以太坊虛擬機EVM及其創新

EVM與Solidity

智能合約開發是區塊鏈工程師的核心技能。開發者通常使用Solidity等高級語言編寫合約邏輯,但EVM無法直接理解這些代碼。需要將其編譯成虛擬機可執行的低級操作碼。雖然有工具可以自動完成這一過程,但了解底層機制有助於優化性能。

有經驗的工程師可以直接用操作碼編寫程序邏輯,以實現最高效率並降低gas成本。例如,某知名NFT交易協議就大量使用內聯匯編來最小化用戶的gas開銷。

EVM的標準與實現

EVM作爲"執行層",是編譯後的智能合約最終運行的地方。EVM定義的字節碼是業界標準,使開發者可以在多個兼容網路上高效部署合約。

雖然遵循EVM字節碼標準,但具體實現可以有很大差異。例如,某主流以太坊客戶端用Go語言實現了EVM,而另一個團隊則維護C++版本。這種多樣性允許不同的優化和定制。

並行EVM技術

歷史上,區塊鏈社區主要關注共識算法創新。一些高性能公鏈因其共識機制而聞名,但其執行層創新常被忽視。實際上,高性能區塊鏈需要創新的共識和優化的執行層。

僅改進共識的EVM公鏈往往需要更強大的節點來提升性能。例如,某知名智能鏈在高TPS下需要比以太坊全節點高幾倍的配置。雖然另一知名Layer理論上支持很高TPS,但實際性能常不及預期。

並行處理的需求

大多數區塊鏈系統按順序執行交易,類似單核CPU。這種方法簡單但難以擴展。轉向並行虛擬機可同時處理多筆交易,大幅提高吞吐量。

並行執行帶來工程挑戰,如處理並發交易寫入同一合約的衝突。但並行處理不相關合約可按線程數提升吞吐量。

並行EVM的創新

並行EVM代表了一系列執行層優化創新。以某新興項目爲例,其關鍵創新包括:

• 並行交易執行:採用樂觀並行算法,允許多交易同時處理。
• 延遲執行:將交易執行推遲到獨立通道,最大化利用區塊時間。
• 自定義狀態數據庫:直接在SSD上存儲Merkle樹,優化狀態訪問。
• 高性能共識機制:改進版HotStuff,支持大規模分布式操作。

技術挑戰

並行執行引入潛在狀態衝突,需要衝突檢測和解決機制。各團隊通常還需重新設計狀態數據庫和開發兼容的共識算法。

主要挑戰包括以太坊的長期工程價值捕獲和節點集中化。快速生態發展是保持競爭優勢的關鍵。需在去中心化和性能間取得平衡。

並行EVM格局

並行EVM主要涉及EVM兼容網路。目前有三類:

1. 通過升級支持並行執行的現有EVM公鏈
2. 原生支持並行執行的新EVM公鏈
3. 採用非EVM並行技術的Layer網路

典型項目

某領先並行EVM項目

該項目旨在通過優化並行執行解決EVM可擴展性問題,目標10,000 TPS。近期完成大規模融資,估值達數十億美元。創始團隊來自頂級做市商,內部測試網已啓動。

某交易特化公鏈

原本專注交易的Layer 1網路,近期升級爲高性能並行EVM,TPS提升至12,500。測試網已上線,支持EVM應用一鍵遷移。

某雙虛擬機增強項目

通過構建EVM++(EVM + WASM)提升性能和執行效率。核心團隊來自知名區塊鏈項目,公測網已上線。

某Cosmos生態EVM公鏈

基於Cosmos SDK構建的EVM兼容Layer 1,近期宣布引入並行EVM技術計劃。

某Solana EVM兼容方案

首個Solana EVM兼容解決方案,支持Solidity開發者一鍵部署到Solana。TPS超2,000。

某引入SVM的以太坊Layer

使用Solana虛擬機(SVM)作爲執行層,但在以太坊上結算的Layer方案。近期完成大規模融資。

某模塊化VM Layer

基於OP Stack構建,支持多種高性能VM作爲執行層,使用以太坊或比特幣作爲結算層。

總結

並行EVM等執行層創新爲提高區塊鏈性能和可擴展性提供了有前景的解決方案。這些技術的發展將推動區塊鏈生態系統進一步進步和應用。