并行EVM与去中心化排序器:提升区块链性能的关键技术

转发原文标题:并行不止 EVM,高性能 L1(Sui)大战以太坊 L2 ? Alt L1竞争加剧,Sui等高性能公链TVL飙升,以太坊L2聚焦并行EVM与去中心化排序器。模块化趋势下,市场将择优组合跨链方案,如BTC L2的火热印证了自由组装的可行性。并行EVM通过硬件升级或多核并发提升效率,Aptos的Block-STM方案成为行业模板。Sui以对象为核心优化交易处理,Solana通过Sea Level实现高并发。Neon EVM等方案将Solana变为以太坊”加速器”,展现模块化潜力。当前并行EVM以乐观验证为主流,但受限于硬件瓶颈,技术突破仍是关键。

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当前Alt L1的竞争日趋激烈,Near推出了DA解决方案,Sui的TVL持续攀升,而以太坊则专注于主网升级。与此同时,L2领域出现了并行EVM和去中心化排序器两大竞争焦点。

一个不容忽视的事实是,以太坊的地位已难以撼动,模块化概念正在普及。如果Vitalik对Celestia的限制未能奏效,市场将自主选择最优方案。这种模块化组合不仅限于同一体系内,市场机制将推动项目方自由组合各类组件,正如BTC L2的火热所证明的那样。

如果Near能够胜任DA工作,那么Aptos、Solana和Sui等高性能公链也可能被”L2化”,最终被以太坊兼容并吸收。

并行EVM可以理解为并行化的EVM兼容链/L2,其核心是提升区块链速度。理论上,解决区块链速度问题只有两种途径:

  • 硬件升级和持续优化。例如Solana采用独特的硬件配置,通过”机房”管理和配置实现超高网速和吞吐量;
  • 多核并行和多线并发。在硬件提升的基础上,多核心可真正实现多任务处理,同时任务细分也能提高效率,这是计算机领域的通用做法。

假设硬件利用已达极限,并行EVM可以从三个层面进行理解:

  1. 并行是计算机领域的通用技术,任何公链和L2都可以采用。包括Aptos、Sui和Solana等Alt L1,自称首个EVM兼容L1的Sei,以及Scroll、Lumio、Eclipse等以太坊L2项目,还有Neon EVM等异构链上的EVM兼容方案;
  2. 狭义上的并行EVM指能够兼容EVM的L1/L2。理论上以太坊自身也可以进行并行化改造,但实际操作难度极大;
  3. 广义上的并行EVM可以扩展到任何并行计算链,无论是否兼容EVM,只要能实现与EVM的连接,如将Aptos作为以太坊的”加速器”。

研究非EVM兼容的Alt L1也具有重要意义,它们可以被接入EVM生态。值得一提的是,Aptos提出的Block-STM方案已成为众多新兴并行EVM方案的设计模板。

基础概念:线程、进程、并行和并发与EVM的通俗解释

为了更好地理解并行EVM,我们需要先了解一些基础概念。专业术语如”进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位”可能让人困惑,我们可以用一个买西瓜的例子来形象说明。

计算机底层是物理硬件,上层是操作系统和应用。计算机处理任务时,会根据优先级分配软硬件资源。以华强买瓜为例:

线程、进程、并行和并发的关系

  1. 华强骑车去买一个西瓜,这是一个单一行为,也是最小单位,相当于一个线程;
  2. 两个华强一起去买一个西瓜,这是一个复合行为,形成一个进程,其中包含两个线程。

多人共享一个资源就是并发,重点在于保证每个人都能获得资源。而当资源增加,如西瓜摊开始卖香蕉,人们可以分列选择不同水果,这就是并行。

将这个概念与EVM结合,就能理解并行EVM的真正含义。EVM本质上是一个特化的操作系统,开发者不需要直接操作物理硬件,只需在软件层面进行适配。

EVM的主要功能是处理交易。用户提交指令后,EVM会按顺序执行转账、SWAP、质押等操作。并行EVM则改变了这种顺序执行的方式,允许多个智能合约指令同时进行。

EVM 说明

简单来说,EVM就像一台榨汁机,兼容EVM就是使用类似功能的榨汁机,而并行EVM则是多台榨汁机同时工作。并行EVM概念的兴起,源于以太坊顺序处理交易的速度限制。在主网TPS仅约10,BNB Chain约200的情况下,并行EVM将成为长期热点。

当前发展:乐观验证成为主流,Move系崭露头角

并行和VM概念并非新事物,但并行EVM的概念始于2022年Aptos发表的Block-STM论文。该论文提出的方案已成为行业标准,其核心思路是先假设排序后的交易都正确,并行执行后再处理错误交易,这与Rollup中的乐观验证机制类似。

并行EVM相关项目及分类

Block-STM

Block-STM将区块链执行分为排序和执行两个阶段:排序阶段使用STM对交易排序;执行阶段利用排序结果并行执行交易。此后大多数并行EVM方案都沿用了这一思路。

Sui与Aptos同源,但Sui以对象为核心。例如在转账中,Aptos会修改双方账户余额,而Sui只改变代币所有权属性。这种设计使得点对点交易可以并行处理。

Solana通过Sea Level机制实现并行处理,其创新在于硬件优化。Neon EVM则利用Solana的算力来执行EVM交易,既保留了EVM生态优势,又获得了Solana的速度。

Sei V2和Monad都采用了字节级EVM兼容和乐观验证机制。目前大多数项目都是”兼容EVM+并行”的组合方案,真正的技术创新并不多。

Neon EVM 花费

Sei V2 并行方案说明

总结:并行EVM的挑战

并行EVM的核心在于硬件资源调配和任务排序执行。目前大多数方案都是对Block-STM的改进和模仿。值得注意的是,以太坊L2当前更需要解决排序器中心化问题,其效率已经足够高。

对于普通用户而言,只需了解当前主流方案采用乐观验证机制即可。并行EVM并不神秘,其发展仍处于早期阶段,未来可能会有更多创新方案出现。

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