度。
同時,項目推特顯示 Miden 仍在開發階段,相關信息透露得較少。不過從 Polygon 這條 L2 的整體設計來看,其擁有側鏈、zk-STARK 和 SDK 等多種技術解決方案,並行 EVM 並不是其最重要的發力方向。
考慮到 Polygon 作為成功 L2 已經被價值發現,Miden 的設計筆者認為只能屬於在技術上與並行 EVM 的敘事沾邊,但 Polygon 目前本身沒有主動去蹭這個敘事熱度,加之 Matic 代幣已經無法獲取 Alpha 收益,因此在代幣表現上, Matic 可能並沒有與並行 EVM 敘事完全關聯。
最後,我們也可以用一張表來比較所有涉及到並行 EVM 敘事的項目們,以此為各位讀者提供參考。
正如文章開篇所說,敘事永遠處於輪轉之中。
並行 EVM 的敘事有抬頭跡象,但是否能夠持續火熱,一方面要看不同 L1 和 L2 們在技術上實打實的突破;另一方面則還需要密切關注項目方的動向,伴隨明年 1 季度到來的坎昆升級優化以太坊的動作,並行 EVM 這種優化其性能的敘事,或許還會迎來一次高潮。