1. Was ist Parallel EVM?

Parallel Ethereum Virtual Machine (Parallel EVM) ist eine verbesserte Version der traditionellen Ethereum Virtual Machine (EVM), die die Blockchain-Transaktionsdurchsatz durch die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer nicht konfliktierender Transaktionen erhöht und somit die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit und -effizienz steigert.

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist der Konsens- und Ausführungsmechanismus des Ethereum-Netzwerks, der für die Verarbeitung und Ausführung von Transaktionen verantwortlich ist. Im traditionellen EVM werden Transaktionen und Smart Contracts nacheinander ausgeführt. Jede Transaktion muss einzeln verarbeitet werden, um einen linear geordneten Prozess zu bilden. Diese Methode ist zwar einfach, kann aber zu Engpässen führen, insbesondere wenn das Transaktionsvolumen steigt. Jede Transaktion muss warten, bis sie an der Reihe ist, was die Bearbeitungszeit verlängern und möglicherweise zu Verzögerungen und höheren Kosten (in Bezug auf Gasgebühren) führen kann. Paralleles EVM verbessert den Blockchain-Durchsatz und die Ausführungsgeschwindigkeit erheblich, indem es mehrere nicht widersprüchliche Transaktionen gleichzeitig verarbeitet. Wenn Bob zum Beispiel tauschen möchte, Alice ein neues NFT prägen möchte und Eric Geld an einen Validator senden möchte, können diese Transaktionen gleichzeitig statt nacheinander verarbeitet werden, wodurch die Transaktionsverarbeitungszeit und -kosten reduziert werden. Diese parallele Verarbeitungsfähigkeit ermöglicht es der Blockchain, mehr Transaktionen in kürzerer Zeit abzuwickeln und so die Überlastungsprobleme herkömmlicher Blockchain-Systeme zu lösen.

2. Wie funktioniert Parallel EVM?

In der aktuellen EVM-Architektur sind die granularsten Lese- und Schreibvorgänge sloadundsstore, die zum Lesen und Schreiben des State-Trie verwendet werden. Daher ist die Gewährleistung, dass verschiedene Threads nicht auf diese beiden Operationen in Konflikt geraten, der direkte Einstiegspunkt für die Implementierung von parallel/konkurrentem EVM. Tatsächlich gibt es in Ethereum einen speziellen Transaktionstyp, der eine spezielle Struktur namens "Access List" enthält, die es Transaktionen ermöglicht, die Speicheradressen mitzuführen, die sie lesen und ändern werden. Dies bietet einen guten Ausgangspunkt für die Implementierung eines zeitplanbasierten, gleichzeitigen Ansatzes. In Bezug auf die Systemimplementierung gibt es drei gängige Formen von parallel/konkurrentem EVM:

1. Zeitplanbasierte parallele Verarbeitung
   

• Zugriffsliste: Bestimmen Sie vor der Ausführung von Transaktionen im Voraus die Speicheradressen, die durch die Zugriffsliste gelesen und geändert werden. Die Zugriffsliste enthält alle Zustandsinformationen, die für jede Transaktion benötigt werden.
• Planungsalgorithmus: Der Planungsalgorithmus ordnet Transaktionen auf verschiedenen Threads basierend auf der Zugriffsliste an und stellt sicher, dass gleichzeitig ausgeführte Transaktionen nicht auf die gleiche Speicheradresse zugreifen und somit Konflikte vermeiden.
• Parallele Ausführung: Während der tatsächlichen Ausführung können mehrere Transaktionen gleichzeitig auf verschiedenen Threads ausgeführt werden, wobei der Planungsalgorithmus sicherstellt, dass diese Transaktionen keine gegenseitigen Abhängigkeiten oder Konflikte haben.

1. Mehrfädige EVM-Instanzen
   

• Instantiieren Sie mehrere EVMs: Erstellen Sie mehrere EVM-Instanzen auf einem Knoten, von denen jede unabhängig ausgeführt und Transaktionen verarbeiten kann.
• Allocate Transactions: Verteilen Sie Transaktionen zur Verarbeitung gemäß einer bestimmten Strategie (z. B. Hash-Wert, Zeitstempel usw.) an verschiedene EVM-Instanzen.
• Parallele Ausführung: Jede EVM-Instanz führt die ihr zugewiesenen Transaktionen in einem eigenen Thread aus, wobei mehrere Instanzen gleichzeitig laufen, um eine parallele Verarbeitung zu erreichen.

1. System-Level Sharding
   

• Daten-Sharding: Teilen Sie den gesamten Blockchain-Zustand in mehrere Shards auf, von denen jeder einen Teil der globalen Zustandsinformationen enthält.
• Shard-Knoten: Führen Sie mehrere Knoten auf jedem Shard aus, wobei jeder Knoten für die Aufrechterhaltung und Verarbeitung von Transaktionen und Zuständen innerhalb dieses Shards verantwortlich ist.
• Cross-Shard-Kommunikation: Stellen Sie die Datenkonsistenz und die globale Transaktionsreihenfolge zwischen verschiedenen Shards durch Cross-Shard-Kommunikationsprotokolle sicher. Die Cross-Shard-Kommunikation kann mithilfe von Cross-Shard-Nachrichtenübermittlung und Cross-Shard-Sperrmechanismen implementiert werden.
• Parallele Verarbeitung: Knoten innerhalb jeder Shard können Transaktionen innerhalb dieser Shard unabhängig voneinander verarbeiten, während mehrere Shards parallel ausgeführt werden können, um so die parallele Verarbeitungsfähigkeit für das gesamte System zu erreichen.

3. Führende Projekte

3.1 Monad: Eine Layer 1 mit integrierter paralleler EVM

Monad ist ein Layer 1 Blockchain-Projekt auf Basis von EVM, das durch seine einzigartigen technologischen Merkmale die Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit von Blockchains signifikant verbessern soll. Monad verarbeitet bis zu 10.000 Transaktionen pro Sekunde und hat eine Blockzeit von einer Sekunde mit sofortiger Endgültigkeit. Diese hohe Leistung wird dem einzigartigen Monadbft-Konsensmechanismus und der Kompatibilität mit der Ethereum Virtual Machine (EVM) zugeschrieben. Die Anwendung von parallel EVM in Monad umfasst:

1. Implementierung der parallelen Ausführung

• Optimistische Ausführungsmethode: Bei dieser Methode werden nachfolgende Transaktionen gestartet, bevor frühere Transaktionen im Block abgeschlossen sind, was manchmal zu falschen Ausführungsergebnissen führt. Um dieses Problem zu lösen, verfolgt Monad die bei der Transaktionsausführung verwendeten Eingaben und vergleicht sie mit den Ausgaben früherer Transaktionen. Wenn Unstimmigkeiten festgestellt werden, müssen die Transaktionen erneut ausgeführt werden.
• Statische Codeanalyse: Monad verwendet einen statischen Codeanalysator, um Abhängigkeiten zwischen Transaktionen während der Ausführung vorherzusagen und eine ineffektive parallele Ausführung zu vermeiden. Im besten Fall kann Monad viele Abhängigkeiten im Voraus vorhersagen; im schlimmsten Fall wird Monad in den einfachen Ausführungsmodus zurückkehren.

1. Monadbft Konsensmechanismus

• Effiziente Kommunikation: Die Verwendung von gepaarten BLS-Signaturen behebt Skalierbarkeitsprobleme, indem Signaturen progressiv zu einer einzigen Signatur aggregiert werden, um zu beweisen, dass eine Nachricht von einem gemeinsamen öffentlichen Schlüssel signiert wurde.
• Hybrides Signaturschema: BLS-Signaturen werden nur für aggregierbare Nachrichtentypen (wie Abstimmungen und Timeouts) verwendet, während die Integrität und Authentizität von Nachrichten weiterhin durch ECDSA-Signaturen bereitgestellt werden.

1. Verzögerte Ausführung

• Höhere Fehlertoleranz: Da die Ausführung nur mit der Geschwindigkeit des Konsenses Schritt halten muss, ist diese Methode toleranter gegenüber Schwankungen in spezifischen Rechenzeiten.
• Merkelwurzelverzögerung: Um die Replikation des Zustandsautomaten sicherzustellen, enthält Monad eine um d Blöcke verzögerte Merkelwurzel im Blockvorschlag. Dies gewährleistet Netzwerkkonsistenz, auch bei Ausführungsfehlern oder bösartigen Aktionen von Knoten.

Derzeit unterstützt Monad's parallele EVM die Verarbeitung von 10.000 Transaktionen pro Sekunde bei einer Blockzeit von nur 1 Sekunde unter Verwendung eines PoS-Mechanismus zur Verbesserung der Netzwerksicherheit und Energieeffizienz. Das Mainnet soll im dritten Quartal 2024 starten. Der offizielle Twitter-Account von Monad hat 283.000 Follower gewonnen und führt eine begeisterte und aktive Community an. Insbesondere die Ethereum-Community scheint sehr aufgeregt über den bevorstehenden Start von Monad zu sein und positioniert Monad, um frühzeitig Hype und Akzeptanz zu erlangen. Hinsichtlich des Projekt-Hintergrunds hat Monad Labs im Februar 2023 und im April dieses Jahres zwei Finanzierungsrunden abgeschlossen. Am 9. April 2023 schlossen sie eine 225-Millionen-Dollar-Runde unter der Leitung von Paradigm ab, an der sich andere Investoren wie Electric Capital beteiligten. Im Jahr 2023 schlossen sie eine 19-Millionen-Dollar-Seed-Runde unter der Leitung von Dragonfly Capital ab, an der sich Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital sowie die Angel-Investoren Naval Ravikant, Cobie und Hasu beteiligten.

Das Monad-Team hat eine starke Hintergrundgeschichte, mit Mitgliedern, die von Top-Blockchain-Projekten kommen und über solide technische Expertise und finanzielle Unterstützung verfügen. Der Mitbegründer und CEO von Monad, Keone Hon, leitete zuvor eine Abteilung für Hochfrequenzhandel bei Jump Trading. Er absolvierte sein Studium am MIT. Ein weiterer Mitbegründer, James Hunsaker, war Senior Software Engineer bei Jump Trading und absolvierte sein Studium an der University of Iowa. Darüber hinaus ist Eunice Giarta Mitbegründerin und COO von Monad und verfügt über umfangreiche Erfahrung im traditionellen FinTech-Bereich. Eunice leitete zuvor Entwicklungsteams in Shutterstocks Zahlungs- und Infrastruktur-Lizenzabteilung und baute Handelssysteme für Unternehmen bei Broadway Technology.

3.2 SEI-Netzwerk: L1 mit integriertem Parallel-EVM, V2-Version führt Parallel-EVM ein

SEI Network ist eine Layer 1 Blockchain, die sich auf die dezentrale Finanzinfrastruktur (DeFi) konzentriert und hauptsächlich die Entwicklung von Orderbüchern betont. Durch die Annahme eines parallelen EVM-Mechanismus führt SEI Network die Orderabstimmung parallel durch und erreicht so hohe Geschwindigkeit, niedrige Gebühren und spezialisierte Funktionen zur Unterstützung verschiedener Handelsanwendungen. Die durchschnittliche Blockzeit von SEI beträgt 0,46 Sekunden bei über 80 Anwendungen.

Anwendung von Parallel EVM im SEI-Netzwerk:

1. Intelligente Blockverbreitung und optimistische Blockverarbeitung: Durch Bereitstellung aller relevanten Transaktions-Hashes beschleunigt es die Transaktionsverarbeitungszeit, verringert die Latenz und erhöht die Durchsatzrate.
2. Native Order Matching Engine: Im Gegensatz zu den häufig verwendeten automatisierten Market Maker (AMM) Systemen verwendet SEI ein On-Chain-Orderbuch, um Kauf- und Verkaufsaufträge zu bestimmten Preisen abzugleichen. Alle dezentralen Anwendungen (dApps) auf Basis von Cosmos können auf das Orderbuch und die Liquidität von SEI zugreifen.
3. Frequent Batch Auctions (FBA): Kombiniert Transaktionen zu Chargen und führt Aufträge innerhalb jedes Blocks gleichzeitig aus, um Front-Running und MEV zu verhindern.

SEI Network hat bereits seinen eigenen Token, SEI, herausgegeben. Im SEI Network-Ökosystem spielt der SEI-Token verschiedene Rollen, einschließlich:

1. Transaktionsgebühren: SEI-Token werden verwendet, um Transaktionsgebühren im SEI-Netzwerk zu bezahlen. Diese Gebühren dienen als Anreize für Validatoren und helfen dabei, das Netzwerk zu sichern.
2. Staking: Benutzer können SEI-Token einsetzen, um Belohnungen zu verdienen und die Gesamtsicherheit des SEI-Netzwerks zu verbessern.
3. Governance: SEI-Token-Inhaber haben die Möglichkeit, aktiv an der Governance des SEI-Netzwerks teilzunehmen. Diese Teilnahme umfasst Abstimmungen über Vorschläge und die Wahl von Validatoren.

Die Gesamt-Token-Versorgung von SEI beträgt 10 Milliarden, wobei 51% der SEI-Community zugewiesen sind. Davon sind 48% für Ökosystemreserven, Belohnung von Stakern und Beitragenden, Validatoren und Entwicklern reserviert. Weitere 3% (300 Millionen SEI) sind für die erste Staffel von Lufttropfen vorgesehen, wobei die verbleibenden Anteile privaten Investoren, der Stiftung und dem SEI-Team zugewiesen sind.

Stand 30. Mai liegt der Preis für SEI-Token bei $0,5049, mit einer Marktkapitalisierung von $1.476.952.630 und einem Ranking auf dem 63. Platz auf der Kryptowährungs-Rangliste. Das Handelsvolumen der letzten 24 Stunden beträgt $78.970.605, was auf eine hohe Marktbeteiligung hinweist. Das aktuelle TVL (Total Value Locked) des SEI-Netzwerks beträgt 18 Millionen, mit insgesamt etwa $55 Millionen an Finanzierung und einer FDV (Fully Diluted Valuation) von $8,2 Milliarden. Der offizielle Twitter-Account hat 666.000 Follower. Der Mitbegründer des SEI-Netzwerks, Jeff Feng, hat seinen Abschluss an der University of California, Berkeley gemacht. Bevor er sich dem Risikokapital von Coatue Management anschloss, arbeitete er drei Jahre lang als Technologie-Investmentbanker bei Goldman Sachs. Ein weiterer Mitbegründer, Jayendra, absolvierte sein Studium an der University of California, Los Angeles, und war Praktikant für Softwareentwicklung bei Facebook.

3.3 Eclipse: Ein Mittelweg, der SVM als L2 in das Ethereum-Ökosystem einführt

Eclipse ist eine optimistische Layer-2-Lösung der nächsten Generation, die auf Ethereum basiert und von der Solana Virtual Machine (SVM) angetrieben wird. Durch die Integration von SVM in Ethereum kombiniert es die Abwicklung von Ethereum, die Ausführung der virtuellen Maschine von Solana, die Datenverfügbarkeit von Celestia und die Zero-Knowledge-Beweise von RISC Zero und schafft so eine hochparallele Ausführungsumgebung, die es ermöglicht, dass mehrere Operationen gleichzeitig stattfinden. Dies erhöht die Netzwerk-Durchsatzrate und Effizienz und reduziert Stauungen und Transaktionskosten. Mit dieser Struktur zielt Eclipse darauf ab, die Skalierbarkeit und Benutzererfahrung von dApps zu verbessern.

Hauptmerkmale von Eclipse:

1. Hohe Transaktionsdurchsatzrate: Eclipse nutzt SVM und parallele Ausführungstechnologien, um eine sehr hohe Transaktionsverarbeitungskapazität zu erreichen. Dies ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung Tausender von Transaktionen.

2. Sofortige Endgültigkeit: Durch einen Pipeline-Konsensmechanismus erreicht es eine sofortige Fertigstellung und Endgültigkeit von Transaktionen innerhalb jedes Blocks.

3. Ethereum-Kompatibilität: Eclipse ist vollständig kompatibel mit der Ethereum Virtual Machine (EVM) und ermöglicht es Entwicklern, vorhandene Ethereum-Anwendungen problemlos auf Eclipse zu migrieren.

4. Datenverfügbarkeit: Durch die Nutzung der Datenverfügbarkeitslösungen von Celestia wird eine hohe Durchsatzleistung sichergestellt, während die Datensicherheit und Verifizierbarkeit gewährleistet bleiben.

5. Zero-Knowledge Proofs: Übernahme der RISC Zero-Technologie zur Implementierung von Nullwissen-Betrugsnachweisen, zur Steigerung der Systemeffizienz und -sicherheit.

Anwendung der parallelen EVM in Eclipse

Eclipse integriert die Solana Virtual Machine (SVM), um eine parallele EVM zu erreichen, was die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit und -effizienz erheblich verbessert.

1. Parallele Ausführung：

• Technisches Prinzip: Eclipse verwendet die Sealevel-Laufzeitumgebung von SVM, die es ermöglicht, Transaktionen mit nicht überlappenden Zuständen parallel anstatt sequenziell auszuführen.
• Implementierung: Indem alle Zustände, die jede Transaktion während der Ausführung lesen oder schreiben wird, explizit beschrieben werden, kann SVM Transaktionen verarbeiten, die keine überlappenden Zustände betreffen, parallel verarbeitet werden, wodurch die Durchsatzleistung signifikant erhöht wird.

1. Ethereum-Kompatibilität:

• Neon EVM-Integration: Um die EVM-Kompatibilität zu erreichen, integriert Eclipse Neon EVM. Dadurch kann das Eclipse-Mainnet Ethereum-Bytecode und Ethereum JSON-RPC unterstützen.
• Lokaler Gebührenmarkt: Jede Neon EVM-Instanz verfügt über ihren eigenen lokalen Gebührenmarkt, der es Anwendungen ermöglicht, ihre Verträge zu implementieren und alle Vorteile einer Anwendungs-Chain zu nutzen, ohne dabei die Benutzererfahrung, Sicherheit oder Liquidität zu beeinträchtigen.

1. Modulares Rollup-Design:

• Infrastrukturebene: Eclipse zielt darauf ab, die Infrastrukturebene für das Layer 3-Ökosystem zu sein, das durch dApp-spezifische Layer 3-Rollups eine hohe Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit unterstützt.
• Design-Logik: Einfach ausgedrückt erfolgt die Ausführung von Transaktionen im SVM von Solana, während die Abwicklung von Transaktionen auf Ethereum verbleibt.

Hinsichtlich des Projekt-Hintergrunds hat Eclipse im September 2022 eine Finanzierungsrunde in Höhe von 15 Millionen US-Dollar abgeschlossen, an der Investoren wie Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto und CoinList beteiligt waren. Darüber hinaus hat es am 11. März dieses Jahres eine Serie-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 50 Millionen US-Dollar abgeschlossen, die von Placeholder und Hack VC geleitet wurde und sein Gesamtfinanzierungsvolumen auf 65 Millionen US-Dollar brachte. Der Mitbegründer und CEO von Eclipse, Neel Somani, hat Erfahrung mit Unternehmen wie Airbnb, Two Sigma und Oasis Labs, während der Chief Business Officer Vijay zuvor als Leiter der Geschäftsentwicklung für Uniswap und das dYdX-Team tätig war.

4. Herausforderung

1. Datenwettbewerb und Lese-Schreib-Konflikte: In einer parallelen Verarbeitungsumgebung können verschiedene Threads, die gleichzeitig dieselben Daten lesen und modifizieren, zu Datenwettbewerb und Lese-Schreib-Konflikten führen. Diese Situation erfordert komplexe technische Lösungen, um Datenkonsistenz und konfliktfreie Operationen sicherzustellen.

2. Technische Kompatibilität: Neue parallele Verarbeitungsmethoden müssen mit den bestehenden Ethereum Virtual Machine (EVM) Standards und Smart Contract Codes kompatibel sein. Diese Kompatibilität erfordert, dass Entwickler neue Tools und Methoden erlernen und verwenden, um die Vorteile von parallelen EVM voll auszunutzen.

3. Anpassungsfähigkeit des Ökosystems: Benutzer und Entwickler müssen sich an die neuen Interaktionsmodi und Leistungsmerkmale anpassen, die durch die parallele Verarbeitung gebracht werden. Dies erfordert von allen Beteiligten im gesamten Ökosystem ein ausreichendes Verständnis und Anpassungsfähigkeit an die neue Technologie.

4. Erhöhte Systemkomplexität: Das parallele EVM erfordert eine effiziente Netzwerkkommunikation zur Unterstützung der Datensynchronisation, was die Komplexität des Systemdesigns erhöht. Die intelligente Verwaltung und Zuweisung von Rechenressourcen stellt ebenfalls eine wichtige Herausforderung dar, um eine effiziente Ressourcennutzung während der parallelen Verarbeitung zu gewährleisten.

5. Sicherheit: Sicherheitslücken in einer parallelen Ausführungsumgebung können verstärkt werden, da ein Sicherheitsproblem mehrere gleichzeitig ausgeführte Transaktionen beeinträchtigen könnte. Daher sind strengere Sicherheitsaudits und Testverfahren erforderlich, um die Systemsicherheit zu gewährleisten.

5. Zukunftsaussichten

1. Verbesserung der Skalierbarkeit und Effizienz der Blockchain: Parallel EVM erhöht die Durchsatz- und Verarbeitungsgeschwindigkeit der Blockchain erheblich, indem Transaktionen gleichzeitig auf mehreren Prozessoren ausgeführt werden und die Beschränkungen der herkömmlichen sequenziellen Verarbeitung überwunden werden. Dadurch wird die Skalierbarkeit und Effizienz von Blockchain-Netzwerken erheblich verbessert.

2. Förderung der weitreichenden Verbreitung und Entwicklung der Blockchain-Technologie: Trotz technischer Herausforderungen hat der parallele EVM ein großes Potenzial, die Leistung und Benutzererfahrung von Blockchain erheblich zu verbessern. Eine erfolgreiche Implementierung und weitreichende Akzeptanz werden die Verbreitung und Entwicklung der Blockchain-Technologie fördern.

3. Technologische Innovation und Optimierung: Die Entwicklung der parallelen EVM wird von kontinuierlicher technologischer Innovation und Optimierung begleitet sein, einschließlich effizienterer paralleler Verarbeitungsalgorithmen, intelligenterer Ressourcenverwaltung und sichererer Ausführungsumgebungen. Diese Innovationen werden die Leistung und Zuverlässigkeit der parallelen EVM weiter verbessern.

4. Unterstützung von vielfältigeren und komplexeren Anwendungen: Parallel EVM kann komplexere und vielfältigere dezentralisierte Anwendungen (dApps) unterstützen, insbesondere in Szenarien, die häufige Transaktionen und geringe Latenz erfordern, wie beispielsweise dezentrale Finanzen (DeFi), Spiele und Supply-Chain-Management.

Referenz:https://www.coinlive.com/news/umfassende-interpretation-der-parallelen-evm-projektübersicht-und-zukunftsaussichtenhttps://medium.com/alibertaysolak/was-ist-parallel-evm-70451db5f327

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