Віртуальна машина Ethereum EVM та її паралельний розвиток

Віртуальна машина Ethereum та Solidity

Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженерів. Хоча розробники можуть використовувати такі високорівневі мови, як Solidity, для написання логіки контракту, EVM не може безпосередньо виконувати цей код. Його потрібно зкомпілювати в низькорівневий байт-код, зрозумілий віртуальній машині. Існуючі інструменти можуть автоматично виконувати цей процес перетворення, полегшуючи навантаження на розробників.

Хоча компіляція може спричинити деякі витрати, інженери, які знайомі з основними операційними кодами, можуть безпосередньо використовувати асемблерний код у Solidity для досягнення максимальної ефективності та зменшення витрат на газ. Наприклад, певний відомий протокол торгівлі NFT широко використовує вбудований асемблер для мінімізації витрат на газ для користувачів.

Різниця у продуктивності EVM

EVM як "виконавчий шар" є місцем, де остаточно виконуються опкодів смарт-контрактів. Бінарний код, визначений EVM, став галузевим стандартом, що підтримує розробників у розгортанні контрактів через кілька мереж.

Хоча вони дотримуються одного стандарту байт-коду, різні реалізації EVM можуть суттєво відрізнятися за продуктивністю. Наприклад, Go-клієнт Ethereum та C++-клієнт використовують різні підходи до реалізації, що залишає простір для оптимізації та кастомізації.

Технологія паралельної EVM

В історії інновації в блокчейні переважно зосереджувалися на алгоритмах консенсусу, деякі відомі проекти також стали відомими завдяки своїм механізмам консенсусу. Але високопродуктивний блокчейн насправді потребує подвійної інновації на рівнях консенсусу та виконання. Лише оптимізовані EVM-ланцюги часто потребують більш потужного обладнання для підтримки підвищення продуктивності.

Більшість блокчейн-систем все ще використовують послідовне виконання транзакцій, подібно до однокристальних процесорів. Перехід до паралельної обробки може значно підвищити пропускну здатність, але також приносить нові інженерні виклики, такі як обробка конфліктів запису для одночасних транзакцій до одного і того ж контракту.

Інновації паралельної EVM

Як приклад певного паралельного EVM проекту, його основні інновації включають:

• Оптимістичний паралельний виконуючий алгоритм, що дозволяє одночасну обробку кількох транзакцій
• Механізм затримки виконання, відтермінування виконання транзакцій до незалежного каналу
• Оптимізована база даних станів, що підвищує швидкість доступу до стану
• Високопродуктивний механізм консенсусу, підтримує масштабовані розподілені операції

Технічні виклики

Паралельне виконання вводить потенційні проблеми з конфліктами стану, що потребує ретельного виявлення конфліктів та механізмів їх вирішення. Командам зазвичай також потрібно перепроектувати базу даних стану та розробити сумісний алгоритм консенсусу.

Основні виклики включають ризик поглинання технології такими проектами, як Ethereum, а також проблему концентрації вузлів. Швидкий розвиток екосистеми та зниження вимог до апаратного забезпечення стануть ключовими для подолання цих викликів.

Паралельна структура EVM

Наразі проекти паралельної EVM здебільшого включають дві категорії: мережі Layer 1 та рішення Layer 2:

1. Підтримка паралельного виконання через оновлення EVM-сумісного Layer 1
2. З самого початку використовувати паралельне виконання EVM-сумісного Layer 1
3. Використання технології паралельного виконання без EVM в EVM-сумісному Layer 2 ланцюзі

Основні паралельні проекти EVM

Відомий проект має на меті оптимізувати EVM за допомогою паралельного виконання та конвеєрної архітектури, цільовий TPS становить 10000. Проект вже завершив великі фінансування, а засновницька команда складається з відомих маркет-мейкерів.

Інший проект спочатку зосереджувався на торгових застосунках, тепер оновлений до високопродуктивної паралельної Віртуальної машини Ethereum, що підтримує одноразову міграцію застосунків.

Ще є проекти, які покращують продуктивність виконавчого шару за допомогою архітектури EVM++ з двома віртуальними машинами, основна команда походить з одного відомого блокчейн-проекту.

Один з проєктів екосистеми Cosmos також оголосив про плани впровадження паралельної технології EVM.

Крім того, є рішення, сумісні з EVM на базі Solana, а також проекти Layer 2, які інтегрують Solana VM в Ethereum.

Висновок

Паралельні інновації виконувальних рівнів, такі як EVM, пропонують нові рішення для підвищення продуктивності та масштабованості блокчейну. Розвиток цих технологій сприятиме подальшому прогресу екосистеми блокчейну, підтримуючи більш широкий спектр застосувань.