1. O que é Parallel EVM?

A Máquina Virtual Ethereum Paralela (Parallel EVM) é uma versão aprimorada da Máquina Virtual Ethereum tradicional (EVM) que aumenta a capacidade de transação blockchain processando múltiplas transações não conflitantes simultaneamente, aumentando assim a velocidade e eficiência no processamento de transações.

A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é o mecanismo de consenso e execução da rede Ethereum, responsável pelo processamento e execução de transações. Na EVM tradicional, transações e contratos inteligentes são executados sequencialmente. Cada transação deve ser processada uma por uma, formando um processo ordenado linear. Embora esse método seja simples, pode levar a gargalos, especialmente à medida que o volume de transações aumenta. Cada transação deve esperar sua vez, o que pode aumentar o tempo de processamento, potencialmente causando atrasos e custos mais altos (em termos de taxas de gás). A EVM paralela melhora significativamente a capacidade de processamento e velocidade de execução do blockchain, processando várias transações não conflitantes simultaneamente. Por exemplo, se Bob quer trocar, Alice quer criar um novo NFT e Eric quer apostar fundos em um validador, essas transações podem ser processadas simultaneamente em vez de sequencialmente, reduzindo o tempo e os custos de processamento de transações. Essa capacidade de processamento paralelo permite que o blockchain lide com mais transações em um período de tempo mais curto, resolvendo os problemas de congestionamento dos sistemas de blockchain tradicionais.

2. Como funciona o EVM Paralelo?

Na arquitetura atual da EVM, as operações de leitura e gravação mais granulares são sloadeArmazenagem, que são usadas para ler e escrever o trie de estado, respectivamente. Portanto, garantir que diferentes threads não entrem em conflito nessas duas operações é o ponto de entrada direto para implementar a EVM paralela/concorrente. De fato, no Ethereum, há um tipo especial de transação que inclui uma estrutura especial chamada “lista de acesso,” que permite que transações carreguem os endereços de armazenamento que irão ler e modificar. Isso fornece um bom ponto de partida para implementar uma abordagem concorrente baseada em agendador. Em termos de implementação do sistema, existem três formas comuns de EVM paralela/concorrente:

1. Processamento Concorrente Baseado em Agendador
   

• Lista de acesso: Antes de executar transações, determine antecipadamente os endereços de armazenamento que serão lidos e modificados por meio da lista de acesso. A lista de acesso contém todas as informações de estado necessárias para cada transação.
• Algoritmo de Agendamento: O algoritmo de agendamento organiza transações em diferentes threads com base na lista de acesso, garantindo que transações executadas simultaneamente não acessem o mesmo endereço de armazenamento, evitando assim conflitos.
• Execução Concorrente: Durante a execução real, várias transações podem ser executadas simultaneamente em diferentes threads, com o algoritmo de agendamento garantindo que essas transações não tenham interdependências ou conflitos.

1. Instâncias EVM Multithreaded
   

• Instanciar Múltiplas EVMs: Crie várias instâncias de EVM em um nó, cada uma das quais pode ser executada de forma independente e processar transações.
• Alocar transações: Distribuir transações a serem processadas de acordo com alguma estratégia (como valor de hash, timestamp, etc.) para diferentes instâncias do EVM.
• Execução Paralela: Cada instância EVM executa as transações alocadas a ela em sua própria thread, com várias instâncias sendo executadas simultaneamente para alcançar o processamento paralelo.

1. Sharding em nível de sistema
   

• Fragmentação de Dados: Dividir todo o estado da blockchain em vários fragmentos, cada um contendo uma parte das informações do estado global.
• Nós de Shard: Execute vários nós em cada shard, sendo que cada nó é responsável por manter e processar transações e estados dentro desse shard.
• Comunicação entre shards: garanta a consistência dos dados e a ordem global de transações entre shards diferentes por meio de protocolos de comunicação entre shards. A comunicação entre shards pode ser implementada usando a passagem de mensagens entre shards e mecanismos de bloqueio entre shards.
• Processamento Paralelo: Nós dentro de cada fragmento podem processar transações independentemente dentro desse fragmento, enquanto vários fragmentos podem ser executados em paralelo, alcançando assim a capacidade de processamento paralelo para todo o sistema.

3. Projetos Líderes

3.1 Monad: Uma Camada 1 com EVM Paralela Incorporada

Monad é um projeto de blockchain Layer 1 baseado em EVM, com o objetivo de aumentar significativamente a escalabilidade e a velocidade de transação da blockchain através de suas características tecnológicas únicas. Monad processa até 10.000 transações por segundo e tem um tempo de bloco de um segundo com finalidade instantânea. Essa alta performance é atribuída ao mecanismo de consenso único Monadbft e compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum (EVM). A aplicação da EVM paralela em Monad inclui:

1. Implementação de Execução Paralela

• Método de Execução Otimista: Este método envolve iniciar transações subsequentes antes que as transações anteriores no bloco sejam concluídas, o que às vezes leva a resultados de execução incorretos. Para resolver esse problema, o Monad rastreia as entradas usadas durante a execução da transação e as compara com as saídas das transações anteriores. Se forem encontradas discrepâncias, as transações precisam ser reexecutadas.
• Análise de Código Estático: Monad utiliza um analisador de código estático para prever dependências entre transações durante a execução, evitando a execução paralela ineficaz. No melhor cenário, Monad pode prever muitas dependências com antecedência; no pior cenário, Monad voltará a um modo de execução simples.

1. Mecanismo de Consenso Monadbft

• Comunicação eficiente: O uso de assinaturas BLS em pares aborda problemas de escalabilidade, permitindo que as assinaturas sejam agregadas progressivamente em uma única assinatura, comprovando que uma mensagem foi assinada por uma chave pública compartilhada.
• Esquema de assinatura híbrida: As assinaturas BLS são usadas apenas para tipos de mensagem agregáveis (como votos e expirações), enquanto a integridade e autenticidade das mensagens ainda são fornecidas por assinaturas ECDSA.

1. Execução Atrasada

• Maior Tolerância a Falhas: Como a execução só precisa acompanhar a velocidade do consenso, este método é mais tolerante às variações nos tempos de computação específicos.
• Atraso da Raiz de Merkle: Para garantir a replicação da máquina de estados, o Monad inclui uma raiz de Merkle atrasada por d blocos na proposta de bloco. Isso garante a consistência da rede, mesmo na presença de erros de execução do nó ou ações maliciosas.

Atualmente, o EVM paralelo da Monad suporta o processamento de 10.000 transações por segundo, com um tempo de bloqueio de apenas 1 segundo, usando um mecanismo PoS para melhorar a segurança da rede e a eficiência energética. A mainnet deve ser lançada no terceiro trimestre de 2024. A conta oficial da Mônad no Twitter conquistou 283 mil seguidores, liderando uma comunidade entusiasmada e ativa. A comunidade Ethereum, em particular, parece muito animada com o próximo lançamento da Monad, posicionando a Monad para capturar o hype e a adoção antecipada. Em relação ao histórico do projeto, a Monad Labs concluiu duas rodadas de financiamento, em fevereiro de 2023 e abril deste ano. Em 9 de abril de 2023, eles completaram uma rodada de US$ 225 milhões liderada pela Paradigm, com outros investidores, incluindo a Electric Capital. Em 2023, eles concluíram uma rodada seed de US$ 19 milhões liderada pela Dragonfly Capital, com participação da Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital e dos investidores-anjo Naval Ravikant, Cobie e Hasu.

A equipe da Monad possui uma sólida formação, com membros provenientes de projetos de blockchain de ponta e possuindo uma expertise técnica e respaldo financeiro robustos. O co-fundador e CEO da Monad, Keone Hon, anteriormente liderou um departamento de negociação de alta frequência na Jump Trading. Ele se formou no MIT. Outro co-fundador, James Hunsaker, foi engenheiro de software sênior na Jump Trading e se formou na Universidade de Iowa. Além disso, Eunice Giarta é a co-fundadora e COO da Monad, com ampla experiência em fintech tradicional. Eunice anteriormente liderou equipes de desenvolvimento na seção de pagamento e licenciamento de infraestrutura do Shutterstock e construiu sistemas de negociação corporativos na Broadway Technology.

3.2 Rede SEI: L1 com EVM Paralelo Integrado, Versão V2 para Introduzir EVM Paralelo

A SEI Network é uma blockchain de Camada 1 focada na infraestrutura de finanças descentralizadas (DeFi), enfatizando principalmente o desenvolvimento de livros de ordens. Ao adotar um mecanismo EVM paralelo, a SEI Network realiza a correspondência de pedidos em paralelo, alcançando alta velocidade, baixas taxas e recursos especializados para suportar várias aplicações de negociação. O tempo médio de bloco da SEI é de 0,46 segundos, com mais de 80 aplicações.

Aplicação do EVM Paralelo na Rede SEI:

1. Propagação inteligente de blocos e processamento de blocos otimista: fornecendo todos os hashes de transação relevantes, acelera o tempo de processamento de transações, reduz a latência e aumenta o throughput.
2. Motor de Correspondência de Pedidos Nativo: Ao contrário dos sistemas comumente usados de criadores de mercado automatizados (AMM), a SEI utiliza um livro de ordens on-chain para corresponder ordens de compra e venda a preços específicos. Todas as aplicações descentralizadas (dApps) baseadas em Cosmos podem acessar o livro de ordens e a liquidez da SEI.
3. Leilões frequentes em lote (FBA): combina transações em lotes e executa pedidos simultaneamente dentro de cada bloco para evitar front-running e MEV.

A SEI Network já emitiu seu token nativo, SEI. No ecossistema da SEI Network, o token SEI desempenha diversos papéis, incluindo:

1. Taxas de Transação: Os tokens SEI são usados para pagar as taxas de transação na rede SEI. Essas taxas servem como incentivos para os validadores e ajudam a garantir a segurança da rede.
2. Staking: Os usuários podem fazer staking de tokens SEI para ganhar recompensas e aumentar a segurança geral da rede SEI.
3. Governança: os detentores de tokens SEI têm a capacidade de participar ativamente da governança da rede SEI. Essa participação inclui votar em propostas e eleger validadores.

O fornecimento total de tokens da SEI é de 10 bilhões, com 51% alocados para a comunidade SEI. Destes, 48% são reservados para reservas de ecossistemas, recompensando stakers e contribuintes, validadores e desenvolvedores. Outros 3% (300 milhões de SEI) são designados para a primeira temporada de airdrops, com as porções restantes alocadas para investidores privados, a fundação e a equipe SEI.

Em 30 de maio, o preço dos tokens SEI é de $0.5049, com uma capitalização de mercado de $1,476,952,630, classificando-se em 63º lugar no ranking de criptomoedas. O volume de negociação em 24 horas é de $78,970,605, indicando alta participação de mercado. O TVL (Valor Total Bloqueado) atual da SEI Network é de 18 milhões, com um total de aproximadamente $55 milhões em financiamento e uma FDV (Avaliação Total Diluída) de $8.2 bilhões. A conta oficial do Twitter tem 666,000 seguidores. O co-fundador da SEI Network, Jeff Feng, se formou na Universidade da Califórnia, Berkeley. Antes de ingressar no capital de risco da Coatue Management, trabalhou como banqueiro de investimento em tecnologia no Goldman Sachs por três anos. Outro co-fundador, Jayendra, se formou na Universidade da Califórnia, Los Angeles, e foi estagiário em engenharia de software no Facebook.

3.3 Eclipse: Um Meio Termo, Introduzindo SVM no Ecossistema Ethereum como L2

Eclipse é uma solução de próxima geração otimista de Camada 2 baseada no Ethereum, impulsionada pela Máquina Virtual Solana (SVM). Ao integrar SVM no Ethereum, combina a liquidação do Ethereum, a execução da máquina virtual da Solana, a disponibilidade de dados da Celestia e as provas de conhecimento zero da RISC Zero, criando um ambiente de execução altamente paralelo que permite que várias operações ocorram simultaneamente. Isso aumenta a taxa de transferência e eficiência da rede, ao mesmo tempo que reduz a congestão e os custos de transação. Com esta estrutura, o Eclipse visa melhorar a escalabilidade e a experiência do usuário de dApps.

Principais características do Eclipse:

1. Alta Capacidade de Processamento de Transações: O Eclipse utiliza as tecnologias SVM e de execução paralela para alcançar capacidades de processamento de transações muito altas, suportando o processamento simultâneo de milhares de transações.

2. Finalidade Instantânea: Através de um mecanismo de consenso em pipeline, alcança a conclusão instantânea e a finalidade das transações dentro de cada bloco.

3. Compatibilidade Ethereum: Eclipse é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), permitindo que os desenvolvedores migrem facilmente as aplicações Ethereum existentes para o Eclipse.

4. Disponibilidade de dados: Ao utilizar as soluções de disponibilidade de dados da Celestia, garante-se alta capacidade de processamento, mantendo a segurança e verificabilidade dos dados.

5. Provas de conhecimento zero: adotando a tecnologia RISC Zero para implementar provas de fraude de conhecimento zero, aumentando a eficiência e a segurança do sistema.

Aplicação do EVM paralelo no Eclipse

Eclipse integra a Máquina Virtual Solana (SVM) para alcançar o EVM paralelo, melhorando significativamente a velocidade e eficiência do processamento de transações.

1. Execução Paralela：

• Princípio Técnico: Eclipse usa o tempo de execução Sealevel do SVM, que permite que transações com estados não sobrepostos sejam executadas em paralelo, em vez de sequencialmente.
• Implementação: Ao descrever explicitamente todos os estados que cada transação lerá ou escreverá durante a execução, SVM pode processar transações que não envolvem estados sobrepostos em paralelo, aumentando significativamente o rendimento.

1. Compatibilidade com Ethereum：

• Integração do Neon EVM: Para alcançar a compatibilidade com EVM, o Eclipse integra o Neon EVM. Isso permite que a mainnet do Eclipse suporte bytecode Ethereum e Ethereum JSON-RPC.
• Mercado Local de Taxas: Cada instância Neon EVM possui seu próprio mercado local de taxas, permitindo que aplicativos implantem seus contratos e desfrutem de todos os benefícios de uma cadeia de aplicativos sem comprometer a experiência do usuário, segurança ou liquidez.

1. Design Modular Rollup:

• Camada de infraestrutura: Eclipse tem como objetivo ser a camada de infraestrutura para o ecossistema da Camada 3, oferecendo suporte a alto desempenho e escalabilidade por meio de rollups específicos para dApp da Camada 3.
• Lógica de design: Em termos simples, a execução da transação ocorre no SVM da Solana, enquanto a liquidação da transação permanece no Ethereum.

Em termos de antecedentes do projeto, em setembro de 2022, Eclipse concluiu uma rodada de financiamento de US$ 15 milhões com investidores incluindo Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto e CoinList. Além disso, em 11 de março deste ano, concluiu uma rodada de financiamento da Série A de US$ 50 milhões liderada pela Placeholder e Hack VC, elevando seu financiamento total para US$ 65 milhões. O co-fundador e CEO da Eclipse, Neel Somani, tem experiência com empresas como Airbnb, Two Sigma e Oasis Labs, enquanto o Diretor de Negócios Vijay anteriormente atuou como chefe de Desenvolvimento de Negócios para Uniswap e a equipe da dYdX.

4. Desafio

1. Concorrência de dados e conflitos de leitura-escrita: em um ambiente de processamento paralelo, diferentes threads que leem e modificam simultaneamente os mesmos dados podem levar a concorrência de dados e conflitos de leitura-escrita. Essa situação requer soluções técnicas complexas para garantir a consistência dos dados e operações livres de conflitos.

2. Compatibilidade técnica: Novos métodos de processamento paralelo precisam ser compatíveis com os padrões existentes da Máquina Virtual Ethereum (EVM) e código de contratos inteligentes. Essa compatibilidade requer que os desenvolvedores aprendam e usem novas ferramentas e métodos para aproveitar totalmente as vantagens da EVM paralela.

3. Adaptabilidade do ecossistema: Os usuários e desenvolvedores precisam se adaptar aos novos modos de interação e características de desempenho trazidos pelo processamento paralelo, o que requer que os participantes de todo o ecossistema tenham um entendimento e adaptabilidade suficientes à nova tecnologia.

4. Aumento da complexidade do sistema: O EVM paralelo requer uma comunicação de rede eficiente para suportar a sincronização de dados, aumentando a complexidade do design do sistema. A gestão e alocação inteligente de recursos de computação também é um desafio importante para garantir a utilização eficiente de recursos durante o processamento paralelo.

5. Segurança: as vulnerabilidades de segurança em um ambiente de execução paralela podem ser amplificadas, pois um problema de segurança pode afetar várias transações em execução simultânea. Portanto, auditorias de segurança mais rigorosas e processos de teste são necessários para garantir a segurança do sistema.

5. Perspectivas futuras

1. Aprimorando a escalabilidade e a eficiência da blockchain: o EVM Paralelo aumenta significativamente a capacidade de processamento e a velocidade de processamento da blockchain ao executar transações simultaneamente em vários processadores, quebrando as limitações do processamento sequencial tradicional. Isso melhorará muito a escalabilidade e a eficiência das redes blockchain.

2. Promover a adoção generalizada e o desenvolvimento da tecnologia blockchain: Apesar dos desafios técnicos, o EVM paralelo tem grande potencial para melhorar significativamente o desempenho e a experiência do usuário em blockchain. A implementação bem-sucedida e a adoção generalizada promoverão a proliferação e o desenvolvimento da tecnologia blockchain.

3. Inovação tecnológica e otimização: O desenvolvimento do EVM paralelo será acompanhado por inovação tecnológica e otimização contínuas, incluindo algoritmos de processamento paralelo mais eficientes, gerenciamento de recursos mais inteligente e ambientes de execução mais seguros. Essas inovações irão aprimorar ainda mais o desempenho e a confiabilidade do EVM paralelo.

4. Suportando aplicações mais diversas e complexas: O EVM Paralelo pode suportar aplicações descentralizadas mais complexas e diversas (dApps), especialmente em cenários que exigem transações de alta frequência e baixa latência, como finanças descentralizadas (DeFi), jogos e gerenciamento de cadeia de suprimentos.

Referência:https://www.coinlive.com/news/comprehensive-interpretation-of-parallel-evm-project-overview-and-future-prospectshttps://medium.com/alibertaysolak/what-is-parallel-evm-70451db5f327

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