Віртуальна машина Ethereum EVM та її інновації

Віртуальна машина Ethereum та Solidity

Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високоякісні мови, як Solidity, для написання логіки контракту, але EVM не може безпосередньо зрозуміти ці коди. Їх потрібно скомпільовувати в низькорівневі операційні коди, які можуть виконуватись у віртуальній машині. Хоча існують інструменти, які можуть автоматично виконати цей процес, розуміння основних механізмів допомагає оптимізувати продуктивність.

Досвідчені інженери можуть безпосередньо використовувати операційні коди для написання програмної логіки, щоб досягти максимальної ефективності та знизити витрати на газ. Наприклад, один відомий протокол торгівлі NFT широко використовує вбудовану асемблерну мову для мінімізації витрат на газ для користувачів.

Стандарти та реалізація EVM

EVM як "виконавчий рівень" є місцем, де врешті-решт виконуються скомпільовані смарт-контракти. Байт-код, визначений EVM, є галузевим стандартом, що дозволяє розробникам ефективно розгортати контракти на кількох сумісних мережах.

Хоча дотримуються стандарту байт-коду EVM, конкретні реалізації можуть суттєво відрізнятися. Наприклад, один з провідних клієнтів Ethereum реалізував EVM на Go, тоді як інша команда підтримує версію на C++. Ця різноманітність дозволяє різні оптимізації та налаштування.

Паралельна технологія EVM

В історії спільноти блокчейн основна увага приділялася інноваціям у алгоритмах консенсусу. Деякі високопродуктивні публічні блокчейни відомі своїми механізмами консенсусу, але їхні інновації на рівні виконання часто ігноруються. Насправді, високопродуктивні блокчейни потребують інноваційного консенсусу та оптимізованого рівня виконання.

Лише вдосконалені EVM публічні блокчейни часто потребують потужніших вузлів для підвищення продуктивності. Наприклад, одна відома смарт-ланка потребує конфігурації, що перевищує конфігурацію повного вузла Ethereum в декілька разів при високих TPS. Хоча інша відома Layer 2 теоретично підтримує дуже високі TPS, але фактична продуктивність часто не відповідає очікуванням.

Потреба в паралельній обробці

Більшість систем блокчейн виконують транзакції по черзі, подібно до одноядерного процесора. Цей підхід простий, але важко масштабувати. Перехід до паралельної віртуальної машини може одночасно обробляти кілька транзакцій, значно підвищуючи пропускну здатність.

Паралельне виконання створює інженерні виклики, такі як обробка конфліктів запису одночасних транзакцій у один і той же контракт. Але паралельна обробка не пов'язаних контрактів може підвищити пропускну здатність відповідно до кількості потоків.

інновації паралельної Віртуальної машини Ethereum

Паралельний EVM представляє собою ряд оптимізаційних інновацій на рівні виконання. Наприклад, в одному з нових проєктів його ключові інновації включають:

• Паралельне виконання транзакцій: використовує оптимістичний паралельний алгоритм, що дозволяє обробляти кілька транзакцій одночасно.
• Затримка виконання: відкласти виконання транзакції до незалежного каналу, максимізуючи використання часу блоків.
• Кастомізована база даних станів: безпосереднє зберігання дерев Меркла на SSD, оптимізація доступу до стану.
• Високопродуктивний механізм консенсусу: покращена версія HotStuff, підтримує масштабовані розподілені операції.

Технічні виклики

Паралельне виконання вводить потенційні конфлікти стану, що вимагає механізмів виявлення та вирішення конфліктів. Командам зазвичай потрібно також перепроектувати базу даних стану та розробити сумісний алгоритм консенсусу.

Основні виклики включають захоплення довгострокової інженерної вартості Ethereum та централізацію вузлів. Швидкий розвиток екосистеми є ключем до підтримання конкурентних переваг. Необхідно досягти балансу між децентралізацією та продуктивністю.

Паралельна архітектура EVM

Паралельний EVM в основному стосується мереж, сумісних з EVM. Наразі існує три категорії:

1. Підтримка паралельного виконання існуючої EVM публічної мережі через оновлення
2. Нова публічна ланка EVM з рідною підтримкою паралельного виконання
3. Використання технології паралельних мереж Layer 2, що не є EVM

Типові проєкти

певний провідний паралельний EVM проект

Цей проект має на меті вирішення проблеми масштабованості EVM шляхом оптимізації паралельного виконання, з метою досягнення 10 000 TPS. Нещодавно завершено масштабне фінансування, оцінка досягла десятків мільярдів доларів. Засновницька команда складається з провідних маркет-мейкерів, внутрішня тестова мережа вже запущена.

певна спеціалізована торгова блокчейн

Спочатку зосереджена на торгівлі мережа Layer 1 нещодавно оновилася до високопродуктивного паралельного EVM, TPS підвищено до 12,500. Тестова мережа вже запущена, підтримує одноразову міграцію EVM-додатків.

певний проект посилення Віртуальної машини

Покращення продуктивності та ефективності виконання шляхом побудови EVM++(EVM + WASM). Основна команда походить з відомих блокчейн-проектів, публічна тестова мережа вже запущена.

деяка EVM-ланка екосистеми Cosmos

Побудований на Cosmos SDK EVM-сумісний Layer 1, нещодавно оголосив про впровадження плану паралельної технології EVM.

певне рішення сумісності EVM на базі Solana

Перший сумісний з EVM розв'язок для Solana, який підтримує розробників Solidity для однокнопкового розгортання на Solana. TPS понад 2 000.

певний Layer 2 Ethereum з впровадженням SVM

Використання віртуальної машини Solana (SVM) як виконавчого шару, але з розрахунками на Ethereum у схемі другого рівня. Нещодавно завершено масштабне фінансування.

певний модульний ВМ Layer 2

Побудовано на OP Stack, підтримує кілька високопродуктивних ВМ як шар виконання, використовує Ethereum або Bitcoin як шар розрахунків.

Підсумок

Паралельні інновації виконавчих шарів, такі як EVM, пропонують багатообіцяючі рішення для підвищення продуктивності та масштабованості блокчейну. Розвиток цих технологій сприятиме подальшому прогресу та застосуванню екосистеми блокчейну.