Parallele EVM und dezentralisierte Sequenzer

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Video der letzten Episode ist bereit: Erhalten Sie einen schnellen Überblick über das Entwicklungsparadigma von BTC L2

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Der Wettbewerb im Alt L1-Bereich nimmt Fahrt auf, wobei Near eine DA-Lösung einführt und das TVL von Sui stetig steigt. Während Ethereum sich Zeit lässt mit Mainnet-Upgrades, bringt L2 zwei wichtige Wettbewerbspunkte ins Spiel: parallele EVM und dezentrale Sequenzer.

In der Gegenwart und Zukunft ist eine fundamentale Tatsache, dass die Position von Ethereum schwer zu erschüttern ist. Das Konzept der Modularität wird verallgemeinert werden, und wenn Vitaliks Versuche, Celestia zu unterdrücken, erfolglos sind, wird der Markt selektiv wählen. Die Kombination und Modularisierung werden nicht auf dasselbe System beschränkt sein, da Marktpreise Projektteams dazu treiben werden, verschiedene Komponenten frei zusammenzustellen. Dies umfasst Kombinationen verschiedener öffentlicher Ketten, Layer-2-Lösungen und Bitcoin, wie dies in der Beliebtheit von BTC Layer 2 deutlich wird.

Wenn Near Datenverfügbarkeit (DA) bereitstellen kann, könnten leistungsstarke öffentliche Ketten wie Aptos, Solana und Sui zu L2 übergehen und letztendlich mit Ethereum kompatibel werden und sich in diese integrieren.

Parallel EVM kann als die Parallelisierung von EVM-kompatiblen Chains/L2 verstanden werden. Die Lösung beginnt damit, die Blockchain-Geschwindigkeit anzugehen, wobei theoretisch zwei Möglichkeiten bestehen, das Problem langsamer Blockchain-Operationen zu überwinden:

• Investieren Sie in Hardware und optimieren Sie kontinuierlich. Zum Beispiel verfügt Solana über einzigartige und hochwertige Hardware-Konfigurationen, mit effizientem Datenzentrum-Management und Konfiguration, die es Solana ermöglichen, ultraschnelle Internetgeschwindigkeiten und eine erhöhte Durchsatzrate zu genießen.
• Nutzen Sie Mehrkern-Parallelismus und Multithreading-Konkurrenz. Nachdem die Hardware verbessert wurde, können mehrere Kerne tatsächlich Multitasking erreichen. Darüber hinaus kann das kontinuierliche Aufteilen von Aufgaben in feinere Komponenten die Effizienz steigern - eine gängige Praxis von Computern.

Unter der Annahme, dass die Hardwareauslastung ihren Höchststand erreicht hat, kann das parallele EVM auf drei Ebenen klassifiziert und verstanden werden:

1. Parallelismus ist eine gängige Praxis im Computerbereich und kann von jeder öffentlichen Chain oder L2 eingesetzt werden. Beispiele sind Alt L1s wie Aptos, Sui und Solana, oder Sei, die behaupten, der erste EVM-kompatible L1 zu sein, sowie Ethereum L2-Projekte wie Scroll (Roadmap 2024), Lumio, Eclipse und andere EVM-kompatible Lösungen auf heterogenen Chains wie Neon EVM (gehörend zum Solana-Ökosystem und der Behauptung, der erste EVM-kompatible zu sein).
2. Parallel EVM, eng definiert, bezieht sich auf L1/L2, die mit EVM kompatibel sein können. Theoretisch kann Ethereum selbst eine Parallelisierungstransformation durchlaufen, was die passendste Definition von parallel EVM ist, aber aufgrund ihres umfangreichen Handlungsspektrums nahezu unmöglich ist.
3. Parallele EVM, im weiteren Sinne definiert, kann auf jede parallele Rechenkette erweitert werden, unabhängig davon, ob sie von Natur aus EVM-kompatibel ist. Solange sie eine Verbindung zu EVM herstellen und damit verknüpft werden kann, kann sie eingeschlossen werden. Zum Beispiel kann Aptos als „Beschleuniger“ für Ethereum betrachtet werden.

Die Untersuchung nicht EVM-kompatibler Alt L1s ist von besonderer Bedeutung, da sie in das EVM-Ökosystem integriert werden können. Darüber hinaus ist die wegweisende Block-STM-Lösung von Aptos zu einem de facto-Template und einer Inspirationsquelle für zahlreiche aufstrebende parallele EVM-Lösungen geworden, wie in den folgenden Abschnitten näher erläutert.

Vorwort: Eine laienhafte Einführung in Threads, Prozesse, Parallelität und Nebenläufigkeit sowie die EVM

Ich habe das Konzept des parallelen EVM nach einem aufschlüsselnden Ansatz kategorisiert, aber die Erklärung des Parallelitätskonzepts ist noch unvollständig. Wenn wir direkt mit der Erklärung der Implementationslogik des Projekts fortfahren, könnte es für die Leser verwirrend sein.

Ähnlich wie Erklärungen wie "Ein Prozess ist die kleinste Einheit der Ressourcenallokation, und ein Thread ist die kleinste Einheit der CPU-Planung" sind professionell, aber für die meisten Menschen nicht sehr benutzerfreundlich. Ich möchte den Kauf von Wassermelonen als Beispiel verwenden, um diesen Prozess zu veranschaulichen.

Zunächst einmal wollen wir die Bühne bereiten. Die unterste Ebene unseres Computers ist die physische Hardware, auf der das Betriebssystem und verschiedene Anwendungen übereinander geschichtet sind. Wenn ein Computer Aufgaben verarbeitet, allokiert er Software- und Hardware-Ressourcen basierend auf Priorität. Lassen Sie uns Bob, der Wassermelonen kauft, verwenden, um diesen Prozess zu erklären:

Beziehung zwischen Threads, Prozessen, Parallelismus und Nebenläufigkeit

1. Bob fährt mit dem Fahrrad, um eine Wassermelone zu kaufen, was eine einzige Aktion und die kleinste Einheit - ein Thread - darstellt. Die Wassermelone repräsentiert zu diesem Zeitpunkt die verfügbaren physischen Hardware-Ressourcen, und es gibt keine weiteren.
2. Wenn zwei Bobs eine Wassermelone kaufen wollen, handelt es sich um eine zusammengesetzte Aktion. Obwohl es zwei Bobs gibt, die Wassermelone essen wollen, ist es wichtig zu beachten, dass es immer noch nur eine Wassermelone gibt. Beide Bob beschließen, gemeinsam die Wassermelone zu kaufen, was zu einem Prozess wird. Jeder Bob, der Wassermelone isst, bleibt ein roter Faden. Daher umfasst ein Prozess zwei Threads.

Wenn es nur eine Wassermelone, aber mehrere Personen gibt, die sie essen, handelt es sich um Parallelität. Der entscheidende Punkt hierbei ist, dass alle die Wassermelone zusammen essen, um sicherzustellen, dass jede Person zumindest einen Bissen nehmen kann. Unabhängig davon, wie die Personen sitzen oder in welcher Reihenfolge sie essen, beeinflusst dies nicht das letztendliche Ergebnis des Teilens einer Wassermelone.

Sie haben vielleicht ein Problem bemerkt – warum müssen so viele Leute gemeinsam eine Wassermelone essen? Der Boss, der den Wassermelonenstand betreibt, ist im Grunde ein Obstladenbesitzer, und Sie können auch Bananen essen. Genau! Das ist der Grund für die Angebotsseite der Reform. Der Boss kündigt nun an, dass auch Bananen erhältlich sind. In diesem Fall haben sich die physischen Ressourcen (Obst) erhöht, und zwei Bob können jeweils verschiedene Früchte essen. Das ist Parallelismus – zwei Reihen nebeneinander, jeder genießt seine bevorzugte Frucht.

(Haftungsausschluss: Die obige Erklärung ist vereinfacht und nicht professionell. Im Streitfall verlassen Sie sich auf das Verständnis des Programmierers.)

Als nächstes werden wir diese Konzepte mit EVM kombinieren und die wahre Bedeutung von parallelem EVM enthüllen.

Obwohl EVM häufig erwähnt wird, ist seine wahre Bedeutung oft unklar, insbesondere da die virtuelle Maschine (VM) den Eindruck vermittelt, sich vom Realen ins Virtuelle zu bewegen. In Wirklichkeit ist eine virtuelle Maschine einfach ausgedrückt ein spezialisiertes Betriebssystem. Programmierer müssen nicht für physische Entitäten entwickeln; sie müssen sich nur auf der Softwareebene anpassen.

Die Rolle der EVM wird vereinfacht, es geht im Wesentlichen um Transaktionen. Benutzer geben Anweisungen ab, und die EVM führt sie basierend auf Benutzeranforderungen wie Überweisungen, Swaps, Staking oder anderen Interaktionen mit Smart Contracts nacheinander aus. Der Schlüssel hierbei sind die Anweisungen und die sequenzielle Ausführung. Die EVM kann Benutzerbedürfnisse verstehen, aber die Ausführung muss in einer Warteschlange erfolgen; die Reihenfolge kann nicht nach Belieben geändert werden.

Daher ändert die parallele EVM grundlegend die Ausführungsreihenfolge, sodass mehrere Smart Contracts (Anweisungen) gleichzeitig fortgesetzt werden können. Es ist ähnlich wie wenn der Ladenbesitzer Arbeiter einstellt - er verkauft Wassermelonen und die Mitarbeiter verkaufen Bananen, aber letztendlich nimmt der Chef die Einnahmen ein.

Erläuterung von EVM

Eines der typischsten Beispiele sind die BTC-Layer-2-Lösungen, die in meinem vorherigen Artikel erwähnt wurden. Aktuelle BTC-Layer-2-Lösungen zielen im Wesentlichen darauf ab, Bitcoin in das EVM-Ökosystem zu integrieren. Im Wesentlichen dienen sie als virtuelle Maschine auf Bitcoin, und Entwickler können gegen sie entwickeln, ohne die eigene Architektur und die Einschränkungen der Programmiersprache von Bitcoin zu berücksichtigen, indem sie den vertrauten EVM-Entwicklungsprozess verwenden, um die Arbeit zu erledigen.

Ebenso ist die EVM vergleichbar. Im Extremfall können Sie auch als Frontend-Entwickler entwickeln, ohne die Hardware, Betriebssystemprinzipien oder Ethereum-Prinzipien zu verstehen. Sie müssen nur die Dokumentation für EVM-Entwicklungstools und -Schnittstellen verstehen. Sie können beispielsweise die Frontend-Schnittstelle für ein DEX erstellen – nur eine theoretische Erklärung, da es in der Praxis ziemlich komplex ist.

Kurz gesagt ist eine virtuelle Maschine eine Werkstatt, die ohne Berücksichtigung von Hardware und Prinzipien arbeitet. Wenn Bob zum Beispiel Wassermelonen Saft machen möchte, ist die virtuelle Maschine der Entsafter. Die Herstellung eines Glases Wassermelonensaft erfordert nur drei Schritte: Deckel öffnen, Wassermelone platzieren und entsaften – fertig.

Auf ähnliche Weise ist EVM der Entsafter von Ethereum. EVM-kompatibel zu sein, ist wie der Kauf eines rabattierten Entsafters für L1/L2. Trotz einiger Mängel funktioniert es. Paralleles EVM ist wie mehrere Entsafter, die zusammenarbeiten.

Es liegt nicht daran, dass manuelle Arbeit unwirksam ist; es ist einfach so, dass der Entsafter ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

Schließlich taucht das Konzept des parallelen EVM wieder auf. Im Grunde genommen kann Ethereum aufgrund von Geschwindigkeitsbeschränkungen nur Transaktionen nacheinander verarbeiten, was zu einer Hauptnetz-TPS von ca. 10 führt. Selbst relativ zentralisierte EVM-kompatible Chains wie BNB Chain können nur auf ca. 200 erhöhen. In Ermangelung revolutionärer Durchbrüche in der physischen Hardware und der Unfähigkeit von Ethereum, sich in einen parallelen Mechanismus zu verwandeln, wird die Spur des parallelen EVM langfristig heiß bleiben. Schließlich beschwert sich niemand über die Geschwindigkeit.

Aktueller Status: Optimistische Verifizierung wird zum Konsens, das Move-Ökosystem könnte eine Lösung werden

Die Konzepte von Parallelität und VM existieren schon lange, aber ihre Einführung in die Blockchain, insbesondere das Konzept des parallelen EVM, lässt sich bis ins Jahr 2022 zurückverfolgen. Aptos veröffentlichte das Papier „Block-STM: Skalierung der Blockchain-Ausführung durch Umwandlung des Ordnungsfluchs in einen Leistungssegen“ als Ausgangspunkt. Später versuchte die Polygon PoS-Kette, diese Funktionalität bis zum Ende des Jahres zu integrieren. Nicht nur das, viele Lösungen und Ideen, die Aptos in diesem Papier vorgeschlagen hat, sind branchenübliche Entscheidungen geworden und verdienen eine Einführung.

Parallele EVM-bezogene Projekte und Klassifikationen

Block-STM: Das initiale parallele EVM-Projekt

Man kann sagen, dass Aptos der Marktführer der Parallelisierung in der Blockchain ist. Während Solana und Near diesen Bereich erforscht haben, geht Aptos, das STM (Software Transactional Memory) anwendet, um Transaktionen in der Blockchain neu anzuordnen, zunächst davon aus, dass die neu geordneten Transaktionen korrekt sind. Er führt sie dann parallel aus und identifiziert anschließend etwaige Unstimmigkeiten. Individuelle Unstimmigkeiten werden separat aufgelöst. Dem Pareto-Prinzip folgend, beschleunigt dieser Ansatz die Ausführung der meisten Transaktionen. Dies wird als optimistischer Überprüfungsmechanismus bezeichnet, und die Kernidee ähnelt dem optimistischen Überprüfungsmechanismus im Rollup.

Block-STM

Block-STM unterteilt den Blockchain-Ausführungsprozess speziell in zwei Phasen: die Sequenzierungsphase und die Ausführungsphase.

• In der Sequenzierungsphase verwendet Block-STM STM, um Transaktionen zu sequenzieren und die Reihenfolge der Transaktionen sicherzustellen;
• In der Ausführungsphase verwendet Block-STM die Sequenzierungsergebnisse, um Transaktionen parallel auszuführen und damit die Ausführungseffizienz zu verbessern.

Seitdem folgen die meisten parallelen EVM-Implementierungen einen ähnlichen Ansatz. Die Unterschiede liegen in der Implementierung von Sequenzierung und Ausführung sowie in der Notwendigkeit, die Kompatibilität mit EVM zu verbessern. Projekte wie Neon EVM und Polygon PoS fallen in diese Kategorie.

Sui Transformation: Alles ist ein Objekt

Sui und Aptos haben einen gemeinsamen Ursprung, und obwohl sie sich sehr ähnlich sind, liegt der Hauptunterschied in Suis Fokus auf Objekte. Zum Beispiel bei der Überweisung von 1 USDT an Bob:

• Aptos: Alices Konto verringert sich um 1 USDT und Bobs Konto erhöht sich um 1 USDT, was die Buchhaltungsinformationen und Saldoänderungen von zwei Konten betrifft.
• Sui: 1 USDT bleibt unverändert; nur sein Besitzattribut wechselt von Alice zu Bob. Dabei handelt es sich nur um die Informationsänderung von 1 USDT.

Wie Sie sehen können, geht Sui nicht davon aus, die Konten beider Parteien in der Transaktion zu untersuchen, sondern Änderungen in den Eigenschaften von Objekten einzubeziehen. Dies kann über Token-Transfers hinaus auf Vermögenswerte wie NFTs ausgeweitet werden.

Wenn ein Asset nur Änderungen an Attributen zwischen zwei Parteien beinhaltet, ist es außerdem nicht erforderlich, den gesamten Knoten zu synchronisieren. Solange beide Parteien die Transaktion bestätigen, können solche Transaktionen parallel abgewickelt werden.

Natürlich sind die spezifischen Implementierungen der beiden viel komplexer, und Parallelität bringt viele Herausforderungen mit sich. Dennoch ist es ausreichend, dies zu verstehen.

Solana und Neon EVM: Live gehen durch bestehenden Mechanismus

Solana erreicht die parallele Verarbeitung durch den Sea Level-Mechanismus, ähnlich wie Block-STM (obwohl Sea Level bereits 2019 eingeführt wurde und Block-STM 2022). Beide erfordern die Sequenzierung von Transaktionen vor der Ausführung.

Solanas „Innovation“ liegt in der spezialisierten Optimierung von Hardware-Ressourcen. In der Theorie kann es alle Anweisungen sequenzieren, und das optimierte Multithreading kann die volle Leistung der Prozessoren nutzen und eine hohe Parallelität erreichen. Der theoretische TPS-Wert beträgt 50.000, wobei bei Spitzenzeiten tatsächliche Tests von rund 5.000 erreicht wurden.

Also, was ist die Beziehung zum Neon EVM?

Neon EVM Ausgaben

Die Aufgabe von Neon besteht darin, Transaktionsinformationen von EVM zu synchronisieren und dann Berechnungen auf Solana durchzuführen. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Reichhaltigkeit und Sicherheit des EVM-Ökosystems für dApps zu nutzen, während Solana zur Steigerung der Geschwindigkeit und Reduzierung der Kosten verwendet wird. Im Vergleich zum teuren und langsamen Ethereum-Hauptnetz kosten Genehmigungen, Überweisungen und Interaktionen im Allgemeinen etwa 0,1 $ oder sogar weniger als 0,01 $.

In einer etwas lockeren Analogie verwandelt Neon Solana in ein alternatives L2 für Ethereum. Im weiteren Sinne können L1/L2-EVM nicht nur Parallelität implementieren, sondern auch als Vermittler dienen. Sie können sich auf die EVM-Kompatibilität konzentrieren oder ausschließlich als L1/L2 fungieren und die verbleibenden Komponenten auslagern.

Dies entspricht dem breiteren Konzept der Modularisierung und Verallgemeinerung, das am Anfang erwähnt wurde, wo L1/L2 parallel EVM ein kombiniertes Produkt von drei Projekten sein könnte oder sogar Cross-Chain-Kombinationen beinhalten könnte, die eine vielfältige Palette von Möglichkeiten bieten.

Sei V2 und Monad: Byte-Kompatibilität

Aus technischer Sicht haben Sei V2 und Monad wesentliche Ähnlichkeiten. Beide Projekte konzentrieren sich auf die Byte-Ebene Kompatibilität mit EVM auf Ethereum. In Bezug auf die Parallelisierung entscheiden sie sich unabhängig für eine vertraute optimistische Validierung. Sie sequenzieren zuerst Transaktionen, führen diejenigen aus, die durchgeführt werden können, und behandeln Abhängigkeiten separat im Falle von Fehlern.

Sei V2 Parallelisierungsschema Erklärung

Sicherlich sind reife Produkte und Ansätze weit verbreitet anwendbar. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass, ähnlich wie bei BTC L2, echte technologische Innovationen begrenzt sind und der Schwerpunkt auf der "Kombination" liegt. Solana zeichnet sich als einzige groß angelegte Implementierung von Parallelität aus, die hohe Parallelität durch eine Kombination von Software und Hardware erreicht. Andere bieten hauptsächlich ein Paket aus "EVM-Kompatibilität + Parallelität" an.

Wie man erwarten könnte, wenn Solana als Beschleuniger dienen kann, dann können das auch Aptos und andere. Lumio folgt beispielsweise einen ähnlichen Ansatz – als Vermittler fungieren, gleichzeitig die EVM-Kompatibilität sicherstellen und Parallelität implementieren. Daher kann jedes Projekt, das diese duale Strategie übernimmt, als parallele EVM bezeichnet werden. Daher werde ich in diesem Zusammenhang nicht weiter auf Lumio eingehen.

Fazit: Das Dilemma des parallelen EVM

In diesem Artikel habe ich betont, dass der Kern des parallelen EVM in der Zuweisung von Hardware-Ressourcen und der Sequenz und Ausführung von Aufgaben liegt - beides wesentliche Komponenten. Hardwarebeschränkungen legen eine obere Grenze für die Softwareoptimierung fest, wenn man bedenkt, dass selbst Usain Bolt die Geschwindigkeit des Lichts nicht überschreiten kann. Derzeit sind die meisten parallelen EVM-Initiativen entweder Transformationen oder Nachahmungen von Aptos' Block-STM, und das ist eine grundlegende Realität.

Darüber hinaus ist es derzeit nicht notwendig, umfassende Erkundungen paralleler Praktiken auf Ethereum L2 durchzuführen. Diese Lösungen müssen hauptsächlich die mit Sequenzern verbundenen Zentralisierungsprobleme angehen, da ihre Effizienz bereits ausreichend hoch ist.

Parallele EVM ist nicht mysteriös. Im Artikel habe ich technische Details wie das Design des Lese-Schreib-Mechanismus, TPS-Vergleiche, Datenaufzeichnung und Zustandssynchronisation weggelassen. Diese Feinheiten sind nicht notwendig für den durchschnittlichen Menschen zu verstehen. Denken Sie einfach daran, dass wir uns derzeit im Zeitalter der optimistischen Validierung befinden, wo die Ausführung dem Fehlercheck vorausgeht. Bei Aktualisierungen werde ich umgehend zusätzliche Informationen bereitstellen.

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