TL;DR

1. Parallel EVM hat die Aufmerksamkeit von Top-Venture-Capital auf sich gezogen, und viele Projekte haben begonnen, diese Richtung zu erkunden, wie z. B. Monad, MegaETH, Artela, BNB, Sei Labs, Polygon usw.
2. Parallel EVM geht nicht nur um die Erreichung der parallelen Verarbeitung, sondern auch um die umfassende Leistungsoptimierung jedes Komponenten des EVM. Durch diese Optimierungen werden komplexere und effizientere Blockchain-Anwendungen unterstützt.
3. Parallele EVMs müssen sich im Open-Source-Ökosystem durch ein Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und hoher Leistungsfähigkeit auszeichnen und gleichzeitig potenzielle Sicherheitsprobleme und Marktzulassungsherausforderungen angehen. Die Komplexität der Mehrfadenprogrammierung bringt die Herausforderung mit sich, mehrere Transaktionen gleichzeitig zu verwalten, was effektive Lösungen erfordert, um die Stabilität und Sicherheit des Systems zu gewährleisten.
4. In Zukunft wird die parallele EVM die Umsetzung von On-Chain-Central-Limit-Order-Books (CLOB) und programmierbaren Central-Limit-Order-Books (pCLOB) fördern, was die Effizienz von DeFi-Aktivitäten erheblich verbessern wird, und es wird erwartet, dass das DeFi-Ökosystem signifikant wachsen wird.
5. Die Integration anderer leistungsstarker virtueller Maschinen (AltVM) in das Ethereum-Ökosystem wird sowohl die Leistung als auch die Sicherheit erheblich verbessern. Dieser Ansatz nutzt die Stärken jeder virtuellen Maschine und treibt die weitere Entwicklung von Ethereum voran.

Parallel EVM hat in diesem Jahr die Aufmerksamkeit führender Risikokapitalgeber wie Paradigm und Dragonfly auf sich gezogen und ein erhebliches Marktinteresse geweckt. Im Gegensatz zum traditionellen EVM, der Transaktionen sequenziell verarbeitet und während Spitzenzeiten zu Verstopfungen und Verzögerungen führen kann, nutzt Parallel EVM die Parallelverarbeitungstechnologie, um mehrere Transaktionen gleichzeitig auszuführen und die Verarbeitung von Transaktionen dramatisch zu beschleunigen. Mit dem zunehmenden Einsatz komplexer Anwendungen wie On-Chain-Spielen und Account-Abstraktions-Wallets steigt die Nachfrage nach Blockchain-Performance. Um eine größere Nutzerbasis zu bewältigen, müssen Blockchain-Netzwerke hohe Transaktionsvolumina effizient verarbeiten. Folglich ist Parallel EVM für die Entwicklung von Web3-Anwendungen unerlässlich.

Die Implementierung von Parallel EVM birgt jedoch gemeinsame Herausforderungen, die präzise technische Lösungen erfordern, um einen stabilen Systembetrieb zu gewährleisten.

• Datenkonsistenz: Bei Parallel EVM können gleichzeitig stattfindende Transaktionen das Lesen oder Ändern von Kontoinformationen erfordern. Zur Sicherstellung der Datenkonsistenz während der Zustandsänderungen sind effektive Sperrmechanismen oder Transaktionsverarbeitungsmethoden erforderlich.
• Effizienz des Zugriffs auf den Zustand: Parallele EVM muss schnell auf Zustände zugreifen und aktualisieren, was effiziente Zustandsspeicher- und Abrufmechanismen erfordert. Die Optimierung von Speicherstrukturen und Zugriffspfaden, wie die Verwendung fortschrittlicher Datenindexierungstechniken und Caching-Strategien, kann die Latenzzeit des Datenzugriffs erheblich reduzieren und die Gesamtleistung des Systems verbessern.
• Konflikterkennung bei Transaktionen: Bei der parallelen Ausführung können mehrere Transaktionen von demselben Datenzustand abhängen, was die Transaktionsreihenfolge und die Verwaltung von Abhängigkeiten komplex macht. Komplexe Planungsalgorithmen sind erforderlich, um Abhängigkeiten zwischen parallelen Transaktionen zu identifizieren und zu verwalten, potenzielle Konflikte zu erkennen und Entscheidungsmethoden zur Behandlung festzulegen, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse der parallelen Ausführung mit der seriellen Ausführung übereinstimmen.

Beispielsweise entkoppelt MegaETH Transaktionsausführungsaufgaben von vollen Knoten, weist unterschiedliche Aufgaben spezialisierten Knoten zu, um die Gesamtleistung des Systems zu optimieren. Artela verwendet prädiktive optimistische Ausführung und asynchrone Vorausladetechnologien, um Transaktionsabhängigkeiten mit KI zu analysieren und erforderliche Transaktionszustände in den Speicher vorzuladen, um die Effizienz des Zugriffs auf den Zustand zu verbessern. BNB Chain hat spezialisierte Konfliktdetektoren und Re-Ausführungsmechanismen entwickelt, um das Transaktionsabhängigkeitsmanagement zu verbessern und unnötige Re-Ausführungen zu reduzieren, usw.

Um die Entwicklung des Parallel EVM in der Tiefe zu verstehen, hier sind neun ausgewählte qualitativ hochwertige Artikel zum Thema, die umfassende Perspektiven auf die Implementierungspläne verschiedener Ketten, Ökosystemstudien und zukünftige Aussichten bieten.

MegaETH: Enthüllung der ersten Echtzeit-Blockchain

Autor: MegaETH; Datum: 27. Juni 2024

MegaETH ist eine EVM-kompatible Layer 2, die eine nahezu Web2-Server-Echtzeitleistung erreichen soll. Ihr Ziel ist es, die Ethereum L2-Performance an die Hardwaregrenzen zu bringen und eine hohe Transaktionsdurchsatzrate, ausreichende Rechenleistung und Millisekunden-Reaktionszeiten anzubieten. Dies ermöglicht Entwicklern, komplexe Anwendungen ohne Leistungseinschränkungen zu erstellen und zu kombinieren.

MegaETH verbessert die Leistung, indem es die Transaktionsausführungsaufgaben von den Vollknoten trennt und eine parallele Verarbeitungstechnologie einführt. Die Architektur besteht aus drei Hauptrollen: Sequenzer, Validator und Vollknoten.

• Sequencer: Verantwortlich für die Bestellung und Ausführung von benutzerdefinierten Transaktionen. Nach der Ausführung von Transaktionen senden Sequenzer Zustandsänderungen (Zustandsunterschiede) an Vollknoten über ein Peer-to-Peer-Netzwerk (p2p).
• Full Node: Empfängt Zustandsunterschiede von Sequenzern und wendet diese Änderungen direkt an, um seinen lokalen Blockchain-Zustand zu aktualisieren, wodurch die erneute Ausführung von Transaktionen vermieden wird. Dies reduziert den Verbrauch von Rechenressourcen erheblich und verbessert die Gesamteffizienz des Systems.
• Validator: Verwendet zustandslose Verifizierungsschemata zur Validierung von Blöcken, ermöglicht gleichzeitige Verifizierung mehrerer Blöcke. Dadurch wird die Verifizierungseffizienz und -geschwindigkeit weiter verbessert.

Dieses spezialisierte Knoten-Design ermöglicht es verschiedenen Knotentypen, unabhängige Hardware-Anforderungen basierend auf ihren Funktionen festzulegen. Beispielsweise benötigen Sequenzer leistungsstarke Server, um ein großes Transaktionsvolumen zu verarbeiten, während Vollknoten und Validatoren relativ weniger leistungsstarke Hardware nutzen können.

Präsentation des Artela Scalability Whitepapers - Parallel Execution Stack und Elastic Block Space

Autor: Artela; Datum: 2024.6.20

Artela verbessert die Effizienz der parallelen Ausführung von Blockchain und die Gesamtleistung durch mehrere Schlüsseltechnologien erheblich:

1. Parallele Ausführung: Durch Vorhersage von Transaktionsabhängigkeiten und Gruppierung von Transaktionen verwendet es mehrere CPU-Kerne zur parallelen Verarbeitung und verbessert die Rechenleistung.
2. Parallel Storage: Optimiert die Speicherebene zur Unterstützung paralleler Datenverarbeitung, um Speicherengpässe zu vermeiden und die Gesamtleistung des Systems zu verbessern.
3. Elastisches Computing: Unterstützt mehrere Computer, die zusammenarbeiten, um elastische Computing-Knoten und Blockraum zu schaffen und eine höhere Transaktionsdurchsatzrate und vorhersehbare Leistung für dApps bereitzustellen.

Artelas vorausschauende optimistische Ausführung nutzt KI, um Abhängigkeiten zwischen Transaktionen und Verträgen zu analysieren, potenziell konfliktträchtige Transaktionen vorherzusagen und sie zu gruppieren, um Konflikte und Neuausführungen zu reduzieren. Das System akkumuliert und speichert dynamisch historische Transaktionszustandszugriffsinformationen für vorhersagende Algorithmen. Das asynchrone Vorladen lädt erforderliche Transaktionszustände in den Speicher, um I/O-Engpässe während der Ausführung zu vermeiden. Die parallele Speicherung verbessert die Merkleisierung und I/O-Leistung durch Trennung von Zustandsverpflichtungen von Speicheroperationen, die Verwaltung paralleler und nichtparalleler Operationen unabhängig voneinander, um die parallele Effizienz weiter zu verbessern.

Darüber hinaus baut Artelas elastisches Computing elastischen Blockraum (EBS) auf. Traditionelle Blockchains teilen sich einen einzigen Blockraum zwischen allen dApps, was zu Ressourcenwettbewerb unter hochfrequentierten dApps führt und zu instabilen Gasgebühren und unvorhersehbarer Leistung führt. Elastischer Blockraum bietet dedizierten und dynamisch skalierbaren Blockraum für dApps und gewährleistet vorhersehbare Leistung. dApps können bei Bedarf einen exklusiven Blockraum beantragen und Validators können die Verarbeitungsfähigkeiten durch Hinzufügen elastischer Ausführungsknoten erweitern, um eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen und sich an unterschiedliche Transaktionsvolumen anzupassen.

Weg zur Hochleistung: Parallele EVM für BNB Chain

Autor: BNB Chain; Datum: 16.02.2024

Auf der BNB-Chain hat das Team mehrere Schritte unternommen, um die parallele EVM zu realisieren und die Transaktionsverarbeitungskapazität und Skalierbarkeit zu verbessern. Zu den wichtigsten Entwicklungen gehören:

Paralleles EVM v1.0:

• Scheduler: Weist Transaktionen verschiedenen Threads zu, um die parallele Ausführung zur Optimierung der Durchsatzleistung zu ermöglichen.
• Parallel Execution Engine: Nutzt parallele Verarbeitung auf dedizierten Threads, um Transaktionen unabhängig auszuführen und damit die Verarbeitungszeit erheblich zu reduzieren.
• Lokale Zustandsdatenbank: Jeder Thread verwaltet seine eigene "threadlokale" Zustandsdatenbank, um effizient Informationen zum Zugriff auf den Zustand während der Ausführung zu erfassen.
• Konflikterkennung und erneute Ausführung: Gewährleistet die Datenintegrität durch Erkennung und Verwaltung von Transaktionsabhängigkeiten. Bei Konflikten werden Transaktionen erneut ausgeführt, um Genauigkeit sicherzustellen.
• Statusübermittlungsmechanismus: Nach Ausführung von Transaktionen werden die Ergebnisse nahtlos an die globale Statusdatenbank übermittelt, um den allgemeinen Blockchain-Status zu aktualisieren.

Paralleles EVM v2.0

Basierend auf dem parallelen EVM 1.0 hat die BNB-Chain-Community eine Reihe von Innovationen eingeführt, um die Leistung zu verbessern:

• Streaming-Pipeline: Verbessert die Ausführungseffizienz und ermöglicht eine reibungslose Transaktionsverarbeitung im Parallel Engine.
• Universeller unbestätigter Zustandszugriff: Optimiert den Zugriff auf Zustandsinformationen, indem es anderen Transaktionen vorübergehend ermöglicht, Ergebnisse aus unbestätigten Transaktionen zu nutzen und die Wartezeiten zwischen den Transaktionen zu reduzieren.
• Conflict Detector 2.0: Verbesserte Konflikterkennungsmechanismen für bessere Leistung und Genauigkeit, die die Datenintegrität sicherstellen und unnötige Wiederholungen reduzieren.
• Scheduler-Verbesserungen: Verwendet statische und dynamische Terminplanungsstrategien für eine effizientere Workload-Allokation und Ressourcenoptimierung.
• Speicheroptimierung: Reduziert den Speicherverbrauch erheblich durch gemeinsame Speicher-Pools und leichte Kopiertechniken, wodurch die Systemleistung weiter verbessert wird.

Parallel EVM v3.0

Nach den Leistungsverbesserungen des parallelen EVM 2.0 entwickelte die BNB-Chain-Community aktiv den parallelen EVM 3.0 mit den folgenden Zielen:

• Reduzieren oder Beseitigen von Wiederholungen: Einführung eines hinweisbasierten Schedulers unter Verwendung externer Hinweisgeber zur Analyse von Transaktionen und zur Vorhersage potenzieller Konflikte beim Zugriff auf den Zustand. Dies hilft dabei, Transaktionen besser zu planen und Konflikte zu reduzieren, um den Bedarf an Wiederholungen zu minimieren.
• Modularität: Zerlegt den Code in unabhängige Module für bessere Wartbarkeit und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umgebungen.
• Codebase Refactoring: Passt sich dem neuesten BSC/opBNB-Codebase an, um Kompatibilität sicherzustellen und Integration zu vereinfachen.
• Gründliche Tests und Validierung: Führt umfangreiche Tests unter verschiedenen Szenarien und Arbeitslasten durch, um die Stabilität und Zuverlässigkeit der Lösung zu gewährleisten.

Sei's Parallel Stack

Autor: Sei; Datum: 13.3.2024

Sei Labs hat einen Open-Source-Framework namens Parallel Stack entwickelt, das darauf ausgelegt ist, Layer-2-Lösungen zu erstellen, die die parallele Verarbeitungstechnologie unterstützen. Der Kernvorteil von Parallel Stack liegt in seiner Fähigkeit zur parallelen Verarbeitung, wodurch Fortschritte in der modernen Hardware genutzt werden, um Transaktionskosten zu senken. Dieses Framework verwendet ein modulares Design, das es Entwicklern ermöglicht, Funktionsmodule basierend auf spezifischen Anforderungen hinzuzufügen oder zu modifizieren und sich so verschiedenen Anwendungsszenarien und Leistungsanforderungen anzupassen. Parallel Stack kann nahtlos in das bestehende Ethereum-Ökosystem integriert werden und ermöglicht es Anwendungen und Entwicklern, die vorhandene Infrastruktur und Tools von Ethereum mit minimalen Änderungen oder Anpassungen zu nutzen.

Um die sichere Ausführung von Transaktionen und Smart Contracts zu gewährleisten, integriert Parallel Stack verschiedene Sicherheitsprotokolle und Verifikationsmechanismen, einschließlich der Überprüfung von Transaktionssignaturen, der Überprüfung von Smart Contracts und Anomalieerkennungssystemen. Um die Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen auf Parallel Stack zu erleichtern, bietet Sei Labs eine umfassende Palette von Entwicklertools und APIs, die darauf abzielen, Entwicklern dabei zu helfen, die hohe Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit von Parallel Stack voll auszuschöpfen und damit das Ethereum-Ökosystem voranzubringen.

Innovation der Hauptkette: Eine Polygon PoS-Studie zur Parallelisierung

Autor: Polygon Labs; Datum: 2022.12.1

Polygon's PoS-Kette hat ihre Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit um 100% verbessert, indem sie parallele EVM-Upgrades implementiert hat, dank des minimalen Metadatenansatzes. Polygon hat die Prinzipien des von Aptos Labs entwickelten Block-STM-Motors übernommen, um die auf Polygon zugeschnittene Methode der minimalen Metadaten zu erstellen. Der Block-STM-Motor ist ein innovativer Mechanismus zur parallelen Ausführung, der keine Konflikte zwischen Transaktionen annimmt. Während der Transaktionsausführung überwacht der Block-STM-Motor die Speicheroperationen jeder Transaktion, erkennt und markiert Abhängigkeiten und ordnet konkurrierende Transaktionen zur Validierung um, um die Genauigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

Die Methode minimaler Metadaten erfasst Abhängigkeiten aller Transaktionen im Block und speichert sie in einem gerichteten azyklischen Graphen (DAG). Block-Proposer und Validatoren führen zunächst Transaktionen aus, erfassen Abhängigkeiten und fügen sie als Metadaten an. Wenn der Block an andere Knoten im Netzwerk weitergegeben wird, ist die Abhängigkeitsinformation bereits enthalten, was die Berechnungs- und E/A-Belastung für die erneute Validierung reduziert und die Überprüfungseffizienz erhöht. Durch das Erfassen von Abhängigkeiten optimiert die Methode minimaler Metadaten auch die Ausführungspfade von Transaktionen und minimiert Konflikte.

Was ist der Sinn der Parallelisierung von EVM? Oder ist es das Endspiel unter der Dominanz von EVM?

Autor: Zhixiong Pan, Gründer von ChainFeeds; Datum: 2024.3.28

Die parallele EVM-Technologie hat die Aufmerksamkeit und Investitionen von führenden Risikokapitalgesellschaften wie Paradigm, Jump und Dragonfly auf sich gezogen. Diese Investoren sind optimistisch hinsichtlich des Potenzials der parallelen EVM, die Leistungsgrenzen bestehender Blockchain-Technologien zu überwinden und eine effizientere Transaktionsverarbeitung sowie breitere Anwendungsmöglichkeiten zu erreichen.

Während der Begriff "parallele EVM" wörtlich "Parallelisierung" bedeutet, umfasst er mehr als nur die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Transaktionen oder Aufgaben. Es umfasst auch tiefe Leistungsoptimierungen in verschiedenen Komponenten des Ethereum EVM, wie z.B. die Verbesserung der Datenzugriffsgeschwindigkeit, die Erhöhung der Rechenleistung und die Optimierung des Zustandsmanagements. Somit stellen diese Bemühungen wahrscheinlich die Leistungsgrenzen des EVM-Standards dar.

Neben den technischen Herausforderungen hat das parallele EVM Probleme beim Aufbau des Ökosystems und bei der Marktanerkennung. Es ist wichtig, eine Differenzierung innerhalb des Open-Source-Ökosystems zu schaffen und ein angemessenes Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und hoher Leistung zu finden. Die Marktanerkennung erfordert den Nachweis, dass die Parallelisierungsfähigkeiten tatsächlich Leistungsverbesserungen und Kostenvorteile bieten, insbesondere im Kontext bestehender Ethereum-Anwendungen und Smart Contracts, die bereits stabil funktionieren. Darüber hinaus müssen potenzielle Sicherheitsprobleme und neue technische Mängel bei der Förderung des parallelen EVMs angegangen werden, um die Stabilität des Systems und die Sicherheit der Benutzerassets zu gewährleisten - entscheidende Faktoren für die weit verbreitete Einführung neuer Technologien.

Tod, Steuern und EVM-Parallelisierung

Autor: Reforge Research; Datum: 2024.4.1

Die Einführung des parallelen EVM hat die Machbarkeit von On-Chain Central Limit Order Books (CLOBs) verbessert, wobei mit einer deutlichen Zunahme der DeFi-Aktivitäten gerechnet wird. Bei CLOBs werden Aufträge nach Preis- und Zeitpriorität sortiert, um Marktgerechtigkeit und Transparenz zu gewährleisten. Die Implementierung von CLOBs auf Blockchain-Plattformen wie Ethereum führt jedoch oft zu hoher Latenz und Transaktionskosten aufgrund von Plattformbeschränkungen in Bezug auf Rechenleistung und Geschwindigkeit. Die Einführung des parallelen EVM hat die Verarbeitungskapazität und Effizienz des Netzwerks erheblich verbessert, was es DeFi-Handelsplattformen ermöglicht, eine schnellere und effizientere Auftragsabstimmung und -ausführung zu erreichen. Somit sind CLOBs lebensfähig geworden.

Auf dieser Basis erweitern Programmable Central Limit Order Books (pCLOBs) die CLOB-Funktionalität weiter. pCLOBs bieten nicht nur grundlegende Funktionen für den Abgleich von Kauf- und Verkaufsaufträgen, sondern ermöglichen es Entwicklern auch, benutzerdefinierte Smart-Contract-Logik während der Auftragsübermittlung und -ausführung einzubetten. Diese benutzerdefinierte Logik kann für zusätzliche Validierungen, die Bestimmung von Ausführungsbedingungen und die dynamische Anpassung von Transaktionsgebühren verwendet werden. Durch die Einbettung von Smart Contracts in das Orderbuch bieten pCLOBs mehr Flexibilität und Sicherheit und unterstützen komplexere Handelsstrategien und Finanzprodukte. Durch die Nutzung der hohen Leistung und der parallelen Verarbeitungsfunktionen, die von parallelen EVM bereitgestellt werden, können pCLOBs komplexe und effiziente Handelsfunktionen in einer dezentralen Umgebung erreichen, die traditionellen Finanzhandelsplattformen ähnelt.

Trotz signifikanter Verbesserungen in der Leistung von Blockchain aufgrund von parallelem EVM weisen bestehende Ethereum Virtual Machine (EVM) und Smart Contract-Sicherheit jedoch immer noch Mängel auf und sind anfällig für Hacking. Zur Lösung dieser Probleme schlägt der Autor die Einführung einer Dual-VM-Architektur vor. In dieser Architektur wird neben der EVM eine unabhängige virtuelle Maschine (z. B. CosmWasm) eingeführt, um die Ausführung von EVM-Smart Contracts in Echtzeit zu überwachen. Diese unabhängige virtuelle Maschine funktioniert ähnlich wie Antivirensoftware in einem Betriebssystem und bietet fortschrittliche Erkennung und Schutz zur Verringerung von Hacking-Risiken. Neue Lösungen wie Arbitrum Stylus und Artela gelten als vielversprechend für die erfolgreiche Implementierung einer solchen Dual-VM-Architektur. Durch diese Architektur können diese neuen Systeme von Anfang an besser Echtzeitschutz und andere wichtige Sicherheitsfunktionen einbetten.

Welcher wird der nächste Schritt zur verbesserten Skalierbarkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung der EVM-Kompatibilität sein?

Autor: Grace Deng, Forscherin bei SevenX Ventures; Datum: 5.4.2024

Neue Layer-1-Lösungen wie Solana und Sui bieten eine höhere Leistung als traditionelle Layer-2- und Layer-1-Lösungen durch den Einsatz völlig neuer virtueller Maschinen (VMs) und Programmiersprachen, die parallele Ausführung, neue Konsensmechanismen und Datenbankdesigns verwenden. Diese Systeme sind jedoch nicht EVM-kompatibel, was zu Liquiditätsproblemen und höheren Barrieren für Benutzer und Entwickler führt. EVM-kompatible Layer-1-Blockchains wie BNB und AVAX haben trotz Verbesserungen auf der Konsensschicht weniger Änderungen am Ausführungsmotor vorgenommen, was zu begrenzten Leistungssteigerungen führt.

Parallel EVM kann die Leistung verbessern, ohne die EVM-Kompatibilität zu beeinträchtigen. Beispielsweise verbessert Sei V2 die Lese- und Schreibeffizienz durch die Übernahme von optimistischer Nebenläufigkeitskontrolle (OCC) und die Einführung eines neuen Zustandsbaums (IAVL-Trie); Canto Cyclone optimiert die Zustandsverwaltung mithilfe der neuesten Cosmos SDK- und ABCI 2.0-Technologien sowie eines In-Memory-IAVL-Zustandsbaums; und Monad schlägt eine neue Layer-1-Lösung vor, die hohe Durchsatzrate, Dezentralisierung und EVM-Kompatibilität kombiniert und OCC, neue parallelen Zugriffsdatenbanken und einen auf Hotstuff basierenden MonadBFT-Konsensmechanismus verwendet.

Darüber hinaus könnte die Integration anderer leistungsfähiger virtueller Maschinen (AltVMs) in das Ethereum-Ökosystem, insbesondere solcher, die die Rust-Entwicklung unterstützen, wie beispielsweise Solanas Sealevel oder Nears WASM-basierte VM, die Probleme der EVM-Inkompatibilität lösen. Diese Integration würde nicht nur die Probleme überwinden, sondern auch Rust-Entwickler in das Ethereum-Ökosystem locken, die Gesamtperformance und -sicherheit verbessern und neue technologische Möglichkeiten erkunden.

Eine umfassende Analyse von Parallel EVM: Wie man die Leistung der Blockchain überwinden kann

Autor: Gryphsis Academy; Datum: 2024.4.5

Parallel EVM konzentriert sich hauptsächlich auf die Optimierung der Leistung der Ausführungsebene und ist in Layer 1- und Layer 2-Lösungen unterteilt. Layer 1-Lösungen führen Transaktionsparallelausführungsmechanismen ein, die es ermöglichen, Transaktionen innerhalb der virtuellen Maschine parallel zu verarbeiten. Layer 2-Lösungen nutzen im Wesentlichen bereits parallelisierte Layer 1-Virtualisierungsmaschinen, um eine gewisse Off-Chain-Ausführung und On-Chain-Abwicklung zu erreichen. In Zukunft könnte sich der Layer 1-Bereich in parallele EVM- und Nicht-EVM-Lager aufteilen, während sich der Layer 2-Bereich hin zu Blockchain-Virtualisierungsmaschinen-Simulatoren oder modularen Blockchains entwickeln wird.

Parallele Ausführungsmechanismen werden hauptsächlich in die folgenden drei Typen kategorisiert:

1. Nachrichtenübermittlungsmodell: Jeder Akteur kann nur auf seine eigenen privaten Daten zugreifen und muss zur Zugriff auf andere Daten die Nachrichtenübermittlung verwenden.
2. Shared-Memory-Modell: Verwendet Speichersperren zur Kontrolle des Zugriffs auf gemeinsam genutzte Ressourcen, einschließlich Speichersperrmodellen und optimistischer Parallelisierung.
3. Strenge Zustandszugriffsliste: Basierend auf dem UTXO-Modell berechnet es im Voraus die Kontoadressen, auf die jede Transaktion zugreifen wird, und bildet so eine Zugriffsliste.

Verschiedene Projekte nutzen verschiedene Strategien zur Implementierung von parallelen Ausführungsmechanismen:

1. Sei v2: Übergang von einem Speichersperrmodell zu einem optimistischen Parallelisierungsmodell, Optimierung potenzieller Datenkonflikte.
2. Monad: Einführung der superskalaren Pipeline-Technologie und verbesserten optimistischen Parallelmechanismen zur Erreichung einer Leistung von bis zu 10.000 TPS.
3. Canto: Nutzt Cyclone EVM, um optimistische Parallelisierung einzuführen und innoviert auf dezentraler Finanzinfrastruktur.
4. Fuel: Als modulares Ethereum-Rollup-Betriebssystem übernimmt es das UTXO-Modell und optimistische Parallelisierungsmechanismen, um die Transaktionsdurchsatz zu erhöhen.
5. Neon, Eclipse und Lumio: Bieten Leistungsverbesserungen im Cross-Ecosystem, indem verschiedene Layer 1 Chains integriert werden und duale VM-unterstützte Strategien angewendet werden.

Während das parallele EVM eine effektive Lösung bietet, bringt es auch neue Sicherheitsherausforderungen mit sich. Die parallele Ausführung erhöht die Komplexität aufgrund von Multithreading-Programmierung, was zu Problemen wie Wettlaufbedingungen, Deadlocks, Livelocks und Verhungern führt, die die Stabilität und Sicherheit des Systems beeinträchtigen. Darüber hinaus können neue Sicherheitslücken entstehen, wie z.B. bösartige Transaktionen, die die parallele Ausführungsmechanismen ausnutzen, um Dateninkonsistenzen zu erzeugen oder Wettbewerbsangriffe zu starten.

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