EVM representa uma mudança importante na tecnologia blockchain.
Escrito por: Xinwei, MT Capital
##TL;DR
A necessidade do EVM paralelo é que ele resolva o problema de eficiência do processamento de transações EVM tradicional em sequência e melhore significativamente o rendimento e o desempenho da rede, permitindo que múltiplas operações sejam executadas simultaneamente.
Os métodos de implementação de EVM paralelo incluem processamento simultâneo baseado em agendamento, instâncias de EVM multithread e fragmentação em nível de sistema, enquanto enfrentam desafios técnicos, como carimbos de data/hora não confiáveis, determinismo de blockchain e orientação de receita do validador.
Monad Labs, por meio de seu projeto Monad de camada 1, visa melhorar significativamente a escalabilidade e a velocidade de transação do blockchain por meio de recursos técnicos exclusivos, incluindo processamento de até 10.000 transações por segundo, tempo de bloco de 1 segundo, recursos de execução paralela e mecanismo de consenso MonadBFT.
Sei V2 é uma atualização importante da rede Sei, com o objetivo de ser o primeiro EVM totalmente paralelizado, fornecendo compatibilidade retroativa com contratos inteligentes EVM, paralelização otimista, novas estruturas de dados SeiDB e interoperabilidade com cadeias existentes, visando melhorar significativamente a velocidade de processamento de transações e escalabilidade da rede.
*Neon EVM é uma plataforma em Solana projetada para fornecer um ambiente eficiente, seguro e descentralizado para dApps Ethereum, permitindo que os desenvolvedores implantem e executem facilmente dApps enquanto aproveitam o alto rendimento e o baixo custo de Solana.
Lumio é uma solução Layer 2 desenvolvida pela Pontem Network que resolve de forma inovadora os desafios de escalabilidade do Ethereum, suportando exclusivamente EVM e Move VM usados pela Aptos, elevando a experiência Web3 a um nível próximo ao Web2.
Eclipse é uma solução Ethereum Layer 2 que usa SVM para acelerar o processamento de transações, adota uma arquitetura modular rollup e integra liquidação Ethereum, contratos inteligentes SVM, disponibilidade de dados Celestia e prova de fraude RISC Zero.
Solana usa sua tecnologia Sealevel para obter processamento paralelo de contratos inteligentes, Sui melhora o rendimento por meio de componentes Narwhal e Bullshark, Fuel implementa execução de transações paralelas por meio do modelo UTXO e Aptos usa o mecanismo Block-STM para melhorar os recursos de processamento de transações, todos demonstrando blockchain Diferente implementações e vantagens de técnicas paralelas no campo.
Os principais desafios na adopção do paralelismo incluem a resolução de problemas de corrida de dados e conflitos de leitura-escrita, garantindo a compatibilidade da tecnologia com os padrões existentes, adaptando-se a novos padrões de interacção do ecossistema, e gerir o aumento da complexidade do sistema, particularmente em termos de segurança e alocação de recursos.
O EVM paralelo demonstra grande potencial no aumento da escalabilidade e eficiência do blockchain, marcando uma grande mudança na tecnologia blockchain. Ele melhora as capacidades de processamento de transações ao executar transações simultaneamente em vários processadores, rompendo as limitações do processamento sequencial de transações tradicional. Embora os EVMs paralelos ofereçam um enorme potencial, a sua implementação bem sucedida exige a superação de desafios técnicos complexos e a garantia de uma ampla adoção do ecossistema.
Conceitos básicos de EVM paralelo
Introdução ao EVM
A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é o componente central do blockchain Ethereum e serve como seu mecanismo de computação. É uma máquina completa quase Turing que fornece um ambiente de execução para execução inteligente de contratos na rede Ethereum, o que é fundamental para manter a confiança e a consistência em todo o ecossistema Ethereum.
O EVM executa contratos inteligentes processando bytecode, que é uma forma mais básica de compilar código de contrato inteligente, normalmente escrito em uma linguagem de programação de alto nível, como Solidity. Esses bytecodes consistem em uma série de códigos de operação (opcodes) usados para executar diversas funções, incluindo operações aritméticas e armazenamento/recuperação de dados. O EVM opera como uma máquina de pilha, processando as operações do tipo “último a entrar, primeiro a sair”. Cada operação no EVM tem um custo de gás associado. Este sistema de gás mede o esforço computacional necessário para realizar as operações, garantindo uma alocação justa de recursos e evitando abusos na rede.
No Ethereum, as transações desempenham um papel importante na funcionalidade do EVM. Existem dois tipos de transações: aquelas que fazem com que uma mensagem seja chamada e aquelas que fazem com que um contrato seja criado. A criação do contrato resulta na criação de uma nova conta de contrato contendo o bytecode do contrato inteligente compilado, e quando outra conta faz uma chamada de mensagem para o contrato, seu bytecode é executado.
A arquitetura do EVM inclui componentes como bytecode, pilha, memória e armazenamento. Possui um espaço de memória dedicado para armazenamento temporário de dados durante a execução e um espaço de armazenamento persistente no blockchain para armazenar dados indefinidamente. O design do EVM garante um ambiente de execução seguro para contratos inteligentes, isolando-os para evitar ataques de reentrada e empregando diversas medidas de segurança, como limites de gás e profundidade de pilha.
Além disso, a influência da EVM se estende além do Ethereum para uma gama mais ampla através de cadeias compatíveis com EVM. Essas cadeias, embora diferentes, mantêm compatibilidade com aplicativos baseados em Ethereum, permitindo-lhes interagir perfeitamente com aplicativos baseados em Ethereum. Essas cadeias desempenham um papel fundamental em vários campos, como soluções empresariais, GameFi e DeFi.
A necessidade de EVM paralelo
A necessidade de EVM (Ethereum Virtual Machine) paralela decorre de sua capacidade de melhorar significativamente o desempenho e a eficiência das redes blockchain. O EVM tradicional processa transações sequencialmente, o que não só consome muita energia, mas também impõe uma carga de trabalho pesada aos validadores de rede. Esta abordagem resulta frequentemente em elevados custos de transação e ineficiências, e é considerada um grande obstáculo à adoção generalizada da blockchain.
O EVM paralelo revoluciona o processo de consenso ao permitir que múltiplas operações sejam executadas simultaneamente. A capacidade de execução em paralelo aumenta muito o rendimento da rede, melhorando assim o desempenho e a escalabilidade de todo o blockchain. Usando EVM paralelo, a rede blockchain pode processar mais transações em menos tempo, resolvendo efetivamente os problemas comuns de congestionamento e tempos de processamento lentos dos sistemas blockchain tradicionais.
O EVM paralelo tem um impacto significativo em vários aspectos da tecnologia blockchain:
Ele fornece um método de processamento de transações com maior eficiência energética. Ao reduzir a carga de trabalho dos validadores e de toda a rede, o Parallel EVM ajuda a construir um ecossistema blockchain mais sustentável.
A escalabilidade aprimorada e o aumento do rendimento levam diretamente a taxas de transação mais baixas. Os usuários desfrutarão de uma experiência mais econômica, tornando as plataformas blockchain mais atraentes para um público mais amplo.
Processar múltiplas transações simultaneamente, em vez de sequencialmente, significa que os dApps podem funcionar com mais facilidade, mesmo durante períodos de alta demanda da rede.
Método de implementação de EVM paralelo
Na arquitetura EVM atual, as operações de leitura e gravação mais sofisticadas são sload e sstore, que são usadas para ler e gravar dados do estado tri, respectivamente. Portanto, garantir que threads diferentes não entrem em conflito nessas duas operações é um ponto de entrada fácil para implementar EVM paralelo/simultâneo. Na verdade, existe um tipo especial de transação no Ethereum que inclui uma estrutura especial chamada “lista de acesso” que permite que transações que transportam endereços de armazenamento sejam lidas e modificadas. Portanto, isso fornece um bom ponto de partida para implementar uma abordagem de simultaneidade baseada em escalonamento.
Em termos de implementação do sistema, existem três formas comuns de EVM paralelo/simultâneo:
Multi-threading de uma instância EVM.
Multithreading de múltiplas instâncias EVM em um nó.
Multithreading de múltiplas instâncias EVM em múltiplos nós (basicamente fragmentação em nível de sistema).
A diferença entre paralelismo/simultaneidade em sistemas blockchain e de banco de dados é que:
Carimbos de data/hora não confiáveis dificultam a implantação de métodos de simultaneidade baseados em carimbos de data/hora no mundo blockchain.
Certeza absoluta no sistema blockchain para garantir que as transações reexecutadas entre diferentes validadores sejam iguais.
O objetivo final dos validadores são retornos mais elevados, e não uma execução de transações mais rápida.
Então, o que precisamos?
É necessário consenso a nível do sistema e uma execução mais rápida levará a retornos mais elevados.
Um algoritmo de agendamento multivariável que leva em consideração as restrições de bloco captura mais receita e é capaz de concluir a execução mais rapidamente.
Operações de dados mais refinadas, incluindo bloqueio de dados em nível de código de operação, camada de cache de memória, etc.
Principais projetos e suas tecnologias
Laboratórios Mônadas
Monad é um EVM Layer 1 projetado para melhorar significativamente a escalabilidade e a velocidade de transação do blockchain por meio de seus recursos técnicos exclusivos. A principal vantagem do Monad é que ele pode lidar com até 10.000 transações por segundo e tem um tempo de bloqueio de 1 segundo. Isto se deve ao seu mecanismo de consenso MonadBFT e à compatibilidade com EVM, que lhe permitem processar transações de forma eficiente e rápida.
Um dos recursos mais atraentes do Monad são seus recursos de execução paralela, que permitem processar múltiplas transações simultaneamente, o que melhora muito a eficiência e o rendimento da rede em comparação com os métodos de processamento sequencial em sistemas blockchain tradicionais.
O desenvolvimento do Monad é liderado pelo Monad Labs, cofundado por Keone Hon, Eunice Giarta e James Hunsaker. O projeto arrecadou com sucesso US$ 19 milhões em financiamento inicial e planeja lançar uma rede de teste em meados do primeiro trimestre de 2024, seguida pelo lançamento de uma rede principal.
Monad é otimizado em quatro áreas principais para torná-lo um blockchain de alto desempenho:
MonadBFT: MonadBFT é um mecanismo de consenso de alto desempenho para o blockchain Monad, usado para obter consistência na ordem de transações sob condições de sincronização parcial na presença de atores bizantinos. É uma versão melhorada baseada em HotStuff, utilizando um algoritmo BFT de dois estágios, com capacidade de resposta otimista, sobrecarga de comunicação linear em situações comuns e sobrecarga de comunicação quadrática em situações de timeout. No MonadBFT, o líder envia um novo bloco e o QC (Quorum Certificate) ou TC (Timeout Certificate) da rodada anterior ao validador em cada rodada. O validador analisa o bloco e, se concordar, envia um voto “sim” assinado para a próxima rodada de líderes. Este processo usa assinaturas de limite para agregar os votos “sim” dos verificadores 2f+1 para formar o CQ. No caso comum de comunicação, o líder envia blocos aos validadores, que enviam votos diretamente ao líder para o próximo turno. MonadBFT também usa assinaturas BLS baseadas em emparelhamento para resolver problemas de escalabilidade, que podem agregar assinaturas de forma incremental em uma única assinatura, e verificar uma única assinatura agregada válida pode provar que os compartilhamentos associados à chave pública assinaram a mensagem. Por questões de desempenho, o MonadBFT adota um esquema de assinatura híbrida, onde as assinaturas BLS são utilizadas apenas para tipos de mensagens agregáveis (votação e tempo limite). A integridade e a autenticidade das mensagens ainda são fornecidas pelas assinaturas ECDSA. Devido a essas características, o MonadBFT é capaz de alcançar um consenso blockchain eficiente e robusto.
Execução atrasada: Esta é uma inovação fundamental que dissocia o processo de execução do processo de consenso. Sob esta arquitetura, o processo de consenso envolve os nós concordando com uma ordem oficial de transações, enquanto a execução é o processo de realmente executar essas transações e atualizar o estado. Neste projeto, o nó líder propõe a ordenação da transação, mas não conhece a raiz do estado final ao propor a ordenação; o nó validador não sabe se todas as transações no bloco serão executadas com sucesso ao votar na validade do bloco.
Este design permite que a Monad obtenha melhorias significativas de velocidade, permitindo que blockchains de fragmento único sejam dimensionados para milhões de usuários. No Monad, cada nó executa independentemente as transações no bloco N enquanto atinge o consenso no bloco N, e começa a chegar ao consenso no bloco N+1. Esta abordagem permite um orçamento de gás maior, uma vez que a execução só tem de acompanhar o consenso. Além disso, esta abordagem é mais tolerante a variações específicas no tempo de computação, uma vez que a execução só precisa acompanhar, em média, o consenso.
Para garantir ainda mais a replicação da máquina de estado, o Monad inclui uma raiz Merkle atrasada por blocos D na proposta do bloco. Essa raiz Merkle atrasada garante que a consistência em toda a rede seja mantida mesmo se um nó apresentar comportamento errôneo ou malicioso.
No MonadBFT, a finalidade é de slot único (1 segundo) e os resultados da execução normalmente demoram menos de 1 segundo em nós completos. Essa finalidade de slot único significa que, após o envio de uma transação, os usuários verão a ordem oficial das transações um único bloco depois. A menos que uma grande maioria da rede aja de forma maliciosa, não há possibilidade de reordenação. Para usuários que precisam entender os resultados das negociações rapidamente (por exemplo, traders de alta frequência), um nó completo pode ser executado para minimizar a latência.
Execução Paralela: Permite que o Monad execute múltiplas transações simultaneamente. Esta abordagem pode parecer diferente da semântica de execução do Ethereum à primeira vista, mas não é. Os blocos Monad são iguais aos blocos Ethereum, que são coleções de transações ordenadas linearmente. Os resultados da execução dessas transações são os mesmos entre Monad e Ethereum.
Durante a execução paralela, o Monad usa uma abordagem de execução otimista, que inicia a execução das transações subsequentes antes que as transações anteriores no bloco sejam concluídas. Às vezes, isso pode levar a resultados de execução incorretos. As mônadas resolvem esse problema rastreando as entradas usadas na execução de uma transação e comparando-as com as saídas de transações anteriores. Se houver discrepância, a transação precisará ser reexecutada com os dados corretos.
Além disso, Monad emprega um analisador de código estático para prever dependências entre transações ao executar transações para evitar execução paralela ineficaz. Na melhor das hipóteses, uma Mônada pode prever muitas dependências antecipadamente; na pior das hipóteses, ela volta para um modo de execução simples.
A tecnologia de execução paralela da Monad não apenas melhora a eficiência e o rendimento da rede, mas também reduz as falhas de transação devido à execução paralela, otimizando as estratégias de execução.
MonadDb: MonadDb é otimizado para armazenamento e processamento de dados. Faz parte da estratégia de otimização da Monad melhorar o desempenho geral da rede, especialmente quando se trata de processamento de dados de estado e dados de transação. Esses componentes são projetados para aumentar a eficiência e escalabilidade do armazenamento de dados e melhorar a capacidade da rede blockchain de lidar com grandes quantidades de dados. Inclui mecanismos aprimorados de indexação de dados, estruturas de armazenamento mais eficientes e caminhos de acesso de dados otimizados. Essas otimizações ajudam a reduzir o tempo de acesso aos dados e aumentar a velocidade de processamento de transações, melhorando assim o desempenho de toda a rede blockchain.
Projeto Ecológico
Trocar
TayaSwap é um AMM DEX baseado em Monad e desenvolvido por SubLabs que permite que ativos sejam negociados sem carteiras de pedidos ou intermediários tradicionais. AMM depende de fórmulas matemáticas e contratos inteligentes para facilitar trocas de tokens, determinar preços e utilizar contratos inteligentes para permitir transações ponto a ponto.
Finanças Ambientais
Ambient (anteriormente CrocSwap) é um protocolo de negociação descentralizado que permite que um AMM bilateral combine liquidez de produto centralizada e constante em qualquer par de ativos blockchain. A Ambient executa todo o DEX em um único contrato inteligente, onde um único pool AMM é uma estrutura de dados leve, em vez de um contrato inteligente separado.
Protocolo de Camarão
Shrimp é um (3,3) DEX com economia de token flywheel, suporte para ativos do mundo real e está chegando ao Monad.
Catalisador
Catalyst é uma solução de liquidez sem permissão entre blockchains modulares, desenvolvida especificamente para conectar todas as cadeias e permitir o acesso a qualquer ativo, em qualquer lugar. O Catalyst permite que os desenvolvedores se conectem automaticamente a todas as cadeias e obtenham acesso aos usuários em um ecossistema unificado, enquanto seu design simples, descentralizado e auto-hospedado garante que os projetos possam acessar a liquidez de forma segura e contínua.
Trocar
Swaap é um criador de mercado automatizado (AMM) neutro em termos de mercado. Combina oráculos e spreads dinâmicos para proporcionar ganhos sustentáveis aos fornecedores de liquidez e preços mais baratos aos traders. O protocolo reduz significativamente as perdas impermanentes e fornece pools de múltiplos ativos.
Elixir
Elixir é um protocolo de criação de mercado descentralizado que usa algoritmos de criação de mercado para interagir com exchanges centralizadas por meio de chamadas de API para trazer liquidez a ativos criptográficos de cauda longa.
Troca de tempo
Timeswap é um protocolo de mercado monetário descentralizado baseado em AMM que não usa oráculos ou liquidantes. Ao contrário do Uniswap, onde os ativos podem ser negociados em tempo real, o empréstimo no Timeswap envolve a negociação de tokens até que o reembolso seja concluído. O credor fornece o ativo A para pedir dinheiro emprestado, ao mesmo tempo que “protege” uma certa quantidade do ativo B que o mutuário usa como garantia. Os utilizadores podem ajustar o seu perfil de risco para obter taxas de juro mais elevadas com rácios hipotecários mais baixos, ou vice-versa.
Poply
Poply é um mercado NFT comunitário dedicado à cadeia Monad, exibindo e capacitando coleções NFT criadas especificamente para esta cadeia e atraindo pessoas interessadas em NFTs exclusivos usando IA para gerar arte e uma interface amigável. Negociação de ERC-721 fichas.
Quadro de distribuição
Switchboard é um protocolo oracle multicadeia, personalizável e sem permissão para feeds de dados universais e aleatoriedade verificável. Ao permitir que qualquer pessoa envie qualquer forma de dados, independentemente do tipo de dados, fornece um balcão único para os usuários e ajuda a impulsionar a próxima geração de aplicativos descentralizados.
Rede Pyth
Pyth Network é uma solução de oráculo de preços de última geração desenvolvida pela Douro Labs, com o objetivo de fornecer dados valiosos do mercado financeiro na cadeia, incluindo criptomoedas, ações, câmbio e commodities, para projetos e protocolos e para o público através da tecnologia blockchain. A rede agrega dados de preços primários de mais de 70 provedores de dados confiáveis e os publica para uso por contratos inteligentes e outras aplicações dentro ou fora da rede.
Protocolo AIT
O Protocolo AIT é uma infraestrutura de dados de inteligência artificial que fornece soluções de inteligência artificial Web3. O mercado descentralizado da AIT oferece a milhões de utilizadores de criptomoedas uma oportunidade única e ampla de participar em tarefas de “treinar para ganhar dinheiro”, um conceito que lhes permite simultaneamente ganhar recompensas e, ao mesmo tempo, contribuir ativamente para o desenvolvimento e desenvolvimento de modelos de inteligência artificial. .
Perceber
Notifi fornece uma camada de comunicação comum para todos os projetos Web3, com planos para incorporar recursos de notificação e mensagens em aplicativos descentralizados para interagir com usuários em canais digitais e em cadeia. A API Notifi permite que os desenvolvedores desbloqueiem infraestrutura de comunicação complexa por meio de APIs simples que podem fornecer experiências de usuário nativas para todos os aplicativos do mundo; o Notifi Center fornece aos usuários uma experiência de notificação de informações personalizadas, que estarão disponíveis em dispositivos móveis e na web. gerenciar todas as informações no mundo Web3; o Notifi Push permite que os profissionais de marketing criem compromissos coesos e multicanais que impulsionam o crescimento dos negócios e retêm sua base de usuários.
ACryptoS
ACryptoS é uma plataforma de estratégia de criptografia avançada, um otimizador de agregação de receita multi-cadeia e DEX, fornecendo cofres compostos automáticos de token único, cofres LP de token duplo, cofres de liquidez exclusivos, DEX de filial Balancer-V2 e trocas de stablecoin Uma ampla gama de produtos exclusivos . Lançado inicialmente na rede BNB em novembro de 2020, o ACryptoS se expandiu para 11 redes com mais de 100 cofres implantados, com o objetivo de oferecer suporte a usuários e protocolos DeFi.
MagmaDAO
MagmaDAO é um protocolo de staking de liquidez controlado por DAO que visa alcançar uma distribuição justa de tokens por meio de lançamentos aéreos competitivos do ecossistema.É o primeiro validador distribuído fora do Ethereum e é construído no Strong EVM L1 Monad mais rápido, mais barato e mais resistente à censura.
Troca de Wombats
Wombat Exchange é uma exchange de stablecoins de múltiplas cadeias com pools de liquidez abertos, baixo deslizamento e piquetagem unilateral.
Buraco de minhoca
Wormhole é um protocolo de mensagens universal descentralizado que permite que desenvolvedores e usuários de aplicativos cross-chain aproveitem vários ecossistemas.
DeMask Finanças
DeMask Finance é um protocolo AMM on-chain para transações entre NFTs e tokens ERC20. DeMask Finance apoia a criação de coleções NFT e plataformas de lançamento NFT: emparelhadas com ETH e outros tokens. Troca descentralizada NFT: suporta emparelhamento de ERC-1155 NFT ou outros tokens com tokens ETH e ERC-20. O protocolo DeMask visa adicionar liquidez ao mercado NFT e fornece uma interface para permitir a troca perfeita entre tokens ERC20 ou tokens nativos e coleções NFT. DeMask é um sistema de contratos inteligentes interconectados que permite a todos os usuários criar e possuir pools de liquidez e negociar de maneira totalmente automatizada. Cada pool conterá um par de ativos, incluindo um token e um NFT, proporcionando um preço fixo para negociação instantânea. Isto também permite que outros contratos estimem o preço médio dos dois ativos ao longo do tempo. Os usuários com pools de liquidez serão recompensados ao trocar pares de ativos.
Seis V2
Sei V2 é uma atualização importante para a rede Sei, que pretende ser a primeira EVM totalmente paralelizada. Esta atualização permitirá à Sei:
Compatibilidade retroativa com contratos inteligentes EVM: Isso significa que os desenvolvedores podem implantar contratos inteligentes auditados e compatíveis com EVM no Sei sem alterar o código. Isto é extremamente importante para os desenvolvedores, pois simplifica o processo de transferência de seus contratos inteligentes existentes de outras blockchains, como Ethereum para Sei.
Do ponto de vista técnico, os nós Sei importarão automaticamente Geth – a implementação Go da Máquina Virtual Ethereum. Geth será usado para processar transações Ethereum, e quaisquer atualizações resultantes (incluindo atualizações de estado ou chamadas para contratos não relacionados a EVM) serão feitas através da interface especial criada pela Sei para o EVM.
Paralelização otimista: permite que o blockchain suporte a paralelização sem exigir que os desenvolvedores definam quaisquer dependências. Isso significa que todas as transações podem ser executadas em paralelo e, quando ocorre um conflito (por exemplo, uma transação atinge o mesmo estado), a cadeia acompanhará a parte do armazenamento tocada por cada transação e executará novamente essas transações em ordem. Este processo continuará recursivamente até que todos os conflitos inexplicáveis sejam resolvidos. Como as transações são ordenadas em blocos, o processo é determinístico, simplificando o fluxo de trabalho do desenvolvedor e mantendo o paralelismo no nível da cadeia.
SeiDB: Apresentará uma nova estrutura de dados chamada SeiDB para otimizar a camada de armazenamento da plataforma. O principal objetivo do SeiDB é evitar o inchaço do estado, o problema em que uma rede se torna muito pesada em dados, ao mesmo tempo que simplifica o processo de sincronização de estado para novos nós. Este projeto visa melhorar o desempenho geral e a escalabilidade do blockchain Sei.
O Sei V2 atinge esse objetivo transformando a árvore IAVL tradicional em um sistema de dois componentes – armazenamento de estado e compromissos de estado. Essa mudança reduz significativamente a latência e o uso do disco, e o Sei V2 também planeja passar a usar o PebbleDB para melhorar o desempenho de leitura e gravação para acesso multithread.
Interoperabilidade com cadeias existentes: o Sei V2 permite uma combinação perfeita entre EVM e qualquer outro ambiente de execução suportado pelo Sei, proporcionando uma experiência mais tranquila para desenvolvedores que podem acessar facilmente tokens nativos e outros recursos da cadeia, como penhor. Também criará um novo componente para apoiar contratos inteligentes EVM. Esses contratos inteligentes EVM se beneficiarão de todas as alterações feitas no consenso e na paralelização, e também poderão interagir com os contratos inteligentes Cosmwasm existentes.
Do ponto de vista do desempenho, o Sei V2 fornecerá uma taxa de transferência de 28.300 transações em lote por segundo, ao mesmo tempo que oferece um tempo de bloqueio de 390 milissegundos e finalidade de 390 milissegundos. Isso permite que a Sei ofereça suporte a mais usuários e forneça uma experiência interativa melhor do que as blockchains existentes, ao mesmo tempo que oferece custos por transação mais baratos.
O principal progresso da atualização do Sei V2 está agora próximo da conclusão do código. Após a conclusão da revisão, esta atualização será lançada na rede de teste pública no primeiro trimestre de 2024 e implantada na rede principal no primeiro semestre de 2024.
Néon
Neon EVM aproveita os recursos do blockchain Solana para fornecer um ambiente eficiente para Ethereum dApps. Ele funciona como um contrato inteligente dentro do Solana, permitindo que os desenvolvedores implantem dApps Ethereum com mínima ou nenhuma alteração de código e se beneficiem dos recursos avançados do Solana. A arquitetura e as operações do Neon EVM concentram-se na segurança, descentralização e sustentabilidade, proporcionando aos desenvolvedores Ethereum a oportunidade de fazer uma transição perfeita para o ambiente Solana. Ele aproveita as taxas baixas e as altas velocidades de transação da Solana com sua capacidade de permitir que as transações sejam executadas em paralelo, fornecer alto rendimento e reduzir custos. Os principais componentes do ecossistema Neon EVM incluem:
Programa Neon EVM:
É um EVM compilado no bytecode Berkeley Packet Filter e roda em Solana. Ele processa transações semelhantes ao Ethereum (transações Neon) em Solana e segue as regras do Ethereum. Neon EVM é configurado por meio de uma conta EVM descentralizada com múltiplas assinaturas, e os participantes podem alterar o código Neon EVM e definir parâmetros.
O processo pelo qual a Neon EVM processa transações envolve várias etapas importantes. Primeiro, os usuários iniciam uma transação semelhante à Ethereum (N-tx) por meio de uma carteira compatível com Ethereum. Essas transações são encapsuladas em transações Solana (S-tx) por meio do Neon Proxy e depois passadas para o programa Neon EVM hospedado no Solana. O programa Neon EVM desbloqueia transações, verifica assinaturas de usuários, carrega o status do EVM (incluindo dados da conta e código de contrato inteligente), executa transações no ambiente Solana BPF (Berkeley Packet Filter) e atualiza o status do Solana para refletir o novo status do Neon EVM.
Neon Proxy: permite que dApps Ethereum sejam portados para Neon com reconfiguração mínima. O Neon Proxy empacota transações EVM em transações Solana e as fornece como uma solução em contêiner para facilidade de uso. As operadoras que executam servidores Neon Proxy facilitam a execução de transações semelhantes ao Ethereum em Solana, aceitando tokens NEON para taxas de gás e outros pagamentos dentro do ecossistema Solana.
Neon DAO: O DAO fornece serviços de custódia para a Neon Foundation e orienta futuras pesquisas e desenvolvimento. Opera como uma série de contratos em Solana, fornecendo uma camada de governança que controla a funcionalidade Neon EVM. Os detentores de tokens NEON podem participar de atividades DAO, incluindo propor e votar propostas.
NEON Token: Este token utilitário tem duas funções principais – pagar taxas de gás e participar da governança por meio do DAO.
Integrações e ferramentas: Neon EVM oferece suporte a uma variedade de integrações e ferramentas para desenvolvimento e análise. Isso inclui exploradores de blocos como NeonScan, wrappers ERC-20 SPL para transferências de tokens, NeonPass para transferência de tokens ERC-20 entre Solana e Neon EVMs, NeonFaucet para testar tokens e compatibilidade com EVMs como compatibilidade com MetaMask Wallet.
Eclipse
Eclipse é uma solução de camada 2 para Ethereum que acelera bastante o processamento de transações aproveitando a Solana Virtual Machine (SVM). O Eclipse foi projetado para oferecer velocidade e escalabilidade, usando uma arquitetura modular rollup e integrando tecnologias-chave, como liquidação Ethereum, contratos inteligentes SVM, disponibilidade de dados Celestia e segurança RISC Zero.
Especificamente, o Eclipse Mainnet combina o melhor das peças de pilha modular:
Camada de liquidação - Ethereum: Eclipse usa Ethereum como camada de liquidação. Nesta camada, as transações são finalizadas e protegidas. Usar o Ethereum não significa apenas aproveitar suas vantagens de segurança e liquidez robustas, mas também usar o ETH como token de gás para pagar taxas de transação. Esta configuração permite que o Eclipse herde fortes recursos de segurança do Ethereum.
Camada de execução-SVM: Em termos de execução de contrato inteligente, o Eclipse usa SVM. Isso contrasta fortemente com a maneira como o EVM executa transações sequencialmente. O SVM é capaz de processar transações paralelamente. Seu tempo de execução Sealevel apresenta transações que não envolvem estados sobrepostos e podem ser processadas em paralelo, permitindo que o Eclipse seja dimensionado horizontalmente e melhore o rendimento.
Disponibilidade de dados - Celestia: Para garantir que os dados estejam disponíveis e verificáveis em tempo hábil, o Eclipse usa Celestia. Celestia fornece uma plataforma escalável e segura para publicação de dados e é um suporte importante para o alto rendimento do Eclipse.
Prova de fraude - RISC Zero: Eclipse integra RISC Zero para realizar prova de fraude de conhecimento zero, evitando a necessidade de serialização de estado intermediário, melhorando assim a eficiência e segurança do sistema.
O objetivo do design do Eclipse é fornecer uma solução universal de Camada 2 para Ethereum que possa ser usada em uma escala verdadeiramente grande. Ele foi projetado para resolver as limitações de rollups específicos de aplicativos e os problemas resultantes de isolamento e complexidade que podem levar a uma pior experiência do usuário e do desenvolvedor. O Eclipse oferece uma opção atraente para a construção de dApps escalonáveis e de alto desempenho no Ethereum por meio de seu sistema rollup modular e componentes de tecnologia integrados.
Lumio
Lumio é uma solução Layer 2 desenvolvida pela Pontem Network para resolver os desafios de escalabilidade do Ethereum e trazer uma experiência semelhante à Web2 para Web3. Ele se destaca como um rollup único no espaço blockchain devido à sua capacidade de suportar EVM e Move VM usados pelo Aptos. Essa dupla compatibilidade permite que a Lumio processe transações no Aptos e ao mesmo tempo se estabeleça no Ethereum, fornecendo uma solução versátil e eficiente para desenvolvedores e usuários de dApp. Possui os seguintes recursos principais:
Compatibilidade com máquina virtual dupla: Lumio suporta exclusivamente EVM e Move VM do Aptos. Essa dupla compatibilidade permite que o Lumio integre perfeitamente a funcionalidade do Ethereum e do Aptos, aumentando a flexibilidade e a eficiência do desenvolvimento e execução de dApps.
Alto rendimento e baixa latência: o Lumio aumenta significativamente a largura de banda das transações, aproveitando cadeias de alto desempenho como o Aptos para pedidos de transações. Essa integração garante que o Lumio possa lidar com eficiência com grandes volumes de transações, mantendo as características de segurança e liquidez do Ethereum.
Tecnologia Optimistic Rollup: Lumio usa a pilha OP de código aberto e adota tecnologia otimista rollup. Os rollups otimistas são conhecidos por seu processamento eficiente de transações e custos mais baixos, tornando-os adequados para dimensionar aplicativos baseados em Ethereum.
Modelo econômico flexível de custo de gás: Lumio apresenta um modelo econômico de custo de gás centrado em aplicações. Este modelo permite que os desenvolvedores de aplicativos se beneficiem diretamente do uso da rede, inspirando potencialmente um desenvolvimento de dApps mais inovador e fácil de usar.
Interoperabilidade e Integração: A capacidade da Lumio de processar transações no Aptos e liquidar no Ethereum demonstra um alto grau de interoperabilidade entre diferentes ecossistemas blockchain. Este recurso permite que os desenvolvedores aproveitem ao máximo o Ethereum e o Aptos em suas aplicações.
Equilíbrio entre segurança e escalabilidade: Combinar a forte segurança do Ethereum com a escalabilidade do Aptos fornece aos desenvolvedores uma solução atraente para a construção de dApps seguros e de alto desempenho. A arquitetura do Lumio foi projetada para equilibrar efetivamente esses dois aspectos críticos.
O Lumio está atualmente em beta fechado e planeja implementá-lo gradualmente para usuários selecionados. Essa abordagem permite testes completos e melhorias na plataforma com base no feedback do usuário, garantindo uma plataforma robusta e fácil de usar após um lançamento mais amplo.
Outros projetos paralelos na indústria
Solana
A tecnologia Sealevel da Solana é um componente chave de sua arquitetura blockchain e foi projetada para melhorar o desempenho de contratos inteligentes por meio de tecnologia de processamento paralelo. Essa abordagem é significativamente diferente do processamento de thread único de outras plataformas de blockchain, como EVM e o tempo de execução baseado em WASM da EOS, que processa um contrato por vez e modifica o estado do blockchain sequencialmente.
Sealevel permite que o tempo de execução Solana processe dezenas de milhares de contratos em paralelo, utilizando todos os núcleos disponíveis para o validador. Esta capacidade de processamento paralelo é possível porque as transações Solana descrevem explicitamente todos os estados que serão lidos ou escritos durante a execução, permitindo que transações não sobrepostas sejam executadas simultaneamente, bem como transações que apenas lêem o mesmo estado.
As principais funções do Sealevel são baseadas na arquitetura exclusiva do Solana, incluindo componentes como o banco de dados de contas Cloudbreak e o mecanismo de consenso de Prova de Histórico (PoH). Cloudbreak mapeia chaves públicas para contas, contas mantêm saldos e dados e programas (código sem estado) gerenciam transições de estado para essas contas.
As transações no Solana são especificadas com um vetor de instruções, cada instrução contendo o programa, as instruções do programa e uma lista de contas nas quais a transação deseja ler e gravar. Essa interface, inspirada nas interfaces de sistema operacional de baixo nível para dispositivos, permite que o SVM classifique milhões de transações pendentes e agende todas as transações não sobrepostas para processamento paralelo. Além disso, o Sealevel pode classificar todas as instruções por ID do programa e executar o mesmo programa em todas as contas simultaneamente, um processo semelhante à otimização SIMD (Single Instruction Multiple Data) usada em GPUs.
Sealevel for Solana oferece vários benefícios, incluindo escalabilidade aprimorada, latência reduzida, eficiência de custos e segurança aprimorada. Ele permite que a rede Solana lide com um número significativamente maior de transações por segundo, forneça finalização de transações quase instantânea e reduza as taxas de transação. Mesmo durante o processamento paralelo, a segurança do contrato inteligente é mantida através dos fortes protocolos de segurança da Solana.
Sealevel torna Solana uma poderosa plataforma de aplicativos descentralizada, permitindo processamento paralelo de alta velocidade e maior rendimento de transações.
###Sui
Os recursos de tecnologia paralela do Sui o tornam uma plataforma blockchain eficiente e de alto rendimento, adequada para uma variedade de aplicativos e casos de uso Web3. Esses recursos distintivos trabalham juntos para melhorar a eficiência e o rendimento de sua rede:
Componentes Narwhal e Bullshark: Esses dois componentes são cruciais para o mecanismo de consenso de Sui. O Narwhal funciona como um pool de memória, responsável por acelerar o processamento de transações, melhorar a eficiência da rede e garantir a disponibilidade dos dados quando submetidos ao Bullshark (mecanismo de consenso). Bullshark é responsável por classificar os dados fornecidos pelo Narwhal, utilizando um mecanismo bizantino de tolerância a falhas para verificar a validade das transações e distribuí-las pela rede.
Modelo de propriedade de ativos: Na rede Sui, os ativos podem pertencer a um único proprietário ou ser compartilhados por vários proprietários. Os ativos de um único proprietário podem ser transferidos rápida e livremente pela rede, enquanto os ativos partilhados precisam de ser verificados através de um sistema de consenso. Este sistema de propriedade de ativos não apenas melhora a eficiência do processamento de transações, mas também permite que os desenvolvedores criem vários tipos de ativos para suas aplicações.
Computação Distribuída: O design de Sui permite que a rede dimensione recursos com base na demanda, fazendo-a funcionar como um serviço em nuvem. Isso significa que, à medida que a demanda na rede Sui aumenta, os validadores de rede são capazes de adicionar mais poder de processamento, manter a estabilidade da rede e manter baixas as taxas de gás.
Linguagem de programação Sui Move: Sui Move é a linguagem de programação nativa do Sui, projetada para criar aplicativos de alto desempenho, seguros e ricos em recursos. É baseado na linguagem Move e visa melhorar os defeitos na linguagem de programação de contratos inteligentes, melhorar a segurança dos contratos inteligentes e a eficiência do trabalho dos programadores.
Bloco de transação programável (PTB): Um PTB em Sui é uma sequência de transação complexa e combinável que pode acessar qualquer função Move pública na cadeia em todos os contratos inteligentes. Este design oferece fortes garantias para aplicações de pagamento ou financeiras.
Escalabilidade horizontal: a escalabilidade do Sui não se limita ao processamento de transações, mas também inclui armazenamento. Isso permite que os desenvolvedores definam ativos complexos com propriedades ricas e os armazenem diretamente na cadeia, sem ter que usar armazenamento indireto fora da cadeia para economizar taxas de gás.
Combustível
Na rede Fuel, a “execução paralela de transações” é uma tecnologia chave que permite à rede processar eficientemente grandes quantidades de transações. O núcleo desta execução paralela é alcançado através do uso de listas de acesso de estado estritas baseadas no modelo UTXO (Unspent Transaction Output). Este modelo é um elemento fundamental no Bitcoin e em muitas outras criptomoedas.
Fuel introduz a capacidade de execução de transações paralelas no modelo UTXO. Ao usar listas de acesso de estado estritas, o Fuel é capaz de processar transações em paralelo, utilizando assim mais threads e núcleos de CPU que normalmente estariam ociosos em blockchains de thread único. Dessa forma, o Fuel pode fornecer mais poder de computação, acesso ao estado e taxa de transferência de transações do que um blockchain de thread único.
O combustível resolve o problema de simultaneidade no modelo UTXO. No Fuel, os usuários não assinam o UTXO diretamente, mas sim o ID do contrato, indicando sua intenção de interagir com o contrato. Portanto, os usuários não alteram diretamente o estado, fazendo com que o UTXO seja consumido. Em vez disso, o produtor do bloco será responsável por lidar com a forma como as diversas transações no bloco afetam o estado geral e, portanto, o contrato UTXO. Um contrato UTXO consumido cria um novo UTXO com as mesmas características principais, mas com armazenamento e equilíbrio atualizados.
Para conseguir a execução paralela de transações, a Fuel desenvolveu uma máquina virtual específica - FuelVM. O design do FuelVM se concentra na redução do desperdício de processamento em arquiteturas tradicionais de máquinas virtuais blockchain, ao mesmo tempo em que fornece aos desenvolvedores mais espaço de design potencial. Incorpora anos de lições aprendidas no ecossistema Ethereum e sugestões de melhorias que não puderam ser implementadas no Ethereum devido à necessidade de manter a compatibilidade com versões anteriores.
Aptos
O blockchain Aptos usa um mecanismo de execução paralela chamado Block-STM (Software Transaction Memory) para melhorar sua capacidade de processar transações. Esta tecnologia permite que o Aptos execute transações em uma ordem predefinida dentro de cada bloco, atribuindo transações a diferentes threads do processador durante a execução. A ideia central deste método é registrar os locais de memória modificados pelas transações durante a execução de todas as transações. Após a verificação de todos os resultados da transação, se for descoberto que uma transação acessou um local de memória modificado por uma transação anterior, a transação será invalidada. As transações abortadas são então reexecutadas e o processo se repete até que todas as transações tenham sido executadas.
Ao contrário de outros motores de execução paralela, o Block-STM mantém a atomicidade das transações sem a necessidade de saber antecipadamente os dados a serem lidos/escritos. Isso torna mais fácil para os desenvolvedores criarem aplicativos altamente paralelizados. Block-STM suporta atomicidade mais rica do que outros ambientes de execução paralela, que muitas vezes exigem que as operações sejam divididas em múltiplas transações (quebrando a atomicidade lógica). Block-STM aprimora a experiência do usuário reduzindo a latência e melhorando a eficiência de custos.
Além disso, o Aptos também adota um mecanismo de consenso chamado AptosBFTv4, um protocolo BFT para blockchains de produção que passou por rigorosa prova de correção. O protocolo otimiza a capacidade de resposta, fornece baixa latência e alto rendimento e aproveita ao máximo a rede subjacente. AptosBFTv4 usa um design de pipeline semelhante a um processador para garantir a utilização máxima de recursos em cada etapa. Portanto, um único nó pode participar de muitos aspectos do consenso, desde a seleção de transações para inclusão em um bloco até a execução de outro conjunto de transações, gravação das saídas de outro conjunto de transações no armazenamento e certificação das saídas de outro conjunto de transações. Isto faz com que o rendimento seja limitado apenas pelo estágio mais lento, em vez da combinação sequencial de todos os estágios.
desafio
desafio técnico
De modo geral, os principais desafios na adoção de uma abordagem paralela ou simultânea são problemas de corrida de dados, conflitos de leitura e gravação ou problemas de perigo de dados. Todos esses termos descrevem o mesmo problema: diferentes threads ou operações tentando ler e modificar os mesmos dados ao mesmo tempo. A implementação de sistemas paralelos eficientes e confiáveis exige a resolução de problemas técnicos complexos, especialmente para garantir a execução previsível e livre de conflitos de operações paralelas em milhares de nós descentralizados. Além disso, o desafio da compatibilidade técnica é garantir que os novos métodos de processamento paralelo sejam compatíveis com os padrões EVM e códigos de contratos inteligentes existentes.
Adaptação do ecossistema
Os desenvolvedores podem precisar aprender novas ferramentas e métodos para maximizar os benefícios do EVM paralelo. Além disso, os usuários também precisam se adaptar aos novos modos de interação e recursos de desempenho que possam surgir. Isto exige que os participantes de todo o ecossistema (incluindo programadores, utilizadores e prestadores de serviços) tenham uma certa compreensão e adaptabilidade às novas tecnologias. Ao mesmo tempo, um ecossistema blockchain forte depende não apenas de seus recursos técnicos, mas também de amplo suporte ao desenvolvedor e aplicativos ricos. Para que novas tecnologias, como a EVM paralela, tenham sucesso no mercado, elas precisam estabelecer efeitos de rede suficientes para atrair a participação de desenvolvedores e usuários.
Aumento da complexidade do sistema
O EVM paralelo requer comunicação de rede eficiente para suportar a sincronização de dados entre vários nós. Atrasos na rede ou falhas de sincronização podem levar a processamento inconsistente de transações, aumentando a complexidade do projeto do sistema. Para aproveitar efetivamente o processamento paralelo, os sistemas precisam gerenciar e alocar recursos de computação de forma mais inteligente. Isso pode envolver a distribuição dinâmica de carga entre diferentes nós, bem como a otimização do uso de memória e armazenamento. O desenvolvimento de contratos inteligentes e aplicações que suportam processamento paralelo é mais complexo do que os modelos tradicionais de execução sequencial. Os desenvolvedores precisam considerar as características e limitações da execução paralela, o que pode dificultar o processo de codificação e depuração. Num ambiente de execução paralela, as vulnerabilidades de segurança podem ser amplificadas porque um problema de segurança pode afetar múltiplas transações executadas em paralelo. Portanto, é necessário um processo de auditoria e teste de segurança mais rigoroso.
Perspectiva futura
O Parallel EVM mostrou grande potencial na melhoria da escalabilidade e eficiência do blockchain. Esses EVMs paralelos mencionados acima representam uma mudança importante na tecnologia blockchain e são projetados para aprimorar as capacidades de processamento de transações, executando transações simultaneamente em vários processadores. Esta abordagem rompe com o processamento sequencial tradicional de transações, permitindo maior rendimento e menor latência, que são essenciais para a escalabilidade e eficiência das redes blockchain.
A implementação bem-sucedida de EVM paralelo depende muito da visão e das habilidades dos desenvolvedores, especialmente na concepção de contratos inteligentes e estruturas de dados. Esses elementos são críticos para determinar se uma transação pode ser executada em paralelo. Os desenvolvedores devem considerar o processamento paralelo desde o início do projeto e garantir que seus projetos permitam que diferentes transações sejam executadas de forma independente e sem interferência.
O Parallel EVM também mantém compatibilidade com o ecossistema Ethereum, o que é fundamental para desenvolvedores e usuários já envolvidos em aplicações baseadas em Ethereum. Essa compatibilidade garante uma transição e integração suaves de dApps existentes, o que é um desafio para sistemas como o DAG, pois muitas vezes exigem modificações significativas nos aplicativos existentes.
O desenvolvimento de EVMs paralelos é visto como um passo fundamental na resolução das limitações fundamentais da escalabilidade do blockchain. Espera-se que essas inovações preparem as redes blockchain para o futuro, permitindo-lhes acompanhar as demandas crescentes e se tornarem a pedra angular da próxima geração de infraestrutura Web3. Embora os EVMs paralelos ofereçam um enorme potencial, a sua implementação bem sucedida exige a superação de desafios técnicos complexos e a garantia de uma ampla adoção do ecossistema.
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Relatório de pesquisa da MT Capital: Interpretação abrangente de EVM paralelo, visão geral do projeto e perspectivas futuras
Escrito por: Xinwei, MT Capital
##TL;DR
Os principais desafios na adopção do paralelismo incluem a resolução de problemas de corrida de dados e conflitos de leitura-escrita, garantindo a compatibilidade da tecnologia com os padrões existentes, adaptando-se a novos padrões de interacção do ecossistema, e gerir o aumento da complexidade do sistema, particularmente em termos de segurança e alocação de recursos.
O EVM paralelo demonstra grande potencial no aumento da escalabilidade e eficiência do blockchain, marcando uma grande mudança na tecnologia blockchain. Ele melhora as capacidades de processamento de transações ao executar transações simultaneamente em vários processadores, rompendo as limitações do processamento sequencial de transações tradicional. Embora os EVMs paralelos ofereçam um enorme potencial, a sua implementação bem sucedida exige a superação de desafios técnicos complexos e a garantia de uma ampla adoção do ecossistema.
Conceitos básicos de EVM paralelo
Introdução ao EVM
A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é o componente central do blockchain Ethereum e serve como seu mecanismo de computação. É uma máquina completa quase Turing que fornece um ambiente de execução para execução inteligente de contratos na rede Ethereum, o que é fundamental para manter a confiança e a consistência em todo o ecossistema Ethereum.
O EVM executa contratos inteligentes processando bytecode, que é uma forma mais básica de compilar código de contrato inteligente, normalmente escrito em uma linguagem de programação de alto nível, como Solidity. Esses bytecodes consistem em uma série de códigos de operação (opcodes) usados para executar diversas funções, incluindo operações aritméticas e armazenamento/recuperação de dados. O EVM opera como uma máquina de pilha, processando as operações do tipo “último a entrar, primeiro a sair”. Cada operação no EVM tem um custo de gás associado. Este sistema de gás mede o esforço computacional necessário para realizar as operações, garantindo uma alocação justa de recursos e evitando abusos na rede.
No Ethereum, as transações desempenham um papel importante na funcionalidade do EVM. Existem dois tipos de transações: aquelas que fazem com que uma mensagem seja chamada e aquelas que fazem com que um contrato seja criado. A criação do contrato resulta na criação de uma nova conta de contrato contendo o bytecode do contrato inteligente compilado, e quando outra conta faz uma chamada de mensagem para o contrato, seu bytecode é executado.
A arquitetura do EVM inclui componentes como bytecode, pilha, memória e armazenamento. Possui um espaço de memória dedicado para armazenamento temporário de dados durante a execução e um espaço de armazenamento persistente no blockchain para armazenar dados indefinidamente. O design do EVM garante um ambiente de execução seguro para contratos inteligentes, isolando-os para evitar ataques de reentrada e empregando diversas medidas de segurança, como limites de gás e profundidade de pilha.
Além disso, a influência da EVM se estende além do Ethereum para uma gama mais ampla através de cadeias compatíveis com EVM. Essas cadeias, embora diferentes, mantêm compatibilidade com aplicativos baseados em Ethereum, permitindo-lhes interagir perfeitamente com aplicativos baseados em Ethereum. Essas cadeias desempenham um papel fundamental em vários campos, como soluções empresariais, GameFi e DeFi.
A necessidade de EVM paralelo
A necessidade de EVM (Ethereum Virtual Machine) paralela decorre de sua capacidade de melhorar significativamente o desempenho e a eficiência das redes blockchain. O EVM tradicional processa transações sequencialmente, o que não só consome muita energia, mas também impõe uma carga de trabalho pesada aos validadores de rede. Esta abordagem resulta frequentemente em elevados custos de transação e ineficiências, e é considerada um grande obstáculo à adoção generalizada da blockchain.
O EVM paralelo revoluciona o processo de consenso ao permitir que múltiplas operações sejam executadas simultaneamente. A capacidade de execução em paralelo aumenta muito o rendimento da rede, melhorando assim o desempenho e a escalabilidade de todo o blockchain. Usando EVM paralelo, a rede blockchain pode processar mais transações em menos tempo, resolvendo efetivamente os problemas comuns de congestionamento e tempos de processamento lentos dos sistemas blockchain tradicionais.
O EVM paralelo tem um impacto significativo em vários aspectos da tecnologia blockchain:
Ele fornece um método de processamento de transações com maior eficiência energética. Ao reduzir a carga de trabalho dos validadores e de toda a rede, o Parallel EVM ajuda a construir um ecossistema blockchain mais sustentável.
A escalabilidade aprimorada e o aumento do rendimento levam diretamente a taxas de transação mais baixas. Os usuários desfrutarão de uma experiência mais econômica, tornando as plataformas blockchain mais atraentes para um público mais amplo.
Processar múltiplas transações simultaneamente, em vez de sequencialmente, significa que os dApps podem funcionar com mais facilidade, mesmo durante períodos de alta demanda da rede.
Método de implementação de EVM paralelo
Na arquitetura EVM atual, as operações de leitura e gravação mais sofisticadas são sload e sstore, que são usadas para ler e gravar dados do estado tri, respectivamente. Portanto, garantir que threads diferentes não entrem em conflito nessas duas operações é um ponto de entrada fácil para implementar EVM paralelo/simultâneo. Na verdade, existe um tipo especial de transação no Ethereum que inclui uma estrutura especial chamada “lista de acesso” que permite que transações que transportam endereços de armazenamento sejam lidas e modificadas. Portanto, isso fornece um bom ponto de partida para implementar uma abordagem de simultaneidade baseada em escalonamento.
Em termos de implementação do sistema, existem três formas comuns de EVM paralelo/simultâneo:
A diferença entre paralelismo/simultaneidade em sistemas blockchain e de banco de dados é que:
Então, o que precisamos?
É necessário consenso a nível do sistema e uma execução mais rápida levará a retornos mais elevados.
Um algoritmo de agendamento multivariável que leva em consideração as restrições de bloco captura mais receita e é capaz de concluir a execução mais rapidamente.
Operações de dados mais refinadas, incluindo bloqueio de dados em nível de código de operação, camada de cache de memória, etc.
Principais projetos e suas tecnologias
Laboratórios Mônadas
Monad é um EVM Layer 1 projetado para melhorar significativamente a escalabilidade e a velocidade de transação do blockchain por meio de seus recursos técnicos exclusivos. A principal vantagem do Monad é que ele pode lidar com até 10.000 transações por segundo e tem um tempo de bloqueio de 1 segundo. Isto se deve ao seu mecanismo de consenso MonadBFT e à compatibilidade com EVM, que lhe permitem processar transações de forma eficiente e rápida.
Um dos recursos mais atraentes do Monad são seus recursos de execução paralela, que permitem processar múltiplas transações simultaneamente, o que melhora muito a eficiência e o rendimento da rede em comparação com os métodos de processamento sequencial em sistemas blockchain tradicionais.
O desenvolvimento do Monad é liderado pelo Monad Labs, cofundado por Keone Hon, Eunice Giarta e James Hunsaker. O projeto arrecadou com sucesso US$ 19 milhões em financiamento inicial e planeja lançar uma rede de teste em meados do primeiro trimestre de 2024, seguida pelo lançamento de uma rede principal.
Monad é otimizado em quatro áreas principais para torná-lo um blockchain de alto desempenho:
MonadBFT: MonadBFT é um mecanismo de consenso de alto desempenho para o blockchain Monad, usado para obter consistência na ordem de transações sob condições de sincronização parcial na presença de atores bizantinos. É uma versão melhorada baseada em HotStuff, utilizando um algoritmo BFT de dois estágios, com capacidade de resposta otimista, sobrecarga de comunicação linear em situações comuns e sobrecarga de comunicação quadrática em situações de timeout. No MonadBFT, o líder envia um novo bloco e o QC (Quorum Certificate) ou TC (Timeout Certificate) da rodada anterior ao validador em cada rodada. O validador analisa o bloco e, se concordar, envia um voto “sim” assinado para a próxima rodada de líderes. Este processo usa assinaturas de limite para agregar os votos “sim” dos verificadores 2f+1 para formar o CQ. No caso comum de comunicação, o líder envia blocos aos validadores, que enviam votos diretamente ao líder para o próximo turno. MonadBFT também usa assinaturas BLS baseadas em emparelhamento para resolver problemas de escalabilidade, que podem agregar assinaturas de forma incremental em uma única assinatura, e verificar uma única assinatura agregada válida pode provar que os compartilhamentos associados à chave pública assinaram a mensagem. Por questões de desempenho, o MonadBFT adota um esquema de assinatura híbrida, onde as assinaturas BLS são utilizadas apenas para tipos de mensagens agregáveis (votação e tempo limite). A integridade e a autenticidade das mensagens ainda são fornecidas pelas assinaturas ECDSA. Devido a essas características, o MonadBFT é capaz de alcançar um consenso blockchain eficiente e robusto.
Execução atrasada: Esta é uma inovação fundamental que dissocia o processo de execução do processo de consenso. Sob esta arquitetura, o processo de consenso envolve os nós concordando com uma ordem oficial de transações, enquanto a execução é o processo de realmente executar essas transações e atualizar o estado. Neste projeto, o nó líder propõe a ordenação da transação, mas não conhece a raiz do estado final ao propor a ordenação; o nó validador não sabe se todas as transações no bloco serão executadas com sucesso ao votar na validade do bloco.
Este design permite que a Monad obtenha melhorias significativas de velocidade, permitindo que blockchains de fragmento único sejam dimensionados para milhões de usuários. No Monad, cada nó executa independentemente as transações no bloco N enquanto atinge o consenso no bloco N, e começa a chegar ao consenso no bloco N+1. Esta abordagem permite um orçamento de gás maior, uma vez que a execução só tem de acompanhar o consenso. Além disso, esta abordagem é mais tolerante a variações específicas no tempo de computação, uma vez que a execução só precisa acompanhar, em média, o consenso.
Para garantir ainda mais a replicação da máquina de estado, o Monad inclui uma raiz Merkle atrasada por blocos D na proposta do bloco. Essa raiz Merkle atrasada garante que a consistência em toda a rede seja mantida mesmo se um nó apresentar comportamento errôneo ou malicioso.
No MonadBFT, a finalidade é de slot único (1 segundo) e os resultados da execução normalmente demoram menos de 1 segundo em nós completos. Essa finalidade de slot único significa que, após o envio de uma transação, os usuários verão a ordem oficial das transações um único bloco depois. A menos que uma grande maioria da rede aja de forma maliciosa, não há possibilidade de reordenação. Para usuários que precisam entender os resultados das negociações rapidamente (por exemplo, traders de alta frequência), um nó completo pode ser executado para minimizar a latência.
Execução Paralela: Permite que o Monad execute múltiplas transações simultaneamente. Esta abordagem pode parecer diferente da semântica de execução do Ethereum à primeira vista, mas não é. Os blocos Monad são iguais aos blocos Ethereum, que são coleções de transações ordenadas linearmente. Os resultados da execução dessas transações são os mesmos entre Monad e Ethereum.
Durante a execução paralela, o Monad usa uma abordagem de execução otimista, que inicia a execução das transações subsequentes antes que as transações anteriores no bloco sejam concluídas. Às vezes, isso pode levar a resultados de execução incorretos. As mônadas resolvem esse problema rastreando as entradas usadas na execução de uma transação e comparando-as com as saídas de transações anteriores. Se houver discrepância, a transação precisará ser reexecutada com os dados corretos.
Além disso, Monad emprega um analisador de código estático para prever dependências entre transações ao executar transações para evitar execução paralela ineficaz. Na melhor das hipóteses, uma Mônada pode prever muitas dependências antecipadamente; na pior das hipóteses, ela volta para um modo de execução simples.
A tecnologia de execução paralela da Monad não apenas melhora a eficiência e o rendimento da rede, mas também reduz as falhas de transação devido à execução paralela, otimizando as estratégias de execução.
MonadDb: MonadDb é otimizado para armazenamento e processamento de dados. Faz parte da estratégia de otimização da Monad melhorar o desempenho geral da rede, especialmente quando se trata de processamento de dados de estado e dados de transação. Esses componentes são projetados para aumentar a eficiência e escalabilidade do armazenamento de dados e melhorar a capacidade da rede blockchain de lidar com grandes quantidades de dados. Inclui mecanismos aprimorados de indexação de dados, estruturas de armazenamento mais eficientes e caminhos de acesso de dados otimizados. Essas otimizações ajudam a reduzir o tempo de acesso aos dados e aumentar a velocidade de processamento de transações, melhorando assim o desempenho de toda a rede blockchain.
Projeto Ecológico
Trocar
TayaSwap é um AMM DEX baseado em Monad e desenvolvido por SubLabs que permite que ativos sejam negociados sem carteiras de pedidos ou intermediários tradicionais. AMM depende de fórmulas matemáticas e contratos inteligentes para facilitar trocas de tokens, determinar preços e utilizar contratos inteligentes para permitir transações ponto a ponto.
Finanças Ambientais
Ambient (anteriormente CrocSwap) é um protocolo de negociação descentralizado que permite que um AMM bilateral combine liquidez de produto centralizada e constante em qualquer par de ativos blockchain. A Ambient executa todo o DEX em um único contrato inteligente, onde um único pool AMM é uma estrutura de dados leve, em vez de um contrato inteligente separado.
Protocolo de Camarão
Shrimp é um (3,3) DEX com economia de token flywheel, suporte para ativos do mundo real e está chegando ao Monad.
Catalisador
Catalyst é uma solução de liquidez sem permissão entre blockchains modulares, desenvolvida especificamente para conectar todas as cadeias e permitir o acesso a qualquer ativo, em qualquer lugar. O Catalyst permite que os desenvolvedores se conectem automaticamente a todas as cadeias e obtenham acesso aos usuários em um ecossistema unificado, enquanto seu design simples, descentralizado e auto-hospedado garante que os projetos possam acessar a liquidez de forma segura e contínua.
Trocar
Swaap é um criador de mercado automatizado (AMM) neutro em termos de mercado. Combina oráculos e spreads dinâmicos para proporcionar ganhos sustentáveis aos fornecedores de liquidez e preços mais baratos aos traders. O protocolo reduz significativamente as perdas impermanentes e fornece pools de múltiplos ativos.
Elixir
Elixir é um protocolo de criação de mercado descentralizado que usa algoritmos de criação de mercado para interagir com exchanges centralizadas por meio de chamadas de API para trazer liquidez a ativos criptográficos de cauda longa.
Troca de tempo
Timeswap é um protocolo de mercado monetário descentralizado baseado em AMM que não usa oráculos ou liquidantes. Ao contrário do Uniswap, onde os ativos podem ser negociados em tempo real, o empréstimo no Timeswap envolve a negociação de tokens até que o reembolso seja concluído. O credor fornece o ativo A para pedir dinheiro emprestado, ao mesmo tempo que “protege” uma certa quantidade do ativo B que o mutuário usa como garantia. Os utilizadores podem ajustar o seu perfil de risco para obter taxas de juro mais elevadas com rácios hipotecários mais baixos, ou vice-versa.
Poply
Poply é um mercado NFT comunitário dedicado à cadeia Monad, exibindo e capacitando coleções NFT criadas especificamente para esta cadeia e atraindo pessoas interessadas em NFTs exclusivos usando IA para gerar arte e uma interface amigável. Negociação de ERC-721 fichas.
Quadro de distribuição
Switchboard é um protocolo oracle multicadeia, personalizável e sem permissão para feeds de dados universais e aleatoriedade verificável. Ao permitir que qualquer pessoa envie qualquer forma de dados, independentemente do tipo de dados, fornece um balcão único para os usuários e ajuda a impulsionar a próxima geração de aplicativos descentralizados.
Rede Pyth
Pyth Network é uma solução de oráculo de preços de última geração desenvolvida pela Douro Labs, com o objetivo de fornecer dados valiosos do mercado financeiro na cadeia, incluindo criptomoedas, ações, câmbio e commodities, para projetos e protocolos e para o público através da tecnologia blockchain. A rede agrega dados de preços primários de mais de 70 provedores de dados confiáveis e os publica para uso por contratos inteligentes e outras aplicações dentro ou fora da rede.
Protocolo AIT
O Protocolo AIT é uma infraestrutura de dados de inteligência artificial que fornece soluções de inteligência artificial Web3. O mercado descentralizado da AIT oferece a milhões de utilizadores de criptomoedas uma oportunidade única e ampla de participar em tarefas de “treinar para ganhar dinheiro”, um conceito que lhes permite simultaneamente ganhar recompensas e, ao mesmo tempo, contribuir ativamente para o desenvolvimento e desenvolvimento de modelos de inteligência artificial. .
Perceber
Notifi fornece uma camada de comunicação comum para todos os projetos Web3, com planos para incorporar recursos de notificação e mensagens em aplicativos descentralizados para interagir com usuários em canais digitais e em cadeia. A API Notifi permite que os desenvolvedores desbloqueiem infraestrutura de comunicação complexa por meio de APIs simples que podem fornecer experiências de usuário nativas para todos os aplicativos do mundo; o Notifi Center fornece aos usuários uma experiência de notificação de informações personalizadas, que estarão disponíveis em dispositivos móveis e na web. gerenciar todas as informações no mundo Web3; o Notifi Push permite que os profissionais de marketing criem compromissos coesos e multicanais que impulsionam o crescimento dos negócios e retêm sua base de usuários.
ACryptoS
ACryptoS é uma plataforma de estratégia de criptografia avançada, um otimizador de agregação de receita multi-cadeia e DEX, fornecendo cofres compostos automáticos de token único, cofres LP de token duplo, cofres de liquidez exclusivos, DEX de filial Balancer-V2 e trocas de stablecoin Uma ampla gama de produtos exclusivos . Lançado inicialmente na rede BNB em novembro de 2020, o ACryptoS se expandiu para 11 redes com mais de 100 cofres implantados, com o objetivo de oferecer suporte a usuários e protocolos DeFi.
MagmaDAO
MagmaDAO é um protocolo de staking de liquidez controlado por DAO que visa alcançar uma distribuição justa de tokens por meio de lançamentos aéreos competitivos do ecossistema.É o primeiro validador distribuído fora do Ethereum e é construído no Strong EVM L1 Monad mais rápido, mais barato e mais resistente à censura.
Troca de Wombats
Wombat Exchange é uma exchange de stablecoins de múltiplas cadeias com pools de liquidez abertos, baixo deslizamento e piquetagem unilateral.
Buraco de minhoca
Wormhole é um protocolo de mensagens universal descentralizado que permite que desenvolvedores e usuários de aplicativos cross-chain aproveitem vários ecossistemas.
DeMask Finanças
DeMask Finance é um protocolo AMM on-chain para transações entre NFTs e tokens ERC20. DeMask Finance apoia a criação de coleções NFT e plataformas de lançamento NFT: emparelhadas com ETH e outros tokens. Troca descentralizada NFT: suporta emparelhamento de ERC-1155 NFT ou outros tokens com tokens ETH e ERC-20. O protocolo DeMask visa adicionar liquidez ao mercado NFT e fornece uma interface para permitir a troca perfeita entre tokens ERC20 ou tokens nativos e coleções NFT. DeMask é um sistema de contratos inteligentes interconectados que permite a todos os usuários criar e possuir pools de liquidez e negociar de maneira totalmente automatizada. Cada pool conterá um par de ativos, incluindo um token e um NFT, proporcionando um preço fixo para negociação instantânea. Isto também permite que outros contratos estimem o preço médio dos dois ativos ao longo do tempo. Os usuários com pools de liquidez serão recompensados ao trocar pares de ativos.
Seis V2
Sei V2 é uma atualização importante para a rede Sei, que pretende ser a primeira EVM totalmente paralelizada. Esta atualização permitirá à Sei:
Compatibilidade retroativa com contratos inteligentes EVM: Isso significa que os desenvolvedores podem implantar contratos inteligentes auditados e compatíveis com EVM no Sei sem alterar o código. Isto é extremamente importante para os desenvolvedores, pois simplifica o processo de transferência de seus contratos inteligentes existentes de outras blockchains, como Ethereum para Sei.
Do ponto de vista técnico, os nós Sei importarão automaticamente Geth – a implementação Go da Máquina Virtual Ethereum. Geth será usado para processar transações Ethereum, e quaisquer atualizações resultantes (incluindo atualizações de estado ou chamadas para contratos não relacionados a EVM) serão feitas através da interface especial criada pela Sei para o EVM.
Paralelização otimista: permite que o blockchain suporte a paralelização sem exigir que os desenvolvedores definam quaisquer dependências. Isso significa que todas as transações podem ser executadas em paralelo e, quando ocorre um conflito (por exemplo, uma transação atinge o mesmo estado), a cadeia acompanhará a parte do armazenamento tocada por cada transação e executará novamente essas transações em ordem. Este processo continuará recursivamente até que todos os conflitos inexplicáveis sejam resolvidos. Como as transações são ordenadas em blocos, o processo é determinístico, simplificando o fluxo de trabalho do desenvolvedor e mantendo o paralelismo no nível da cadeia.
SeiDB: Apresentará uma nova estrutura de dados chamada SeiDB para otimizar a camada de armazenamento da plataforma. O principal objetivo do SeiDB é evitar o inchaço do estado, o problema em que uma rede se torna muito pesada em dados, ao mesmo tempo que simplifica o processo de sincronização de estado para novos nós. Este projeto visa melhorar o desempenho geral e a escalabilidade do blockchain Sei.
O Sei V2 atinge esse objetivo transformando a árvore IAVL tradicional em um sistema de dois componentes – armazenamento de estado e compromissos de estado. Essa mudança reduz significativamente a latência e o uso do disco, e o Sei V2 também planeja passar a usar o PebbleDB para melhorar o desempenho de leitura e gravação para acesso multithread.
Interoperabilidade com cadeias existentes: o Sei V2 permite uma combinação perfeita entre EVM e qualquer outro ambiente de execução suportado pelo Sei, proporcionando uma experiência mais tranquila para desenvolvedores que podem acessar facilmente tokens nativos e outros recursos da cadeia, como penhor. Também criará um novo componente para apoiar contratos inteligentes EVM. Esses contratos inteligentes EVM se beneficiarão de todas as alterações feitas no consenso e na paralelização, e também poderão interagir com os contratos inteligentes Cosmwasm existentes.
Do ponto de vista do desempenho, o Sei V2 fornecerá uma taxa de transferência de 28.300 transações em lote por segundo, ao mesmo tempo que oferece um tempo de bloqueio de 390 milissegundos e finalidade de 390 milissegundos. Isso permite que a Sei ofereça suporte a mais usuários e forneça uma experiência interativa melhor do que as blockchains existentes, ao mesmo tempo que oferece custos por transação mais baratos.
O principal progresso da atualização do Sei V2 está agora próximo da conclusão do código. Após a conclusão da revisão, esta atualização será lançada na rede de teste pública no primeiro trimestre de 2024 e implantada na rede principal no primeiro semestre de 2024.
Néon
Neon EVM aproveita os recursos do blockchain Solana para fornecer um ambiente eficiente para Ethereum dApps. Ele funciona como um contrato inteligente dentro do Solana, permitindo que os desenvolvedores implantem dApps Ethereum com mínima ou nenhuma alteração de código e se beneficiem dos recursos avançados do Solana. A arquitetura e as operações do Neon EVM concentram-se na segurança, descentralização e sustentabilidade, proporcionando aos desenvolvedores Ethereum a oportunidade de fazer uma transição perfeita para o ambiente Solana. Ele aproveita as taxas baixas e as altas velocidades de transação da Solana com sua capacidade de permitir que as transações sejam executadas em paralelo, fornecer alto rendimento e reduzir custos. Os principais componentes do ecossistema Neon EVM incluem:
Programa Neon EVM:
É um EVM compilado no bytecode Berkeley Packet Filter e roda em Solana. Ele processa transações semelhantes ao Ethereum (transações Neon) em Solana e segue as regras do Ethereum. Neon EVM é configurado por meio de uma conta EVM descentralizada com múltiplas assinaturas, e os participantes podem alterar o código Neon EVM e definir parâmetros.
O processo pelo qual a Neon EVM processa transações envolve várias etapas importantes. Primeiro, os usuários iniciam uma transação semelhante à Ethereum (N-tx) por meio de uma carteira compatível com Ethereum. Essas transações são encapsuladas em transações Solana (S-tx) por meio do Neon Proxy e depois passadas para o programa Neon EVM hospedado no Solana. O programa Neon EVM desbloqueia transações, verifica assinaturas de usuários, carrega o status do EVM (incluindo dados da conta e código de contrato inteligente), executa transações no ambiente Solana BPF (Berkeley Packet Filter) e atualiza o status do Solana para refletir o novo status do Neon EVM.
Neon Proxy: permite que dApps Ethereum sejam portados para Neon com reconfiguração mínima. O Neon Proxy empacota transações EVM em transações Solana e as fornece como uma solução em contêiner para facilidade de uso. As operadoras que executam servidores Neon Proxy facilitam a execução de transações semelhantes ao Ethereum em Solana, aceitando tokens NEON para taxas de gás e outros pagamentos dentro do ecossistema Solana.
Neon DAO: O DAO fornece serviços de custódia para a Neon Foundation e orienta futuras pesquisas e desenvolvimento. Opera como uma série de contratos em Solana, fornecendo uma camada de governança que controla a funcionalidade Neon EVM. Os detentores de tokens NEON podem participar de atividades DAO, incluindo propor e votar propostas.
NEON Token: Este token utilitário tem duas funções principais – pagar taxas de gás e participar da governança por meio do DAO.
Integrações e ferramentas: Neon EVM oferece suporte a uma variedade de integrações e ferramentas para desenvolvimento e análise. Isso inclui exploradores de blocos como NeonScan, wrappers ERC-20 SPL para transferências de tokens, NeonPass para transferência de tokens ERC-20 entre Solana e Neon EVMs, NeonFaucet para testar tokens e compatibilidade com EVMs como compatibilidade com MetaMask Wallet.
Eclipse
Eclipse é uma solução de camada 2 para Ethereum que acelera bastante o processamento de transações aproveitando a Solana Virtual Machine (SVM). O Eclipse foi projetado para oferecer velocidade e escalabilidade, usando uma arquitetura modular rollup e integrando tecnologias-chave, como liquidação Ethereum, contratos inteligentes SVM, disponibilidade de dados Celestia e segurança RISC Zero.
Especificamente, o Eclipse Mainnet combina o melhor das peças de pilha modular:
Camada de liquidação - Ethereum: Eclipse usa Ethereum como camada de liquidação. Nesta camada, as transações são finalizadas e protegidas. Usar o Ethereum não significa apenas aproveitar suas vantagens de segurança e liquidez robustas, mas também usar o ETH como token de gás para pagar taxas de transação. Esta configuração permite que o Eclipse herde fortes recursos de segurança do Ethereum.
Camada de execução-SVM: Em termos de execução de contrato inteligente, o Eclipse usa SVM. Isso contrasta fortemente com a maneira como o EVM executa transações sequencialmente. O SVM é capaz de processar transações paralelamente. Seu tempo de execução Sealevel apresenta transações que não envolvem estados sobrepostos e podem ser processadas em paralelo, permitindo que o Eclipse seja dimensionado horizontalmente e melhore o rendimento.
Disponibilidade de dados - Celestia: Para garantir que os dados estejam disponíveis e verificáveis em tempo hábil, o Eclipse usa Celestia. Celestia fornece uma plataforma escalável e segura para publicação de dados e é um suporte importante para o alto rendimento do Eclipse.
Prova de fraude - RISC Zero: Eclipse integra RISC Zero para realizar prova de fraude de conhecimento zero, evitando a necessidade de serialização de estado intermediário, melhorando assim a eficiência e segurança do sistema.
O objetivo do design do Eclipse é fornecer uma solução universal de Camada 2 para Ethereum que possa ser usada em uma escala verdadeiramente grande. Ele foi projetado para resolver as limitações de rollups específicos de aplicativos e os problemas resultantes de isolamento e complexidade que podem levar a uma pior experiência do usuário e do desenvolvedor. O Eclipse oferece uma opção atraente para a construção de dApps escalonáveis e de alto desempenho no Ethereum por meio de seu sistema rollup modular e componentes de tecnologia integrados.
Lumio
Lumio é uma solução Layer 2 desenvolvida pela Pontem Network para resolver os desafios de escalabilidade do Ethereum e trazer uma experiência semelhante à Web2 para Web3. Ele se destaca como um rollup único no espaço blockchain devido à sua capacidade de suportar EVM e Move VM usados pelo Aptos. Essa dupla compatibilidade permite que a Lumio processe transações no Aptos e ao mesmo tempo se estabeleça no Ethereum, fornecendo uma solução versátil e eficiente para desenvolvedores e usuários de dApp. Possui os seguintes recursos principais:
Compatibilidade com máquina virtual dupla: Lumio suporta exclusivamente EVM e Move VM do Aptos. Essa dupla compatibilidade permite que o Lumio integre perfeitamente a funcionalidade do Ethereum e do Aptos, aumentando a flexibilidade e a eficiência do desenvolvimento e execução de dApps.
Alto rendimento e baixa latência: o Lumio aumenta significativamente a largura de banda das transações, aproveitando cadeias de alto desempenho como o Aptos para pedidos de transações. Essa integração garante que o Lumio possa lidar com eficiência com grandes volumes de transações, mantendo as características de segurança e liquidez do Ethereum.
Tecnologia Optimistic Rollup: Lumio usa a pilha OP de código aberto e adota tecnologia otimista rollup. Os rollups otimistas são conhecidos por seu processamento eficiente de transações e custos mais baixos, tornando-os adequados para dimensionar aplicativos baseados em Ethereum.
Modelo econômico flexível de custo de gás: Lumio apresenta um modelo econômico de custo de gás centrado em aplicações. Este modelo permite que os desenvolvedores de aplicativos se beneficiem diretamente do uso da rede, inspirando potencialmente um desenvolvimento de dApps mais inovador e fácil de usar.
Interoperabilidade e Integração: A capacidade da Lumio de processar transações no Aptos e liquidar no Ethereum demonstra um alto grau de interoperabilidade entre diferentes ecossistemas blockchain. Este recurso permite que os desenvolvedores aproveitem ao máximo o Ethereum e o Aptos em suas aplicações.
Equilíbrio entre segurança e escalabilidade: Combinar a forte segurança do Ethereum com a escalabilidade do Aptos fornece aos desenvolvedores uma solução atraente para a construção de dApps seguros e de alto desempenho. A arquitetura do Lumio foi projetada para equilibrar efetivamente esses dois aspectos críticos.
O Lumio está atualmente em beta fechado e planeja implementá-lo gradualmente para usuários selecionados. Essa abordagem permite testes completos e melhorias na plataforma com base no feedback do usuário, garantindo uma plataforma robusta e fácil de usar após um lançamento mais amplo.
Outros projetos paralelos na indústria
Solana
A tecnologia Sealevel da Solana é um componente chave de sua arquitetura blockchain e foi projetada para melhorar o desempenho de contratos inteligentes por meio de tecnologia de processamento paralelo. Essa abordagem é significativamente diferente do processamento de thread único de outras plataformas de blockchain, como EVM e o tempo de execução baseado em WASM da EOS, que processa um contrato por vez e modifica o estado do blockchain sequencialmente.
Sealevel permite que o tempo de execução Solana processe dezenas de milhares de contratos em paralelo, utilizando todos os núcleos disponíveis para o validador. Esta capacidade de processamento paralelo é possível porque as transações Solana descrevem explicitamente todos os estados que serão lidos ou escritos durante a execução, permitindo que transações não sobrepostas sejam executadas simultaneamente, bem como transações que apenas lêem o mesmo estado.
As principais funções do Sealevel são baseadas na arquitetura exclusiva do Solana, incluindo componentes como o banco de dados de contas Cloudbreak e o mecanismo de consenso de Prova de Histórico (PoH). Cloudbreak mapeia chaves públicas para contas, contas mantêm saldos e dados e programas (código sem estado) gerenciam transições de estado para essas contas.
As transações no Solana são especificadas com um vetor de instruções, cada instrução contendo o programa, as instruções do programa e uma lista de contas nas quais a transação deseja ler e gravar. Essa interface, inspirada nas interfaces de sistema operacional de baixo nível para dispositivos, permite que o SVM classifique milhões de transações pendentes e agende todas as transações não sobrepostas para processamento paralelo. Além disso, o Sealevel pode classificar todas as instruções por ID do programa e executar o mesmo programa em todas as contas simultaneamente, um processo semelhante à otimização SIMD (Single Instruction Multiple Data) usada em GPUs.
Sealevel for Solana oferece vários benefícios, incluindo escalabilidade aprimorada, latência reduzida, eficiência de custos e segurança aprimorada. Ele permite que a rede Solana lide com um número significativamente maior de transações por segundo, forneça finalização de transações quase instantânea e reduza as taxas de transação. Mesmo durante o processamento paralelo, a segurança do contrato inteligente é mantida através dos fortes protocolos de segurança da Solana.
Sealevel torna Solana uma poderosa plataforma de aplicativos descentralizada, permitindo processamento paralelo de alta velocidade e maior rendimento de transações.
###Sui
Os recursos de tecnologia paralela do Sui o tornam uma plataforma blockchain eficiente e de alto rendimento, adequada para uma variedade de aplicativos e casos de uso Web3. Esses recursos distintivos trabalham juntos para melhorar a eficiência e o rendimento de sua rede:
Componentes Narwhal e Bullshark: Esses dois componentes são cruciais para o mecanismo de consenso de Sui. O Narwhal funciona como um pool de memória, responsável por acelerar o processamento de transações, melhorar a eficiência da rede e garantir a disponibilidade dos dados quando submetidos ao Bullshark (mecanismo de consenso). Bullshark é responsável por classificar os dados fornecidos pelo Narwhal, utilizando um mecanismo bizantino de tolerância a falhas para verificar a validade das transações e distribuí-las pela rede.
Modelo de propriedade de ativos: Na rede Sui, os ativos podem pertencer a um único proprietário ou ser compartilhados por vários proprietários. Os ativos de um único proprietário podem ser transferidos rápida e livremente pela rede, enquanto os ativos partilhados precisam de ser verificados através de um sistema de consenso. Este sistema de propriedade de ativos não apenas melhora a eficiência do processamento de transações, mas também permite que os desenvolvedores criem vários tipos de ativos para suas aplicações.
Computação Distribuída: O design de Sui permite que a rede dimensione recursos com base na demanda, fazendo-a funcionar como um serviço em nuvem. Isso significa que, à medida que a demanda na rede Sui aumenta, os validadores de rede são capazes de adicionar mais poder de processamento, manter a estabilidade da rede e manter baixas as taxas de gás.
Linguagem de programação Sui Move: Sui Move é a linguagem de programação nativa do Sui, projetada para criar aplicativos de alto desempenho, seguros e ricos em recursos. É baseado na linguagem Move e visa melhorar os defeitos na linguagem de programação de contratos inteligentes, melhorar a segurança dos contratos inteligentes e a eficiência do trabalho dos programadores.
Bloco de transação programável (PTB): Um PTB em Sui é uma sequência de transação complexa e combinável que pode acessar qualquer função Move pública na cadeia em todos os contratos inteligentes. Este design oferece fortes garantias para aplicações de pagamento ou financeiras.
Escalabilidade horizontal: a escalabilidade do Sui não se limita ao processamento de transações, mas também inclui armazenamento. Isso permite que os desenvolvedores definam ativos complexos com propriedades ricas e os armazenem diretamente na cadeia, sem ter que usar armazenamento indireto fora da cadeia para economizar taxas de gás.
Combustível
Na rede Fuel, a “execução paralela de transações” é uma tecnologia chave que permite à rede processar eficientemente grandes quantidades de transações. O núcleo desta execução paralela é alcançado através do uso de listas de acesso de estado estritas baseadas no modelo UTXO (Unspent Transaction Output). Este modelo é um elemento fundamental no Bitcoin e em muitas outras criptomoedas.
Fuel introduz a capacidade de execução de transações paralelas no modelo UTXO. Ao usar listas de acesso de estado estritas, o Fuel é capaz de processar transações em paralelo, utilizando assim mais threads e núcleos de CPU que normalmente estariam ociosos em blockchains de thread único. Dessa forma, o Fuel pode fornecer mais poder de computação, acesso ao estado e taxa de transferência de transações do que um blockchain de thread único.
O combustível resolve o problema de simultaneidade no modelo UTXO. No Fuel, os usuários não assinam o UTXO diretamente, mas sim o ID do contrato, indicando sua intenção de interagir com o contrato. Portanto, os usuários não alteram diretamente o estado, fazendo com que o UTXO seja consumido. Em vez disso, o produtor do bloco será responsável por lidar com a forma como as diversas transações no bloco afetam o estado geral e, portanto, o contrato UTXO. Um contrato UTXO consumido cria um novo UTXO com as mesmas características principais, mas com armazenamento e equilíbrio atualizados.
Para conseguir a execução paralela de transações, a Fuel desenvolveu uma máquina virtual específica - FuelVM. O design do FuelVM se concentra na redução do desperdício de processamento em arquiteturas tradicionais de máquinas virtuais blockchain, ao mesmo tempo em que fornece aos desenvolvedores mais espaço de design potencial. Incorpora anos de lições aprendidas no ecossistema Ethereum e sugestões de melhorias que não puderam ser implementadas no Ethereum devido à necessidade de manter a compatibilidade com versões anteriores.
Aptos
O blockchain Aptos usa um mecanismo de execução paralela chamado Block-STM (Software Transaction Memory) para melhorar sua capacidade de processar transações. Esta tecnologia permite que o Aptos execute transações em uma ordem predefinida dentro de cada bloco, atribuindo transações a diferentes threads do processador durante a execução. A ideia central deste método é registrar os locais de memória modificados pelas transações durante a execução de todas as transações. Após a verificação de todos os resultados da transação, se for descoberto que uma transação acessou um local de memória modificado por uma transação anterior, a transação será invalidada. As transações abortadas são então reexecutadas e o processo se repete até que todas as transações tenham sido executadas.
Ao contrário de outros motores de execução paralela, o Block-STM mantém a atomicidade das transações sem a necessidade de saber antecipadamente os dados a serem lidos/escritos. Isso torna mais fácil para os desenvolvedores criarem aplicativos altamente paralelizados. Block-STM suporta atomicidade mais rica do que outros ambientes de execução paralela, que muitas vezes exigem que as operações sejam divididas em múltiplas transações (quebrando a atomicidade lógica). Block-STM aprimora a experiência do usuário reduzindo a latência e melhorando a eficiência de custos.
Além disso, o Aptos também adota um mecanismo de consenso chamado AptosBFTv4, um protocolo BFT para blockchains de produção que passou por rigorosa prova de correção. O protocolo otimiza a capacidade de resposta, fornece baixa latência e alto rendimento e aproveita ao máximo a rede subjacente. AptosBFTv4 usa um design de pipeline semelhante a um processador para garantir a utilização máxima de recursos em cada etapa. Portanto, um único nó pode participar de muitos aspectos do consenso, desde a seleção de transações para inclusão em um bloco até a execução de outro conjunto de transações, gravação das saídas de outro conjunto de transações no armazenamento e certificação das saídas de outro conjunto de transações. Isto faz com que o rendimento seja limitado apenas pelo estágio mais lento, em vez da combinação sequencial de todos os estágios.
desafio
desafio técnico
De modo geral, os principais desafios na adoção de uma abordagem paralela ou simultânea são problemas de corrida de dados, conflitos de leitura e gravação ou problemas de perigo de dados. Todos esses termos descrevem o mesmo problema: diferentes threads ou operações tentando ler e modificar os mesmos dados ao mesmo tempo. A implementação de sistemas paralelos eficientes e confiáveis exige a resolução de problemas técnicos complexos, especialmente para garantir a execução previsível e livre de conflitos de operações paralelas em milhares de nós descentralizados. Além disso, o desafio da compatibilidade técnica é garantir que os novos métodos de processamento paralelo sejam compatíveis com os padrões EVM e códigos de contratos inteligentes existentes.
Adaptação do ecossistema
Os desenvolvedores podem precisar aprender novas ferramentas e métodos para maximizar os benefícios do EVM paralelo. Além disso, os usuários também precisam se adaptar aos novos modos de interação e recursos de desempenho que possam surgir. Isto exige que os participantes de todo o ecossistema (incluindo programadores, utilizadores e prestadores de serviços) tenham uma certa compreensão e adaptabilidade às novas tecnologias. Ao mesmo tempo, um ecossistema blockchain forte depende não apenas de seus recursos técnicos, mas também de amplo suporte ao desenvolvedor e aplicativos ricos. Para que novas tecnologias, como a EVM paralela, tenham sucesso no mercado, elas precisam estabelecer efeitos de rede suficientes para atrair a participação de desenvolvedores e usuários.
Aumento da complexidade do sistema
O EVM paralelo requer comunicação de rede eficiente para suportar a sincronização de dados entre vários nós. Atrasos na rede ou falhas de sincronização podem levar a processamento inconsistente de transações, aumentando a complexidade do projeto do sistema. Para aproveitar efetivamente o processamento paralelo, os sistemas precisam gerenciar e alocar recursos de computação de forma mais inteligente. Isso pode envolver a distribuição dinâmica de carga entre diferentes nós, bem como a otimização do uso de memória e armazenamento. O desenvolvimento de contratos inteligentes e aplicações que suportam processamento paralelo é mais complexo do que os modelos tradicionais de execução sequencial. Os desenvolvedores precisam considerar as características e limitações da execução paralela, o que pode dificultar o processo de codificação e depuração. Num ambiente de execução paralela, as vulnerabilidades de segurança podem ser amplificadas porque um problema de segurança pode afetar múltiplas transações executadas em paralelo. Portanto, é necessário um processo de auditoria e teste de segurança mais rigoroso.
Perspectiva futura
O Parallel EVM mostrou grande potencial na melhoria da escalabilidade e eficiência do blockchain. Esses EVMs paralelos mencionados acima representam uma mudança importante na tecnologia blockchain e são projetados para aprimorar as capacidades de processamento de transações, executando transações simultaneamente em vários processadores. Esta abordagem rompe com o processamento sequencial tradicional de transações, permitindo maior rendimento e menor latência, que são essenciais para a escalabilidade e eficiência das redes blockchain.
A implementação bem-sucedida de EVM paralelo depende muito da visão e das habilidades dos desenvolvedores, especialmente na concepção de contratos inteligentes e estruturas de dados. Esses elementos são críticos para determinar se uma transação pode ser executada em paralelo. Os desenvolvedores devem considerar o processamento paralelo desde o início do projeto e garantir que seus projetos permitam que diferentes transações sejam executadas de forma independente e sem interferência.
O Parallel EVM também mantém compatibilidade com o ecossistema Ethereum, o que é fundamental para desenvolvedores e usuários já envolvidos em aplicações baseadas em Ethereum. Essa compatibilidade garante uma transição e integração suaves de dApps existentes, o que é um desafio para sistemas como o DAG, pois muitas vezes exigem modificações significativas nos aplicativos existentes.
O desenvolvimento de EVMs paralelos é visto como um passo fundamental na resolução das limitações fundamentais da escalabilidade do blockchain. Espera-se que essas inovações preparem as redes blockchain para o futuro, permitindo-lhes acompanhar as demandas crescentes e se tornarem a pedra angular da próxima geração de infraestrutura Web3. Embora os EVMs paralelos ofereçam um enorme potencial, a sua implementação bem sucedida exige a superação de desafios técnicos complexos e a garantia de uma ampla adoção do ecossistema.